专利名称：：模拟硫磺回收尾气灼烧效果的实验装置的制作方法
技术领域：
：本实用新型涉及一种化学反应装置，特别涉及一种气体灼烧实验装置，涉及气体混合反应的高温实验装置。是一种用于模拟天然气净化和炼油领域硫磺回收尾气灼烧情况。
背景技术：
：目前国内外专门用于硫磺回收尾气灼烧的实验研究装置较少，仅1997年3月，加拿大《energyprocessing》刊物的一篇文章《SulpherPlantWasteGases-incinerationKineticsandFuelConsumption》进行了关于其实验装置的反应管、电炉部分的简单介绍该装置的反应管由石英玻璃和维克玻璃两种材料构成，灼烧温度低于65(TC，装置没有配水蒸汽的仪器及功能，未对装置控制部分进行报道。由于部分尾气灼烧炉超过75(TC，尾气水蒸汽含量通常在2030%(体积含量)，因此国外装置用于尾气灼烧的模拟存在一定的局限。对于专门用于硫磺回收尾气灼烧的实验研究装置未见专利报导。石油天然气工业中大量采用克劳斯工艺回收含硫天然气或原油中的硫。由于技术限制，硫磺回收工艺装置的总硫回收率也只能达到99.8%左右，余下的尾气中硫化物含量在O.10.2%(体积含量)左右。这些硫化物中含有硫化氢，由于硫化氢为恶臭、有毒气体，如不经过处理直接排向大气，则会严重污染环境，对于大型硫回收工厂尤其如此。在GB14554-93《恶臭污染物排放标准》中国家对硫化氢的排放量有严格规定，具体见表l。国家工业废气排放标准允许的二氧化硫排放量较硫化氢排放量高，因此目前通常的做法是将硫回收尾气进行灼烧，使其中的硫化氢转化成二氧化硫，再经过烟囱排放。目前硫回收装置的尾气灼烧情况各不相同，缺少尾气灼烧实验装置实验数据，而国外实验装置在组分模拟的真实性、实验温度、装置的控制等方面存在的不足。
实用新型内容本实用新型的目的是研制一种模拟硫磺回收尾气灼烧效果的实验装置，能作为模拟尾气灼烧的室内实验装置，为工厂生产尾气排放提供准确资料，对硫磺尾气灼烧炉操作温度进行优化。能进行硫磺回收尾气灼烧的动力学研究和特定条件的模拟实验，考察温度、水蒸汽浓度、氧浓度、停留时间等条件对硫化氢转化率的影响。本实用新型采用的技术方案是模拟硫磺回收尾气灼烧效果的实验装置主要由阀门、气体流量计、二硫化碳瓶、混合器、累计流量计、压力表、蠕动泵、水容器、预热炉、热偶、热偶管、石英反映管、电加热炉、水冷凝器和容器组成。硫化氢、二氧化硫、氢气和氮气的进气管线上分别连接有气体流量计，气体流量计的出口连接混合器。空气进气管线上连接有气体流量计，气体流量计的出口连接有二硫化碳瓶，二硫化碳瓶的出口连接混合器。二硫化碳由空气携带配入，通过空气量的控制来调节二硫化碳的浓度。混合器出口连接有管线连接累计流量计，累计流量计出口连接预热炉进口。在累计流量计与预热炉之间的管线上连接有蠕动泵，蠕动泵可调节转数，从而调节蒸馏水的加入量。蠕动泵的水出口连接有水容器。水容器是盛蒸馏水用。预热炉出口有管线连接石英反应管。石英反应管在电加热炉内。石英反应管的出口连接有水冷凝器，水冷凝器的下部有容器。水冷凝器的出气口有排气管线，排气管线可以连接到燃烧室或火炬。为了了解硫化氢、二氧化硫、氢气、空气和氮气混合后的压力，在所述的累计流量计与预热炉之间的管线上连接压力表。电加热炉为三段式电加热炉，电加热炉设有三根热偶，三根热偶分别连接控温表，电加热炉的加热温度由三块控温表控制。三根热偶连接温度记录仪。为防止硫化氢的腐蚀，所有管线均采用316L不锈钢钢材。硫化氢、氢气、二氧化硫、氮气钢瓶内的气体，经过压力调节器减压后，由阀门调节流量后进入气体流量计，再进入混合器。空气经过压力表、气体流量计进入二硫化碳瓶，携带二硫化碳进入混合器，以上气体混合后经流量计量器，再经过压力表后进入预热炉进行预热。此外水容器中的蒸馏水由蠕动泵加入预热炉预热。所有气体再进入由电加热炉内的石英反应管进行加热。然后，所有加热后的气体进入冷凝器冷却。最后，冷却后的混合气体经灼烧后排放。实验时开启总电源，预热炉和反应器电加热炉升温。当预热炉升到20(TC、电加热炉的控温表温度升到实验预设温度后，打开各气体阀门，通入各原料气组分。开启蠕动泵，加入水，通过预热炉加热成水蒸汽，通过其余原料气携带进入反应管。以温度记录仪显示的温度为准，微调电加热炉前、中、后的控温表的设定温度，使温度记录仪显示的前、中、后达到实验设计温度并相同后，在石英反应管前、后进行取样分析，考察硫化氢的转化率。本实用新型的有益效果本实用新型模拟硫磺回收尾气灼烧效果的实验装置能在一定范围内控制、调节进气量、进气组分、温度(-15'CS40。C，控温、测温精度士o.rc)，实验最高温度比目前国外装置高约200°C;实验中可配入和调节水蒸气(10%30%)，通过蠕动泵转速的调节来调节水蒸汽的浓度；通过三块控温表的调节，可使石英反应管前、中、后气体转化温度保持一致。二硫化碳在室温下为液体，通过空气的携带，解决了少量二硫化碳的流量控制问题。能监测和记录温度，压力、气体的瞬时流量和累计流量也可显示。1、可用于硫化氢、高温条件下的硫磺回收尾气灼烧实验；2、可用其它有腐蚀气体介质高温条件下的实验，如硫磺回收尾气灼烧催化剂的评价实验。本实用新型实验温度范围为30085(TC。实验温度范围的增加能完成模拟工厂操作温度进行模拟实验。增加水蒸汽配气系统，更真实的模拟工厂实际情况。本实用新型可以模拟硫磺回收尾气的灼烧情况，为硫磺回收尾气灼烧温度优化提供指导，有利于企业的节能减排。图1是本实用新型模拟硫磺回收尾气灼烧效果的实验装置的结构示意图。图中，l.阀门，2.气体流量计，3.二硫化碳瓶，4.混合器，5.累计流量计，6.压力表，7.蠕动泵，8.水容器，9.预热炉，IO.热偶，11.热偶管，12.石英反映管，13.电加热炉，14.水冷凝器，15.容器。具体实施方式实施例l:参阅图l。模拟硫磺回收尾气灼烧效果的实验装置，有5个气体进口，分别是硫化氢、二氧化硫、氢气、氮气和空气进气口。其中硫化氢、二氧化硫、氢气和氮气的进气管线上分别连接有气体流量计2。气体流量计2的型号为LZB2型玻璃转子流量计。管线采用316L不锈钢钢材。气体流量计2的出口连接一个混合器4。混合器4的型号为6进一出直径为25mm的不锈钢管。空气进气管线上连接有气体流量计2，气体流量计2的出口连接有二硫化碳瓶3，二硫化碳瓶3的出口连接混合器4。二硫化碳瓶3为3嘴圆底玻璃烧瓶。二硫化碳由空气携带配入，通过空气量的控制来调节二硫化碳的浓度。混合器4出口连接有管线连接累计流量计5，累计流量计5出口连接预热炉9进口。累计流量计5的型号为长春滤清器有限责任公司LMF-1气体防腐流量计(0.2m7h)。在累计流量计5与预热炉9之间的管线上连接有蠕动泵7，蠕动泵7的型号为保定兰格横流泵有限公司BTOO-50。蠕动泵7能调节转数，从而调节蒸馏水的加入量。蠕动泵7的水出口连接有水容器8。水容器8是盛蒸馏水用。累计流量计5与预热炉9之间的管线上连接一个压力表6，压力表6的型号为0-10MPA耐硫化氢压力表，用于测量硫化氢、二氧化硫、氢气、空气和氮气混合后的压力。预热炉9出口有管线连接石英反应管12。石英反应管12在电加热炉13内。石英反应管12的出口连接有水冷凝器14，水冷凝器14的下部有容器15。水冷凝器14的出气口有排气管线，排气管线可以连接到燃烧室或火炬。电加热炉13为三段式电加热炉，电加热炉13设有三根热偶10，三根热偶10分别连接控温表，电加热炉13的加热温度由三块控温表控制。三根热偶IO连接温度记录仪。使用该实用新型的部分数据硫化氢浓度按表3中所列执行，常规试验条件中停留时间取3.30秒，温度取580°C，过剩氧浓度设为1.5Q%。从表3可以看出，随着原料硫化氢浓度的增加，尾气中硫化氢含量也增加，而硫化氢转化率基本维持不变。表1GB14554-93硫化氢排放标准<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>表2常规试验气体干基、湿基组分<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>表3硫化氢浓度对硫化氢转化率的影响<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>该装置经过了中国石油西南油气田分公司重庆净化总厂忠县分厂的现场验证，硫磺回收尾气灼烧炉操作温度进行的优化。该厂全年节约资金约13.77万元。权利要求1、一种模拟硫磺回收尾气灼烧效果的实验装置，主要由阀门(1)、气体流量计(2)、二硫化碳瓶(3)、混合器(4)、累计流量计(5)、压力表(6)、蠕动泵(7)、水容器(8)、预热炉(9)、热偶(10)、热偶管(11)、石英反映管(12)、电加热炉(13)、水冷凝器(14)和容器(15)组成，其特征在于硫化氢、二氧化硫、氢气和氮气的进气管线上分别连接有气体流量计(2)，气体流量计(2)的出口连接混合器(4)，空气进气管线上连接有气体流量计(2)，气体流量计(2)的出口连接有二硫化碳瓶(3)，二硫化碳瓶(3)的出口连接混合器(4)，混合器(4)出口连接有管线连接累计流量计(5)，累计流量计(5)出口连接预热炉(9)进口，在累计流量计(5)与预热炉(9)之间的管线上连接有蠕动泵(7)，蠕动泵(7)的水出口连接有水容器(8)，预热炉(9)出口有管线连接石英反映管(12)，石英反映管(12)在电加热炉(13)内，石英反映管(12)的出口连接有水冷凝器(14)，水冷凝器(14)的下部有容器(15)，水冷凝器(14)的出气口有排气管线。2、根据权利要求1所述的模拟硫磺回收尾气灼烧效果的实验装置，其特征是在所述的累计流量计(5)与预热炉(9)之间的管线上连接压力表(6)。3、根据权利要求1所述的模拟硫磺回收尾气灼烧效果的实验装置，其特征是电加热炉(13)为三段式电加热炉。4、根据权利要求3所述的模拟硫磺回收尾气灼烧效果的实验装置，其特征是电加热炉(13)设有三根热偶(10)，三根热偶(10)分别连接控温表，电加热炉(13)的加热温度由三块控温表控制，三根热偶(IO)连接温度记录仪。5、根据权利要求1或2或3或4所述的模拟硫磺回收尾气灼烧效果的实验装置，其特征是所有管线均采用316L不锈钢钢材。专利摘要模拟硫磺回收尾气灼烧效果的实验装置，应用于用于模拟天然气净化和炼油领域硫磺回收尾气灼烧。特征是硫化氢、二氧化硫、氢气和氮气的进气管线上分别连接有气体流量计，气体流量计的出口连接混合器。空气进气管线上连接有二硫化碳瓶。混合器出口连接有管线连接累计流量计，累计流量计出口连接预热炉进口。在累计流量计与预热炉之间的管线上连接有蠕动泵。预热炉出口有管线连接石英反应管。石英反应管在电加热炉内。石英反应管的出口连接有水冷凝器。效果是可用于硫化氢、高温条件下的硫磺回收尾气灼烧实验。实验温度范围大，有水蒸汽配气系统，使得实验更真实。文档编号G01N33/22GK201173920SQ200820079338公开日2008年12月31日申请日期2008年3月12日优先权日2008年3月12日发明者何金龙,�：旮�,廖小东,温崇荣,灵黄申请人:中国石油天然气股份有限公司
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