一种新型熔硫釜脱硫液空冷沉淀装置的制作方法

本发明涉及一种新型熔硫釜脱硫液空冷沉淀装置，适用于煤化工领域合成氨生产中脱硫工序一种连续熔硫生产，所述熔硫釜高温脱硫液需冷却沉淀分离重物质（如硫磺、副盐类等）后回收到脱硫工序中继续使用，通过改进脱硫液冷却装置，优化脱硫液沉淀物排放方式，有效解决熔硫釜高温脱硫液冷却、沉淀过程中设备堵塞、腐蚀、生产中断问题，保证熔硫釜脱硫液冷却沉淀过程长周期连续运行。

背景技术：

脱硫工序熔硫生产装置：煤化工领域合成氨生产工艺流程中一次脱硫（又称半水煤气脱硫）、二次脱硫（又称变换气脱硫）常用的硫泡沫处理和回收硫磺装置，工艺流程主要是硫泡沫（单质硫与脱硫液混合物）在熔硫釜中利用蒸汽加热，使硫磺与脱硫液分离一方面得到产品硫磺，另一方面熔硫釜中高温脱硫液经后续冷却、沉淀或过滤后回收到脱硫工序中继续使用。传统熔硫工艺流程如图（5）：传统熔硫工艺生产过程中突出问题主要有：1、脱硫液冷却方面：目前常用脱硫液冷却有两种方式，一是利用进熔硫釜前的硫泡沫与出熔硫釜的高温脱硫液换热冷却；二是用循环水与出熔硫釜的高温脱硫液换热冷却，两种方式常规都是使用管壳式换热器，由于出熔硫釜的高温脱硫液中含有少量硫磺和脱硫生产中的副盐（副盐类：湿法脱硫工艺中副盐指碳酸钠、碳酸氢钠、硫代硫酸钠、硫氰化钠、硫酸钠等，高温脱硫液经换热器后温度降低，溶液中副盐成分溶解度下降会析出部分晶体物质）物质，在管壳式换热器中冷却降温后析出晶体易堵塞换热器设备，生产装置被迫停车清洗管壳式换热器，连续生产周期短，一般不超过一周。2、脱硫液沉淀物排放方面，由于常规设计无法实现定期排放脱硫液沉淀物，沉淀物积累到一定程度需装置停车清理，通常为延长清理周期将脱硫液沉淀池体积做大，清理时需将沉淀池脱硫液抽干，由维护人员将脱硫液沉淀物从沉淀池中清理出来，劳动强度大且设备体积做大后投资相对增加；凡是熔硫装置停车脱硫液将面临无法处理的境地，要么直接回收至脱硫系统，造成脱硫系统贫脱硫液中副盐上升，工艺消耗增加，脱硫效果降低（很多关于脱硫论文阐述了副盐上升对脱硫系统的影响）；要么直接排放造成环保问题，而且其中的有效成分直接排放会造成工艺消耗明显上升。本发明从设计上解决了以上问题，1、脱硫液冷却方面：本发明采用风冷经折流板逆流接触换热避免了管壳式换热器的弊端，利用一台轴流风机输送空气与高温脱硫液换热，简单折流后效果仍然可以到达生产要求，折流板间距大避免了脱硫液降温过程中析出硫磺和副盐物质堵塞的问题；2、脱硫液沉淀物排放方面：本发明采用底部锥形设计，脱硫液沉淀物质可通过重力定期经阀门排放，避免了装置停车清理脱硫液沉淀物的问题。3、新型熔硫釜脱硫液空冷沉淀装置分为空冷段和沉淀段，将脱硫液冷却和沉淀集成在一台设备上，减小设备投资和占地面积。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种新型熔硫釜脱硫液空冷沉淀装置，制造简单，能有效解决合成氨脱硫工序连续熔硫生产中熔硫釜高温脱硫液换热器堵塞和频繁停车清理沉淀物的问题，同时采用不锈钢设计保证设备不被腐蚀，连续运行周期长，维护人员劳动强度显著降低。

本发明所采用的技术方案是：一种新型熔硫釜脱硫液空冷沉淀装置包括中空的柱形本体及设在所述柱形本体下端的沉淀仓，在所述柱形本体内部设有多个折流板，所述柱形本体外壁设有进风口，风机风口与进风口连接；

高温脱硫液管与所述柱形本体上端连接，常压脱硫液管与所述柱形本体下端的侧壁连接；

所述沉淀仓下端设有脱硫液沉淀物排泄管。

进一步讲，所述沉淀仓为锥形。

进一步讲，所述折流板是多块折流水平安装组成的。

进一步讲，所述高温脱硫液管上设有第一电子流量计，所述常压脱硫液管上设有第二电子流量计，第一电子流量计与第二电子流量计分别与控制器连接；

所述脱硫液沉淀物排泄管上设有电子控制阀，所述控制器与所述电子控制阀连接。

本发明具有以下有益效果：本发明与现有技术比较投资小，连续运行周期长，从理论和实际应用上效果明显。合成氨脱硫工序连续熔硫生产中熔硫釜高温脱硫液需降温冷却和沉淀分离后回收到脱硫工序中继续使用，这样可以减小脱硫工艺消耗和解决环境污染问题，由于熔硫釜出来的高温脱硫液中含有少量硫磺和经高温熔硫生产中产生的副盐（副盐类：湿法脱硫工艺中副盐指碳酸钠、碳酸氢钠、硫代硫酸钠、硫氰化钠、硫酸钠等，脱硫液温度降低后溶解度下降会析出部分副盐晶体物质。）物质，在降温冷却后析出晶体和硫磺颗粒容易造成换热器堵塞和频繁停车清理沉淀物的问题，因此本发明有效解决了上述问题，1、本发明空冷段采用风冷经折流板逆流接触换热避免了管壳式换热器的弊端，利用一台轴流风机输送空气与高温脱硫液逆流接触换热，折流板间距大进而避免了脱硫液降温过程中析出硫磺和副盐物质堵塞的问题，传统熔硫装置连续运行一周即需对换热器进行清理（为保证换热效果），通过本使用新型可连续运行三个月以上，通过合理配置风机风量降温效果也能达到生产要求；2、本发明采用沉淀段底部锥形设计，脱硫液沉淀物质可通过重力定期经阀门排放，避免了装置停车清理脱硫液沉淀物的问题，传统脱硫液沉淀物需设计两个大容积沉淀池，一开一备，定期切换，还需大量人力物力进行清挖沉淀物。3、新型熔硫釜脱硫液空冷沉淀装置将脱硫液冷却和沉淀集成在一台设备上，减小设备投资和占地面积，本发明在本公司合成氨生产脱硫工序应用效果较好。

附图说明

图1是本发明结构示意图。

图2是本发明优选结构示意图。

图3是本折流板优选结构示意图。

图4是本发明使用示意图。

图5是传统熔硫示意图

图中：柱形本体1、沉淀仓2、折流板3、进风口4、风机5、高温脱硫液管6、常压脱硫液管7、脱硫液沉淀物排泄管8、冷却管9、第一电子流量计11、第二电子流量计12、控制器13、电子控制阀14。

具体实施方式

如图1，一种新型熔硫釜脱硫液空冷沉淀装置包括中空的柱形本体1及设在所述柱形本体1下端的沉淀仓2，优选的，柱形本体1、沉淀仓2材料为304不锈钢材质，在所述柱形本体1内部设有多个折流板3，所述柱形本体1外壁设有进风口4，风机5（优选的，风机5为轴流风机）风口与进风口4连接，工作时，柱形本体1为空冷段，沉淀仓2为沉淀段，优选的，沉淀仓2为锥形；

高温脱硫液管6与所述柱形本体1上端连接，常压脱硫液管7与所述柱形本体1下端的侧壁连接；

沉淀仓2下端设有脱硫液沉淀物排泄管8。

如图3中，折流板3由多块组成，多块折流板且水平安装从而使空气与高温脱硫液换热接触的时间长有利于降温效果。

如图2中，高温脱硫液管6上设有第一电子流量计11，常压脱硫液管7上设有第二电子流量计12，第一电子流量计11与第二电子流量计12分别与控制器13连接；

脱硫液沉淀物排泄管8上设有电子控制阀14，控制器13与所述电子控制阀14连接，工作时，控制器13实时采集第一电子流量计11、第二电子流量计12数据，并通过对比上述二个数据，并根据二者数据差值，以判断沉淀仓2内是否已沉积过满（沉淀仓2沉积过满时其沉积物会局部或全部覆盖常压脱硫液管7从而造成常压脱硫液管7排出的液体不排出或是排出量过少），如果二者数据值相差过大，则沉淀仓2沉积过满，控制器13会指令电子控制阀14打开，使沉积在沉淀仓2内的沉积物在重力作用下经脱硫液沉淀物排泄管8排出。

工作原理：如图4中，熔硫釜内温度液体经高温液体脱硫液管6从上端进入柱形本体1并经过折流板3进入沉淀仓2中，高温液体在柱形本体1下落过程中与风机输送空气经折流板与高温脱硫液逆向接触换热，空气温度升高后排入大气，脱硫液温度降低后流入沉淀段，沉淀段(沉淀仓)内脱硫液降温后重质量物质（硫磺、副盐类等，注1）逐渐沉淀到底部。

本实施例中以直径2米，高12.5米，配置四台直径1000mm熔硫釜、一台轴流风机为例。

本实施例中脱硫工序连续熔硫装置共有四台熔硫釜（直径1000mm)，四台熔硫釜高温脱硫液每小时约15m³，温度为80℃，生产要求将高温脱硫液降温至50℃，回收脱硫液中无明显沉淀物。

本实施例中根据工艺参数计算选用大风量轴流风机，风机用工字钢安装在设备外筒上，流量26120m³/h,风压373pa，电机380v，3kw，1450r/min,满足生产要求。

设计说明:本实例中所述柱形本体直径选择取决于轴流风机的流量；高度选择取决于高温脱硫液的流量和温度，由于熔硫釜出口脱硫液温度有严格的工艺指标控制，所以主要取决因素就是流量，高温脱硫液流量与风机流量、折流板数量对应关系如下：

计算：我公司熔硫工序有四台直径1000mm熔硫釜，单台熔硫釜产高温脱硫液4-5m³/h，四台最大20m³/h.

20m³/h脱硫液、温度80℃需降至50℃，所需冷却空气量的计算：空气温度按25℃考虑.空气温升至75℃：

80℃高温液体焓值330kj/kg

50℃高温液体焓值209kj/kg，

空气的比热容为1.005kj/(kg.k)

25℃空气焓值14.4kcal/kg

75℃空气焓值185kcal/kg

焓值互算为：高温脱硫液（330-210）ｘ20ｘ1000=2.4ｘ10⁷kj/kg

空气（185-14.4）ｘ26120ｘ1.293ｘ4.186=2.4ｘ10⁷kj/kg

其中：1kcal=4.186kj，空气的比重为1.293,

由此计算可见空气量与高温脱硫液用量合适

由于在空气与高温脱硫液接触过程中，蒸发的高温脱硫液蒸汽会使空气湿度逐渐上升，其中空气焓值也在上升，焓值互算是一个复杂的函数关系，以上计算仅提供参考。

本实施例中空冷段设计计算：风机流量26120m³/h，折流板设计共8块，板间距700mm，空冷段高度为7000mm。计算空气在柱形本体的流速小于3m/s，故：

空速：26120m³/h÷3600s÷（1m×1m×3.14）=2.3m/s，

因此柱形本体选择直径为2000mm,高度7000mm,较为合适。

本实施例中沉淀段设计为锥形，带检修人孔，高度为3000mm,脱硫液沉淀物从沉淀段底部经阀门排出，该阀门选用控制球阀，dn150、pn1.6。

本实施例中选材均采用304不锈钢，防止脱硫液介质腐蚀设备，实际运行中不锈钢的抗腐蚀性较好，完全满足要求。

本实施例中换热器采用折流板逆流接触换热，沉淀物利用重力定期通过脱硫液沉淀物排泄管8排放，成功避免了脱硫液换热器堵塞和停车清理沉淀物的问题，目前可实现连续运行3个月检查一次，不影响脱硫系统正常生产，效果较好。

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例说明。凡依据本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。