專利名稱：用于三氧化硫生產(chǎn)中的余熱熔硫裝置及其工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及三氧化硫制備工藝，尤其是一種三氧化硫制備過程中余熱利用的熔硫裝置及其工藝，屬于節(jié)能減排工藝領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鹽(簡(jiǎn)稱AES)是一類重要的陰離子表面活性劑，具有良好的去污力，起泡力，耐硬水，無毒，且生物降解性能優(yōu)良，主要應(yīng)用于民用洗滌劑、洗衣液、餐具洗滌劑、個(gè)人清潔用品(如香波、浴液、洗手液)等領(lǐng)域，另外還可應(yīng)用于工業(yè)清洗、農(nóng)業(yè)、紡織、醫(yī)藥、石油、采礦及皮革等多種行業(yè)。近2 3年間，AES的生產(chǎn)主要以燃硫法為主，SO3/空氣作磺化劑，采用多管降膜式三氧化硫磺化反應(yīng)裝置經(jīng)SO3磺化劑進(jìn)行硫酸酯化制得AEO3硫酸酯，再用一定的燒堿溶液中和而成。采用SO3作為硫酸化劑具有以下優(yōu)點(diǎn)活性高，價(jià)格低，易控制，產(chǎn)物中無機(jī)鹽含量低?；腔瘎㏒O3在制備過程中可分為4個(gè)工序熔硫、過濾、燃硫、轉(zhuǎn)化。其中，從燃硫爐中出來的空氣與SO2混合氣體的溫度在650°C左右，體積濃度大約為7% (v/v)。在到達(dá)轉(zhuǎn)化塔的催化劑床層前，SO2氣體需冷卻到約430°C，即SO2催化氧化為SO3的最佳溫度。SO2的轉(zhuǎn)化過程是強(qiáng)放熱可逆反應(yīng)，為了提高SO2的轉(zhuǎn)化率，其工藝流程中普遍采用4段轉(zhuǎn)化裝置，段與段之間采用冷卻裝置移走反應(yīng)熱。磺化反應(yīng)需控制反應(yīng)溫度為50°C 55°C，其出口爐氣也采取了冷卻措施。在實(shí)際工業(yè)化生產(chǎn)中，該工藝流程中的熱量?jī)H有1/4用于空氣干燥器中硅膠的再生，大部分熱量用冷空氣或冷卻水間接冷卻放空浪費(fèi)，利用率非常低。為保證社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展和資源的最大限度利用，在一些發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)提出了建立“循環(huán)型社會(huì)”的21世紀(jì)發(fā)展的重大戰(zhàn)略目標(biāo)，它關(guān)系到節(jié)能、資源綜合利用以及生態(tài)環(huán)境保護(hù)等問題。因此，迫切需要開發(fā)一種新型的余熱利用裝置以提高AES生產(chǎn)中的余熱回收利用率，大力開展能源節(jié)約與資源綜合利用，這是企業(yè)降低成本，提高效益，增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力的必然選擇。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種可提高熱量利用率、減少?gòu)U氣排放并降低生產(chǎn)成本的用于三氧化硫生產(chǎn)中的余熱熔硫裝置及其工藝。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采去技術(shù)方案是一種用于三氧化硫生產(chǎn)中的余熱熔硫裝置，其包括按工藝流程順序連接的熔硫槽、過濾器、燃硫爐、轉(zhuǎn)化爐，其關(guān)鍵技術(shù)在于還包括設(shè)置于燃硫爐與轉(zhuǎn)化爐之間的超導(dǎo)熱管余熱回收器；所述超導(dǎo)熱管余熱回收器包括氣體箱和設(shè)于氣體箱上方的水箱，所述氣體箱和水箱之間設(shè)有隔板，在所述氣體箱內(nèi)設(shè)有超導(dǎo)熱管，所述超導(dǎo)熱管向上穿過隔板后延伸至水箱內(nèi)；所述氣體箱的左右兩側(cè)分別設(shè)有進(jìn)氣口和出氣口，所述水箱的左側(cè)設(shè)有進(jìn)水口、右側(cè)設(shè)有第二蒸汽出口 ；所述第二蒸汽出口通過帶變頻調(diào)速風(fēng)機(jī)的管路連接至熔硫槽的蒸汽進(jìn)口，所述出氣口連接至轉(zhuǎn)化爐。上述水箱右側(cè)位于第二蒸汽出口的下方設(shè)有第一排污口，所述氣體箱的下部設(shè)有第二排污口。本發(fā)明的余熱熔硫工藝采用上述裝置來完成，所述超導(dǎo)熱管余熱回收器進(jìn)氣口SO2/空氣混合氣溫度為600°C 650°C，體積濃度為7% (v/v)左右，控制出氣口 SO2/空氣混合氣溫度為420°C 430°C，體積濃度為7% (v/v)左右；將降溫后的SO2/空氣混合氣送至轉(zhuǎn)化爐利用，將換熱后產(chǎn)生的水蒸汽第二蒸汽出口送至熔硫槽用于熔融固體硫磺。本發(fā)明的工作原理是從燃燒爐輸送出來的SO2/空氣混合氣體直接輸送到氣-水型的超導(dǎo)熱管余熱回收器。高溫混合氣體水平進(jìn)入超導(dǎo)余熱回收器的一側(cè)，然后沖刷超導(dǎo)熱管下端，超導(dǎo)熱管吸熱后將熱量導(dǎo)至上端，超導(dǎo)熱管上端放熱制備飽和蒸汽，輸送至熔硫槽回用，高溫混合氣體經(jīng)超導(dǎo)余熱回收器吸熱降溫后從另一端送至轉(zhuǎn)化爐利用。采用上述技術(shù)方案后本發(fā)明所產(chǎn)生的有益效果在于
I)本發(fā)明的安全可靠性高，超導(dǎo)熱管余熱回收器通過隔板使冷熱流體完全分開，在運(yùn)行過程中即使單根熱管因?yàn)槟p、腐蝕、超溫等原因發(fā)生泄露，不會(huì)發(fā)生冷熱流體的混雜；由于采用了本超導(dǎo)熱管，其導(dǎo)熱效率高，良好的等溫性使超導(dǎo)熱管在很小的溫差下，傳遞很大的熱通量，傳熱阻力小，熱損失量小；經(jīng)過換熱后產(chǎn)生的蒸汽實(shí)現(xiàn)了回收利用，不僅減少?gòu)U氣排放，還降低了生產(chǎn)成本，降溫后的SO2/空氣混合氣體進(jìn)入轉(zhuǎn)換爐完成轉(zhuǎn)化，溫度比較適宜，轉(zhuǎn)化率高。2)本發(fā)明裝置的安裝不需要對(duì)設(shè)備進(jìn)行改動(dòng)，不受安裝位置限制，超導(dǎo)熱管可根據(jù)設(shè)計(jì)需要任意安裝，只要有溫差就可傳熱。并且超導(dǎo)熱管可單根更換，維護(hù)簡(jiǎn)單方便。


圖I是本發(fā)明的示意 圖2是本發(fā)明中超導(dǎo)熱管余熱回收器的結(jié)構(gòu)示意 其中，I、變頻調(diào)速風(fēng)機(jī)；2、蒸汽進(jìn)口 ；3、熔硫槽；4、過濾器；5、燃硫爐；6、超導(dǎo)熱管余熱回收器，6-1、水箱，6-2、隔板，6-3、氣體箱；7、轉(zhuǎn)化爐；8、第一蒸汽出口 ；9、固體硫進(jìn)口 ；10、進(jìn)水口 ；11、第二蒸汽出口 ；12、第一排污口 ；13、超導(dǎo)熱管；14、出氣口 ；15、第二排污口 ；16、進(jìn)氣口 ；17、混合氣體；轉(zhuǎn)化爐上的I、II、III、IV代表四段轉(zhuǎn)換裝置。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。參見附圖1，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)中包括按照工藝流程的先后順序連接起來的熔硫槽3、過濾器4、燃硫爐5、轉(zhuǎn)化爐7，在燃硫爐5與轉(zhuǎn)化爐7還設(shè)有超導(dǎo)熱管余熱回收器6。參見附圖2，所述超導(dǎo)熱管余熱回收器6包括三大部分，分別為氣體箱6-3、水箱6-1以及隔板6-2，所述水箱6-1設(shè)于氣體箱6-3的上方，兩者之間設(shè)有用于密封的隔板6-2，在氣體箱6-3內(nèi)均勻設(shè)有多個(gè)超導(dǎo)熱管13，所述超導(dǎo)熱管13的上端向上延伸并穿過隔板6-2后伸到水箱6-1內(nèi)；所述氣體箱6-3的左側(cè)設(shè)有進(jìn)氣口 16，右側(cè)設(shè)有出氣口 14，所述水箱6-1的左側(cè)設(shè)有進(jìn)水口 10、右側(cè)設(shè)有第二蒸汽出口 11 ;所述第二蒸汽出口 11通過氣體輸送管路連接至熔硫槽3的蒸汽進(jìn)口 2，該管路上設(shè)有變頻調(diào)速風(fēng)機(jī)I，所述出氣口 14連接至轉(zhuǎn)化爐7。通過變頻器的變頻調(diào)速可以控制進(jìn)入熔硫槽內(nèi)蒸汽的流量。所述超導(dǎo)熱管13采用市售現(xiàn)有的超導(dǎo)熱管即可，比如可采用山東日照的海辰環(huán)?？萍加邢薰旧a(chǎn)的產(chǎn)、品，其一般是由鋼、銅、鋁及其他合金管等內(nèi)灌充導(dǎo)熱介質(zhì)、無機(jī)高純氣體密封而成，管內(nèi)的工作介質(zhì)由多種無機(jī)活性金屬及其化合物混合而成，具有超常的熱活性和熱敏感性。所述水箱6-1右側(cè)位于第二蒸汽出口 11的下方設(shè)有第一排污口 12，所述氣體箱6-3的下部設(shè)有第二排污口 15。本發(fā)明所采用的余熱熔硫工藝是借助所述的余熱熔硫裝置來完成的，生產(chǎn)時(shí)，所述超導(dǎo)熱管余熱回收器中進(jìn)氣口 16處SO2/空氣混合氣溫度為600°C 650°C，濃度為7%(￥八，體積比)左右，并控制出氣口 14處SO2/空氣混合氣溫度為420°C 430°C，濃度為7%(v/v)左右；將降溫后的SO2/空氣混合氣送至轉(zhuǎn)化爐7利用，將換熱后產(chǎn)生的水蒸汽送至熔硫槽3用于熔融固體硫磺。水箱6-1第二蒸汽出口的熱蒸汽通過蒸汽管道進(jìn)入熔硫槽的蒸汽進(jìn)口 2，加熱熔融固體硫磺，不需要再安裝蒸汽制備系統(tǒng)，節(jié)省占地面積。高溫SO2/空氣混合氣體經(jīng)過超導(dǎo)余熱回收器6吸熱后溫度由600°C 650°C降為420°C 430°C，超導(dǎo)熱 管13吸熱后由水箱6-1出的熱蒸汽溫度為130°C 1501，壓力為0.4 0. 5MPa。參加附圖I和2，本發(fā)明的工作過程是袋裝的塊狀固體硫磺在熔硫槽3中被熔化，然后由液下泵通過過濾器4過濾，熔硫經(jīng)過濾器4過濾后，由泵送入燃硫爐5。為了保證恒定的溫度，確保硫磺的最佳粘度，以達(dá)到泵送硫磺的壓降最低，泵及相應(yīng)的管線由O. 4MPa飽和蒸汽伴熱。熔硫與干燥空氣在燃硫爐5中燃燒生成SO2。在開工時(shí)硫磺由電子點(diǎn)火器點(diǎn)燃，一旦硫磺開始燃燒，點(diǎn)火器關(guān)閉，硫磺自行燃燒。從燃硫爐5中出來的空氣與SO2混合氣體的溫度在650°C左右，體積濃度大約為7%。在到達(dá)轉(zhuǎn)化爐7的催化劑床層前，SO2混合氣體通過超導(dǎo)熱管余熱回收器6被冷卻到溫度約430°C，該溫度是SO2催化氧化為SO3的最佳溫度。本超導(dǎo)熱管余熱回收器主體尺寸為2. OmX I. lmX1.5m(長(zhǎng)X寬X高)，工作時(shí)，SO2混合氣體從進(jìn)氣口 16進(jìn)入，沖刷超導(dǎo)熱管13下端，超導(dǎo)熱管13吸熱后將熱量導(dǎo)至上端，并放熱將水加熱產(chǎn)生蒸汽。由變頻調(diào)速風(fēng)機(jī)I調(diào)節(jié)蒸汽流量，控制蒸汽壓力為O. 4 O. 5MPa，溫度為150°C進(jìn)入熔硫槽蒸汽進(jìn)口 2，利用高品位的熱能熔融固體硫磺，之后變?yōu)榈推肺坏臒崮苡烧羝隹谂懦觯?jié)省能耗，避免熱污染。采用本發(fā)明既能降低生產(chǎn)成本，而且可減少?gòu)U氣排放，避免熱污染發(fā)生，節(jié)能環(huán)保
一舉兩得。
權(quán)利要求
1.一種用于三氧化硫生產(chǎn)中的余熱熔硫裝置，其包括按工藝流程順序連接的熔硫槽(3)、過濾器(4)、燃硫爐(5)、轉(zhuǎn)化爐(7)，其特征在于還包括設(shè)置于燃硫爐(5)與轉(zhuǎn)化爐(7)之間的超導(dǎo)熱管余熱回收器(6)； 所述超導(dǎo)熱管余熱回收器(6)包括氣體箱(6-3)和設(shè)于氣體箱(6-3)上方的水箱(6-1),所述氣體箱(6-3)和水箱(6-1)之間設(shè)有隔板(6-2)，在所述氣體箱(6_3)內(nèi)設(shè)有超導(dǎo)熱管(13)，所述超導(dǎo)熱管(13)向上穿過隔板(6-2)后延伸至水箱(6-1)內(nèi)；所述氣體箱(6-3)的左右兩側(cè)分別設(shè)有進(jìn)氣口( 16)和出氣口( 14)，所述水箱(6-1)的左側(cè)設(shè)有進(jìn)水口(10)、右側(cè)設(shè)有第二蒸汽出口(11)； 所述第二蒸汽出口( 11)通過帶變頻調(diào)速風(fēng)機(jī)(I)的管路連接至熔硫槽(3 )的蒸汽進(jìn)口(2)，所述出氣口(14)連接至轉(zhuǎn)化爐(7)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于三氧化硫生產(chǎn)中的余熱熔硫裝置，其特征在于所述水箱(6-1)右側(cè)位于第二蒸汽出口(11)的下方設(shè)有第一排污口(12)，所述氣體箱(6-3)的下部設(shè)有第二排污口(15)。
3.一種三氧化硫生產(chǎn)中的余熱熔硫工藝，其特征在于采用權(quán)利要求I或2所述的裝置來完成，所述超導(dǎo)熱管余熱回收器進(jìn)氣口(16)處的SO2/空氣混合氣溫度為600°C 650°C，濃度為7% (v/v)，控制出氣口(14)處的SO2/空氣混合氣溫度為420°C 430°C，濃度為7% (v/v);將降溫后的SO2/空氣混合氣送至轉(zhuǎn)化爐(7)利用，將換熱后產(chǎn)生的水蒸汽經(jīng)第二蒸汽出口( 11)送至熔硫槽(3)用于熔融固體硫磺。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于三氧化硫生產(chǎn)中的余熱熔硫裝置及其工藝，其包括按工藝流程順序連接的熔硫槽、過濾器、燃硫爐、超導(dǎo)熱管余熱回收器以及轉(zhuǎn)化爐；所述超導(dǎo)熱管余熱回收器包括氣體箱和設(shè)于氣體箱上方的水箱，氣體箱和水箱之間設(shè)有隔板，在氣體箱內(nèi)設(shè)有超導(dǎo)熱管，超導(dǎo)熱管向上穿過隔板后延伸至水箱內(nèi)；氣體箱的左右兩側(cè)分別設(shè)有進(jìn)氣口和出氣口，水箱的左側(cè)設(shè)有進(jìn)水口、右側(cè)設(shè)有第二蒸汽出口；第二蒸汽出口通過帶變頻調(diào)速風(fēng)機(jī)的管路連接至熔硫槽的蒸汽進(jìn)口，出氣口連接至轉(zhuǎn)化爐。本發(fā)明的超導(dǎo)熱管余熱回收器通過隔板使冷熱流體完全分開，在運(yùn)行過程中不易發(fā)生泄露，導(dǎo)熱效率高；采用本發(fā)明不僅減少?gòu)U氣排放，還降低了生產(chǎn)成本。
文檔編號(hào)C01B17/74GK102642817SQ20121011784
公開日2012年8月22日 申請(qǐng)日期2012年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月21日
發(fā)明者劉猛帥, 康瑛鑫, 張立紅, 楊述銘, 汪學(xué)良, 趙地順 申請(qǐng)人:河北科技大學(xué), 河北納利鑫洗化有限公司