一种硫蒸汽收集设备的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于硫磺回收生产设备技术领域，具体涉及一种硫蒸汽收集设备。
【背景技术】
[0002] 在化工、石油、有色金属冶金等生产过程中，经常涉及到硫回收问题。含硫气体不 能直接释放到空气中，需进行回收，否则将污染环境、浪费资源，而且硫磺粉尘在空气中含 量大于35mg/m3时，遇见火星会引起爆炸，威胁生产环境安全，因此，要充分考虑硫的回收利 用，以解决污染、提高效益。
[0003] 现有的主要集中于处理煤炭燃烧、油气田、石化炼厂等方向的烟气脱硫硫磺回收 技术有很多，如 CN202166349、CN202096780、CN201999735、CN201129965、CN201942515 及 CN101804970等，硫蒸汽一般与其他复杂过程气或工艺气如硫化氢H2S、二氧化硫SO2、二氧 化碳CO2、二硫化碳CS2、氢氧化物水蒸汽等混合在一起，其回收工艺过程复杂，装置投资大、 占地面积多，且装置结构复杂。
[0004] 在某些工业生产中会产生成分相对简单的硫蒸汽，譬如以辉钼矿为原料采用真空 分解工艺制备高纯超细金属钼粉的过程中，MoS2= Mo+ S2，产生占原料40%的硫蒸汽，该硫 蒸汽成分相对简单，除少量金属杂质外，几乎全部是纯净的单质硫。上述各种复杂过程气或 工艺气中硫蒸汽的收集装置及收集方法，并不适于这种成分简单的硫蒸汽的收集。
[0005] 研宄表明，单质硫磺在加热或冷却时发生如下现象：
[0007] 由于硫蒸汽在合适温度下如100~105°C可以直接固化成为固态的硫磺，固态硫 磺易于收集包装，且在固化过程中，硫蒸汽携带的部分杂质成分因不能冷凝而被除去，可以 实现对硫磺的净化提纯；CN202880878 (2013年4月17日公告）公开一种由硫蒸汽制备硫 磺的设备，包括硫蒸汽冷凝回收器、硫磺收集器、过滤器和真空泵；其硫蒸气冷凝回收器在 壳体上部设置有硫蒸汽入口管，壳体下部设置有液态硫出口管和杂质气体出口管，壳体内 自上而下设置有两层以上的中空换热套，换热套与壳体内壁之间设有通道，该通道在壳体 相对应的两端内壁交错排列设置；换热套内的中空区分别与换热介质进口管和换热介质出 口管连通；液态硫出口管与硫磺收集器连通，液态硫出口管上设有阀门I，杂质气体出口管 通过阀门II与过滤器连通，过滤器和真空泵通过真空管道连通。
[0008] 上述CN202880878公开的硫蒸汽制备硫磺的设备，使用时首先将硫蒸汽引入硫蒸 汽冷凝回收器中直接冷凝为固态硫磺，然后通过调整换热介质温度在硫磺凝固点以上使固 态硫磺液化进入硫磺收集器中而制得硫磺，其由硫蒸汽制备硫磺主要依靠硫蒸汽和换热介 质通过换热套的换热，接触换热起决定作用，在硫蒸汽大量的工况下，先进入的硫蒸汽直接 接触换热套的新鲜换热面，冷凝成固态硫磺从而形成一薄层固态硫磺层，后进入的硫蒸汽 在已经形成的固态硫磺薄层上继续换热凝固，形成越来越厚的固态硫磺层，由于硫磺导热 性差，随着硫磺层的加厚，换热效果不佳，再进入的硫蒸汽的冷凝固化效率不断降低，设备 硫蒸汽处理量有限，固态硫磺层达一定厚度即需要先停止硫蒸汽收集操作，将固态硫磺液 化排出后才能重新开始硫蒸汽收集，不能连续化进行硫蒸汽的收集，生产效率有限。
[0009] 由于硫蒸汽能在合适的温度条件下转化为液态硫磺，也有科研人员提出直接将硫 蒸汽直接换热为液硫，以下是已经公开的技术：
[0010] CN103818882 (2014年5月28日公布）提出一种回收含尘烟气中硫蒸汽的方 法，包括以下步骤：（1)、先将200°C ~1200°C的含硫高温烟气通入第一段冷却器，冷却至 120~200°C后，送入第二段冷却器，同时在第一段冷却器底部收集冷却液化下来的液硫； (2)、烟气通入第二段冷却器，控制其流速在0. 01~30m/s之间，保证烟气在第二段冷却器 中的停留时间达到0. 5s以上；控制第二段冷却器的温度，保证第二冷却器出口处的烟气温 度为100~200°C，同时在第二段冷却器底部收集冷却液化下来的液硫；（3)、从第二段冷却 器出来的烟气进入捕集塔，在捕集塔内喷洒液硫对烟气进行喷淋洗涤；烟气流速为〇. 01~ 30m/s，保证烟气在捕集塔中的停留时间在0. 5s以上；控制烟气出口温度在100~200°C，同 时在捕集塔底部收集冷却液化下来的液硫；
[0011] CN103803505(2013年11月6日公布)提出一种硫渣连续蒸馏回收硫磺的生产方法 及其设备，包括备料、干燥、蒸馏进料、蒸馏、蒸馏渣冷却、蒸馏渣出料、硫蒸汽除尘、硫蒸汽 冷凝、抽气过程和设备；其硫蒸汽冷凝设备包括一级列管冷凝器、二级列管冷凝器、液硫储 槽及旋片式机械真空泵机组，该旋片式真空泵机组包括旋片式机械真空泵、丝网过滤器和 真空抽气管道、阀门，其一级列管冷凝器进出口、二级列管冷凝器的硫蒸汽进口通过抽气管 道连接，二级列管冷凝器的抽气口、丝网过滤器、旋片式机械真空泵通过管道依次连接，一 级列管冷凝器的液硫通过一级列管冷凝器的硫蒸汽出口共用硫蒸汽管道流到二级列管冷 凝器中；这样，经蒸馏、除尘后的硫蒸汽进入一级列管冷凝器，大部分硫蒸汽被冷凝成液硫， 液硫的温度为340~450°C，与硫蒸汽的温度相同，经过一级列管冷凝器未冷凝的小部分硫蒸 汽，进入二级列管冷凝器冷凝成液硫，二级列管冷凝器中液硫的温度控制在130~150°C ;混 在硫蒸汽中的不凝气体出二级列管冷凝器后再经金属丝网过滤器过滤后由真空泵抽出排 空，一级列管冷凝器中的液硫流到二级列管冷凝器中，二级列管冷凝器中的液硫流到液硫 储槽中，在液硫储槽中保持在130~ 150 °C储存，再由制粒机制成粒状硫磺。
[0012] 在上述CN103818882的回收含尘烟气中硫蒸汽的方法中，200°C ~1200°C的含硫 高温烟气分别经第一段冷却器冷却、第二段冷却器再冷却、捕集塔的喷淋洗涤的三级硫蒸 汽冷却回收流程进行硫回收，三级硫蒸汽回收流程中均是将硫蒸汽冷却至120~200°C，再 收集液化的液硫；而CN103803505的硫渣连续蒸馏回收硫磺的方法中，340~450°C的硫蒸 汽分别经一级列管冷凝器冷凝、二级列管冷凝器再冷凝后，收集液化的液硫，其中一级冷凝 后液硫温度在340~450°C，二级冷凝后液硫温度在130~150°C。显然，上述CN103818882及 CN103803505的硫蒸汽回收机理，仍然像CN202880878中所公开的技术一样，是接触换热起 决定作用，这两项公开的技术存在下述不可忽视的问题：
[0013] 1、根据单质硫磺在加热或冷却时物态的变化规律，在超过160 °C特别是超 过190 °C的温度条件下，硫横是呈掠色到株掠色粘性物的状态存在，流动性差，因此，在 CN103818882的前二段冷却回收和CN103803505的第一级冷凝过程中，存在一个共同的问 题，即：冷却或冷凝液化下来的粘性液硫会附着在冷却器或冷凝器的换热面上，向下流动缓 慢，后进入的等待液化的硫蒸汽接触的均不是新鲜换热面，换热效果不佳；
[0014] 2、由于CN103818882中三级硫蒸汽回收流程中均是将硫蒸汽冷却至120~200°C， 当硫蒸汽恰好被冷却至120~160°C的流动性良好的液硫时，液硫很快流下，给后续的硫蒸汽 留出新鲜的换热面，硫蒸汽回收效率高，而当硫蒸汽恰好被冷却至160°C以上的流动性差的 液硫时，液硫流动缓慢，后续的硫蒸汽不能接触新鲜的换热面，硫蒸汽回收效率下降，实践 中会造成硫蒸汽回收效率时高时低的不稳定状态，不利于生产线的稳定运行；
[0015] 3、在CN103803505中，一级冷凝后的液硫是温度在340~450°C深棕色粘性物，二级 冷凝后的液硫是温度在130~150°C的流动性良好液硫，这样，硫蒸汽经过一级列管冷凝器形 成液硫后，一级列管冷凝器的换热面整体被粘性物覆盖，硫蒸汽的回收压力几乎全部转嫁 给了二级列管冷凝器，进入二级列管冷凝器的硫蒸汽容易超过设计处理量，造成硫蒸汽回 收不彻底、未回收的硫蒸汽腐蚀真空泵、硫蒸汽进入大气影响环境等问题，二级列管冷凝器 的使用寿命也会缩短；
[0016] 4、从安全生产及环保角度，要求硫蒸汽回收率至少应在98%以上，CN103818882 及CN103803505均是通过将硫蒸汽与换热介质换热为液硫来回收硫蒸汽，在换热过程中， 硫蒸汽温度在一定温度区间内来回波动，如CN103818882的硫蒸汽在200 °C ~1200 °C， CN103803505的硫蒸汽在340~450°C，而换热介质的温度相对恒定，这样硫蒸汽在与换热介 质换热时，难以确保硫蒸汽一定能够换热在硫单质能处于液硫状态的温度区间内，特别当 生产出现波动时，有可能出现硫蒸汽来不及液化而仍以蒸汽形式直接排出的情况，从而威 胁生产环境安全，也不符合环保要求。 【实用新型内容】
[0017] 本实用新型的目的是在现有技术的基础上，提供一种硫蒸汽收集设备，直接将硫 蒸汽与换热介质换热为流动性良好的液态硫，实现硫蒸汽的连续高效收集，适合工业化连 续生产；减少环境污染，保证生产安全，降低企业生产成本。
[0018] 为实现上述目的，本实用新型采用下述技术方案：
[0019] -种硫蒸汽收集设备，设有硫磺收集器和真空泵，所述硫磺收集器具有硫蒸汽入 口