[发明专利]一种硫蒸汽收集设备及硫蒸汽收集方法

说明书

技术领域

本发明属于硫磺回收生产设备及工艺技术领域，具体涉及一种硫蒸汽收集设备及硫蒸汽收集方法。

背景技术

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。

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。

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。

研究表明，单质硫磺在加热或冷却时发生如下现象：

由于硫蒸汽在合适温度下如100～105℃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。

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。

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：

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℃～1200℃的含硫高温烟气通入第一段冷却器，冷却至120～200℃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℃，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0.01～30m/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℃，同时在捕集塔底部收集冷却液化下来的液硫；