一种用于生产六氟化硫的高温裂解器的制作方法

本实用新型属于电子气体制造
技术领域：
，具体涉及一种用于生产六氟化硫的高温裂解器。
背景技术：
：六氟化硫是一种无色、无味、无嗅的气体，是一种非燃烧和不活泼的物质。由于极佳的化学稳定性和卓越的电性能，在电力和电子行业有着广泛的用途，如断路器、输变电线路、微波基站、芯片刻蚀等。六氟化硫生产采取氟、硫直接反应方法制取。反应产物中含有低氟化物、氟化氢和未反应的氟气、硫磺蒸气等，这些物质在后续的净化和精制过程中去除，具体的工艺流程如图1所示。请参阅图1，反应器后的sf6粗产品中含有各种有害物质，尤其是s2f10和s2f10o系剧毒物质，它们在sf6中的含量即使极微，也可使人严重中毒，以致死亡，因此必须将其除净。s2f10在常温下非常稳定，水洗、碱洗均不能去除，但当加热至高温时则发生分解，s2f10加热到150-180℃，便能发生分解，产物为sf6和sf4；s2f10o是在有氧存在下产生的，加热到350-400℃，便能发生分解，产物为2sf6、2sf4和o2。由于s2f10和s2f10o的分解产物均为六氟化硫和可水解的小分子低氟化物，如sf4、sf2等，这些气体很容易在后续水洗、碱洗工序处理。因此，六氟化硫生产中，反应器后必须设计裂解器，以便含s2f10和s2f10o系剧毒杂质气体进行分解。由于气体裂解需要将裂解器加热至高温，因此设计高效、节能的裂解器设备非常重要。请参阅图2，工业上传统的六氟化硫裂解器形式为高温管外绕加热炉丝或加热夹套等加热装置，使用时依据来料气流量，设计成多个多级串联形式(如图3所示)，气体经过管内被逐渐加热至s2f10和s2f10o的分解温度，达到裂解除杂效果。前述裂解器在六氟化硫生产中存在以下问题：(1)裂解器管径较粗，中心部位气体温度靠热辐射加热，管内气体受热不均，不同位置的气体温度不同，容易造成中心位置的s2f10和s2f10o在个别时段没有充分分解，逸出裂解器，产品质量不稳定；(2)多个裂解器串联过程中，气体管线上出下进，单个裂解器高度在3.5m以上，导致两台裂解器之间的气体连接管线较长，且这段管线没有加热，气体温度下降较多，到另一台裂解器时需要重新加热，热量损失较多，浪费较大，效率降低；(3)裂解工序串联个数较多，管线较长，反应器夹带的固体杂质容易在管线中滞留，发生堵塞，导致生产运行受阻；(4)结构不合理，裂解器效率低，电耗大。技术实现要素：针对六氟化硫生产用现有裂解器存在的问题，本实用新型的目的在于提出一种六氟化硫生产工艺用节能、高效、运行稳定的裂解器。本实用新型的目的是采用以下技术方案来实现。依据本实用新型提出的一种用于生产六氟化硫的高温裂解器，包括内管、套装在内管外侧的外管，内管凸出于外管的上端部设有供经反应器反应得到的气体产物进入裂解器的气体进口，外管的上端部设有供裂解反应后的气体产物离开裂解器的气体出口，内管与外管之间的间隙构成供气体产物流动的通道；外管的外侧环设有用于加热进入裂解器的气体产物以使其进行裂解反应的加热装置，其下端部设有与外管相连通并用于收集气体产物夹带的固体杂质以避免堵塞管线的集尘罐。进一步的，内管与外管之间的间隙宽度为30-100mm。进一步的，内管及外管中均设置温度传感器，所述温度传感器与调节仪电连接，调节仪与加热装置电连接。进一步的，裂解器应用在六氟化硫生产装置上时采用多台并进行串联连接；相邻的两台裂解器之间的连接管呈倾斜布置。进一步的，连接管长度为200-1500mm、倾角为15-85°。进一步的，串联连接的多台裂解器构成低温区、高温区且按照气体产物的流向低温区位于高温区的上游，位于低温区的裂解器温度设定为150-180℃，位于高温区的裂解器温度设定为300-400℃。本实用新型一种用于生产六氟化硫的高温裂解器，具有以下优点：(1)利用气流在管内回流实现气体加热过程强制折流流动，同时先进入裂解器的气体在内管预热、外管加热，实现了裂解器中气体温度从低到高逐级增长，同一层流面的气体温度比较均匀；(2)在裂解器下部增加一个集尘器，用于收集sf6粗产品夹带的固体杂质，解决了系统堵塞问题，工艺运行更加稳定；(3)相邻两台裂解器之间的连接管间距缩短，并带有倾角，降低了能量消耗，增加了设备效率；(4)同样的设备容积，热裂解效率增加，使两种杂质气体s2f10和s2f10o在裂解器中分解更加彻底，解决了传统裂解器气体受热不均问题。上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。附图说明图1是六氟化硫生产工艺流程示意图。图2是六氟化硫生产工艺用现有裂解器的示意图。图3是图2所示的裂解器串联以实现裂解工序的示意图。图4是本实用新型设计的新型裂解器的示意图。图5是图4所示的裂解器串联以实现裂解工序的示意图。【主要元件符号说明】1-反应器2-裂解器3-洗涤塔4-吸附干燥塔5-压缩机6-第一蒸馏塔7-第二蒸馏塔201-气体进口202-气体出口203-加热装置204-内管205-外管206-温度传感器207-集尘器具体实施方式以下结合附图及较佳实施例对本发明的技术方案作进一步说明。请参阅图4，本实用新型设计的新型裂解器采用套筒式结构，包括内管204、套装在内管外侧的外管205，内管凸出于外管的上端部的侧面沿水平方向设有供经反应器反应得到的气体产物进入裂解器的气体进口201，外管的上端部的侧面沿水平方向设有供裂解反应后的气体产物离开裂解器的气体出口202，内管与外管之间的环形间隙构成供气体产物流动的通道，该间隙的宽度为30-100mm，最佳为50-60mm；外管205的外侧环设有用于加热进入裂解器的气体产物以使其进行裂解反应的加热装置203，加热装置可以是环绕在外管外壁上的加热炉丝或加热夹套或其他能够将气体加热至400℃以上的现有设备；内管及外管中均设有一温度传感器206，两个温度传感器206均与调节仪电连接，调节仪与加热装置电连接，其中内管为气体预热区、外管为气体加热区，加热装置对外管进行加热时，内管为辐射传热，当内管中的温度传感器检测到：内管温度低于设定值时会发出信号至调节仪，调节仪控制增大加热装置对气体产物的加热量，保证外管与内管之间的区域温度在工艺控制范围内；外管205的下端部设有与外管直径相同且相互连通的集尘器207，经反应器反应后的气体产物(即sf6粗产品)夹带的固体杂质依靠重力自然降落在底部的集尘器中，防止堵塞管线。为满足装配要求及传热要求，内管、外管及集尘器可采用高温钢、不锈钢、镍、蒙内尔等耐高温的金属材质制作。前述裂解器应用在六氟化硫生产装置上时，需要依据sf6粗产品的流量采用多台并进行串联连接，气体的流动方向为：由第一台裂解器的内管顶部的气体进口进入裂解器、再由上至下到内管底部出并进入外管加热区、再绕内管与外管之间的通道由下而上到外管顶部的气体出口，而后依次进入下一台裂解器，至最后一台裂解器后进入后续工序；同时由于sf6粗产品中s2f10含量比s3f10o含量相对较高，为节约电能，通过调节仪控制外管温度，按照气体产物的流向使前几台裂解器构成低温区，裂解器温度设定在150-180℃；后几台裂解器构成高温区，裂解器温度设定在300-400℃；相邻两台裂解器之间的连接管长度为200-1500mm，最佳为300-600mm，连接管呈倾斜状态，其倾角为15-85°，最佳为30-60°。实施例请参阅图5，申请人于2017年在一套年产500吨的sf6生产装置上安装本实用新型设计的新型裂解器，具体为：将四台高度为3.5m的裂解器串联连接，两台裂解器的间距为500mm，两台裂解器之间的连接管长度为300mm、倾角为45°。由于sf6粗产品中s2f10含量比s3f10o含量相对较高，为节约电能，通过可控硅调节仪控制外管温度，按照气体产物的流动方向1#、2#裂解器(即前两台裂解器)构成低温区，温度设定在150-180℃；3#、4#裂解器(即后两天裂解器)构成高温区，温度设定在350-400℃。装置连续运行一年，没有出现裂解器故障，也没有出现因热裂解不充分造成产品不合格的情况。堵塞是现有裂解器运行过程中经常遇到的问题，装置连续运行一年没有出现堵塞情况。见下表：表1年产500吨六氟化硫生产装置上安装的裂解器参数项目参数值备注材质型号q235内管直径/mmφ108*4外管直径/mmφ219*4.5低温区温度/℃150-1801#、2#裂解器高温区温度/℃350-4003#、4#裂解器裂解器数量/台4串联连接集尘器/mmφ219*400每台裂解器各一个表2本实用新型设计的裂解器与现有裂解器运行情况比较项目现有裂解器本实用新型设计的裂解器备注介质流量/(kg/h)70-7570-75sf6粗产品流量电加热功率/kw9648裂管管径/mmφ219*4.5φ219*4.5/φ108*4串联数量/台84连接管长度/m60.3低温区温度/℃1#-4#：150-1801#及2#：150-180高温区温度/℃5#-8#：350-4003#及4#：350-400稳定运行时间/月312热裂解合格率/％80100一年考察期内集尘器数量/个没设置4年均堵塞次数40以上所述，仅是本实用新型专利的较佳实施例而已，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本专利技术方案范围内，依据本专利的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本专利技术方案的范围内。当前第1页12