一种焦炉煤气脱硫工艺及装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种焦炉煤气脱硫工艺及装置，氮气与高温焦炭换热后进入一次除尘器、1#余热锅炉后进入再生塔再生饱和活性炭，再去2#余热锅炉、二次除尘器和循环风机，氮气加压后分别进入干熄炉和再生塔冷却红焦与活性炭，形成气体循环；焦炉煤气加压后进入吸收塔用活性炭脱硫后去管网，饱和活性炭通过链式运输机进入再生塔解吸后循环使用，1#余热锅炉出来的氮气在再生塔换热器加热饱和活性炭，解吸出气态硫，换热后的部分氮气作为载气强制输送含硫气体去固态硫沉淀池回收副产品硫。本联产工艺具有投资小、节能环保、脱硫效率高、再生效率高、没有二次污染的优点。
【专利说明】一种焦炉煤气脱硫工艺及装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种焦炉煤气脱硫工艺及装置，具体涉及一种干熄焦余热利用与焦炉煤气活性炭脱硫联合生产工艺及装置。
【背景技术】
[0002]炼焦是由煤炭经过干馏制得焦炭的过程，该过程是煤炭化学工业的一个重要工艺。在煤炭制焦炭的过程中，需要对高温焦炭(俗称红焦)进行降温，从而将红焦冷却到便于运输和储存的温度。将红焦冷却到便于运输和贮存温度的操作过程称为熄焦。焦炉煤气是在煤炭炼焦过程中产生的煤热解气态产物，煤炭中硫在高温下生成硫化物，随焦炉煤气一起进入管道，不仅会对用户设备材质造成腐蚀和对环境造成污染，而且当用做合成气时还会使催化剂中毒。
[0003]湿熄焦法是直接利用水浇洒在高温红焦上降温的一种方法，该方法工艺简单，投资少，但不能回收焦炭显热，对环境污染较大。干熄焦法是相对于湿熄焦法而言的以惰性气体为热载体，由循环风机将冷的循环气体送入红焦冷却室冷却高温焦炭，吸收焦炭热量后的循环热气导入废热锅炉回收热量，产生蒸汽。循环气体冷却、除尘后，再经风机返回冷却室，如此循环将红焦冷却至250 V以下排出。与湿熄焦法相比，干熄焦法存在以下好处:回收红焦显热、减少环境污染物排放和改善焦炭质量。随着能源危机以及对环境保护的日益重视，干熄焦法具有更好的发展前景。
[0004]现在焦化 厂煤气脱硫主要用湿法脱硫，在选用反应活性好硫容高的脱硫剂的前提下，干法脱硫效率比湿法脱硫高，现阶段对于一些对煤气中的H2S比较敏感的行业，利用湿法脱硫先将煤气中的大部分H2S脱除，然后，再利用干法脱硫对煤气中的H2S进行精脱。活性炭脱硫主要是利用活性炭的催化和吸附作用，活性炭的催化活性很强，煤气中的H2S在活性炭的催化作用下，与煤气中少量的O2发生氧化反应，反应生成的单质S吸附于活性炭表面。当活性炭脱硫剂吸附达到饱和时，必须进行再生。传统做法是用45(T500°C左右的过热蒸汽对活性炭脱硫剂进行再生，当脱硫剂温度提高到一定程度时，单质硫便从活性炭中析出，析出的硫流入硫回收池，水冷后形成固态硫。脱硫剂再生使用的过热蒸汽不易获得，而且再生效果很难达到要求，实际做法是更换新的活性炭。
[0005]从长远看，干熄焦生产与焦炉煤气深度脱硫是现在焦化企业必须完成的环保节能项目。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提出一种适合现代焦化企业的干熄焦余热利用与焦炉煤气活性炭脱硫联合生产工艺。
[0007]本发明是采用以下技术方案实现的:
一种焦炉煤气脱硫工艺，其特征在于，包括干熄焦余热利用与焦炉煤气活性炭脱硫，
(I)干熄焦余热利用:高温焦炭与氮气在干熄炉中接触换热后去焦炭运输皮带，高温氮气依次通过一次除尘器除尘、1#余热锅炉换热后，进入焦炉煤气脱硫工段中的再生塔换热器加热饱和活性炭，换热后的氮气再到2#余热锅炉加热除氧除盐水，再到二次除尘器除尘，再经过氮气循环风机加压，一部分氮气去干熄焦炉继续换热，一部分氮气去再生塔冷却器冷却净活性炭，换热后的氮气再回到2#余热锅炉、二次除尘器、循环风机循环使用；
(2)焦炉煤气活性炭脱硫:含硫焦炉煤气用加压机加压后，进入吸收塔与活性炭逆流接触脱硫，脱硫后的净焦煤气进入管网；活性炭从吸收塔顶部进入，吸收硫后从塔底出来，经过第一链式运输机送往再生塔再生后，从再生塔底出来到第二链式运输机上送往吸收塔循环使用；再生塔中氮气在上部的换热器中加热饱和活性炭解析硫，在再生塔下部冷却净活性炭，并作为载气输送气态硫去固态硫沉淀池回收。
[0008]进一步地，上述方案具体包括以下步骤:
(I) 10000C的红焦(高温焦炭)从干熄炉顶部进入，80°C的氮气从干熄炉下部进入，逆流换热后焦炭降温到200°C，从干熄炉底部到焦炭运输皮带上，氮气升温到950°C从干熄炉氮气通道去往一次除尘器除尘，再去1#余热锅炉回收热量，降温到500°C后进入焦炉煤气脱硫工段再生塔，1#余热锅炉过热蒸汽温度达到540°C后去发电。
[0009](2) 500°C氮气进入焦炉煤气脱硫工段再生塔换热器，加热饱和活性炭后，去2#余热锅炉加热除氧除盐水，然后经二次除尘器除尘，进入循环风机加压；除氧除盐水加热后变为蒸汽进入1#余热锅炉。
[0010](3)循环风机出来的氮气温度约为80-100?，一部分氮气去往干熄炉冷却焦炭，一部分氮气去往再生塔冷却器冷却净活性炭，这部分氮气升温后与加热段出来的氮气汇合，去2#余热锅炉加热除氧除盐水，经过二次除尘器除尘，进入循环风机加压循环。
[0011](4)含硫焦炉煤气经过加压机加压到15~20kPa，从下部入口管进入到吸收塔，H2S在活性炭催化作用下氧化成S，被活性 炭吸附，从吸收塔上部出口管进入到煤气管网。
[0012](5)净活性炭用链式运输机输送到吸收塔顶部，通过顶部入口的双层旋转卸料阀分配到塔内活性炭移动床，C与H2S反应生成S吸附在活性炭上，饱和活性炭从塔底部出口的双层旋转卸料阀出来，到第一链式运输机上。
[0013](6)饱和活性炭通过第一链式运输机输送到再生塔顶部，依次经过再生塔入口双层旋转卸料阀、进料仓、进料分配器、换热器、气固分离器、冷却器、出料仓和出口双层旋转卸料阀。在换热器中被高温氮气加热到460度，在气固分离器中解析出气态硫，在冷却器中被低温氮气冷却到120度以下，通过链式运输机输送回吸收塔。
[0014](7)从再生塔出来的循环用活性炭，在进入吸收塔之前将小颗粒的炭粉利用振动筛排出，并用活性炭仓补充新的活性炭。
[0015](8)出1#余热锅炉的氮气从再生塔换热器下部入口进入，与饱和活性炭管壁逆流换热，换热后的氮气经循环风机后，部分氮气从再生塔冷却器下部入口进入，与净活性炭管壁逆流换热，换热后的氮气大部分通过管道进入2#余热锅炉，小部分通过氮气出口的双层风帽进入进料分配器保证塔内正压与无氧状态，并作为载气强制输送含硫气体去固态硫沉淀池。管网氮气补充损耗的氮气。
[0016](9)固态硫沉淀池中的硫经水冷却成固体硫回收利用。
[0017]本发明还提供了一种上述工艺的干熄焦余热利用与焦炉煤气活性炭脱硫联合生产装置，其特征在于:该装置由余热利用装置和煤气脱硫装置组成；余热利用装置包括干熄炉、一次回收装置、二次回收装置、锅炉发电装置；煤气脱硫装置包括活性炭脱硫装置、输送装置和硫再生装置；其中，一次回收装置包括一次除尘器、1#余热锅炉，二次回收装置包括二次除尘器、2#余热锅炉、循环风机；锅炉发电装置包括除氧除盐水管道、2#余热锅炉、1#余热锅炉、过热蒸汽管道与发电机组管道；活性炭脱硫装置包括煤气加压机、吸收塔与煤气管网用管道；输送装置包括活性炭仓、振动筛、第一链式运输机和第二链式运输机；硫再生装置包括再生塔与固态硫沉淀池，再生塔上部的换热器和下部的冷却器与氮气管道连接，通过氮气换热。
[0018]吸收塔与再生塔的双层旋转卸料阀保证活性炭下落的均衡，以及煤气和氮气的不外泄。
[0019]一次除尘器采用重力除尘，二次除尘器采用布袋除尘。
[0020]本发明干熄焦余热利用与焦炉煤气活性炭脱硫联合生产工艺，适合现代焦化企业的环保节能要求，具有如下优点:
(1)两种工艺联合使用，可以共用一些设备、场地，投资小；
(2)焦炭的热量直接用于活性炭的再生供热，而且再生后的热量回收利用，更节能环
保;
(3)脱硫效率高，一次脱硫即可满足对硫要求高的用户的需求；
(4)脱硫剂采用活性炭，价格低廉，机械强度高；
(5)废弃物为破碎的活性炭，可以回收利用，二次污染少；硫的再生与活性炭的回收在再生塔中同时进行，成本低，效率高；
(6)终产品为电能与纯的固态硫，易于利用和运输，经济价值可观；
(7)工艺简单，运行稳定，连续性好，适用范围广设备无腐蚀。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1为本发明焦炉煤气脱硫工艺流程图。
[0022]图中I为红焦，2为焦炭输送皮带，3为氮气管网，4为干熄炉，5为一次除尘器，6为1#余热锅炉，7为发电机组，8为循环风机，9为二次除尘器，10为2#余热锅炉，11为除氧除盐水，12为焦炉煤气管网，13为含硫焦炉煤气，14为煤气加压机，15为吸收塔，16为活性炭仓，17为再生塔，18为换热器，19为冷却器，20为振动筛，21为灰仓，22为固态硫沉淀池，23为成品硫，24为第一链式运输机,25为第二链式运输机。
【具体实施方式】
[0023]下面通过实施例来进一步说明本发明，但不局限于以下实施例。
[0024]实施例:
本发明的工艺流程图如图1所示。
[0025]具体工作过程如下:
焦炭的处理:装满红焦I的焦罐由带驱动的运载车运至提升井架底部。提升机将焦罐提升并送至干熄炉炉顶，通过带布料器的装入装置将焦炭装入干熄炉4内。在干熄炉4中焦炭与氮气直接进行热交换，焦炭被冷却至平均200°C以下，经排焦装置卸到焦炭输送皮带2上，然后送往焦处理系统。[0026]余热利用:(I)干熄炉4内的氮气加热至950°C，进入一次除尘器5，一次除尘器5采用重力除尘，再进入1#余热锅炉6加热蒸汽，温度降至500°C时通往脱硫工段再生塔换热器18，加热饱和活性炭至460°C，氮气温度降至200°C，然后进入2#余热锅炉10加热除盐除氧水11，温度降至120°C，再进入二次除尘器9，二次除尘器9采用布袋除尘，过滤焦粉后进入循环风机8加压，循环风机8采用离心风机；(2)加压后的氮气一部分进入干熄炉4参与循环，一部分进入再生塔17下部的冷却器19冷却净活性炭，再生塔17出来的氮气温度达到400°C以上，进入2#余热锅炉10加热除盐除氧水11，再去二次除尘器9除尘、循环风机8加压，形成循环，回收活性炭的热量。(3)除氧除盐水11依次进入2#余热锅炉10与1#余热锅炉6，加热成540°C的过热蒸汽，去发电机组7发电。
[0027]煤气脱硫:(1)活性炭脱硫:含硫焦炉煤气13经过电捕焦油器除焦油后，经过煤气加压机14加压到15kPa，通过管道进入到吸收塔15下部，净活性炭被链式运输机送到吸收塔15顶部，经过双层旋转卸料阀进入到吸收塔15内部活性炭床，活性炭床由下部的辊式给料器控制下降速度，煤气与活性炭逆流接触，硫化物在活性炭催化作用下氧化成S，吸附在活性炭上，净焦煤气通过上部的出口管道进入焦炉煤气管网12 ;在吸收塔15内设置进出口多孔板，使烟气流速均匀，提高净化效率，活性炭床由入口和出口格栅及隔离板组成，这些格栅是经过特殊设计的，以便于防止被大颗粒和炭粉所塞满，便于高效的脱硫。
[0028](2)活性炭的循环利用:饱和活性炭从吸收塔15底部双层旋转卸料阀出来，掉落到第一链式运输机24上，通过第一链式运输机24输送到再生塔17的顶部，从顶部双层旋转卸料阀进入再生塔17，依次经过入口双层旋转卸料阀、进料仓、进料分配器、换热器、气固分离器、冷却器、出料仓和出口双层旋转卸料阀。饱和活性炭在换热器18中被高温氮气加热到460°C，在气固分离器中解析出气态硫，由氮气通过带电加热的管道带往固态硫沉淀池22，氮气与硫分别回收利用。净活性炭在冷却器19中被低温氮气冷却到150°C以下，通过出口双层旋转卸料阀掉落到第二链式运输机25，经过振动筛20过滤后输送回吸收塔15，振动筛20过滤的活性炭粉末颗 粒进入灰仓21。中途用活性炭仓16补充新的活性炭。
[0029](3)氮气的循环利用:1#余热锅炉6出来的氮气由再生塔换热器18氮气入口进入，与饱和活性炭管壁逆流换热，氮气由500°C降为200°C，从换热器18上部出口进入2#余热锅炉10 ;循环风机8出来的部分氮气由再生塔冷却器19氮气入口进入，与净活性炭管壁逆流换热，氮气由80°C升为450°C，从冷却器上部出口进入2#余热锅炉10 ;再生器中部分氮气通过塔内氮气出口与双层风帽进入进料分配器保证塔内正压与无氧状态，并作为载气强制输送含硫气体去固态硫沉淀池22。氮气管网3补充损耗的氮气。
[0030](4)硫的回收:在固态硫沉淀池22中，气态硫经水冷却变成固体块状硫横沉于池的底部，最终得到成品硫23。
[0031]本发明可采用专利号为ZL201210079753.7的“一种脱硫活性炭再生塔及再生方法”专利中的再生塔来实现硫再生的工艺。再生塔自上而下包括进料仓、进料分配器、换热器、气固分离器、冷却器、出料仓。进料分配器布置分配板；换热器设置活性炭管道、上下管板、换热器上部低温氮气出口、换热器下部氮气烟气进口、上管板的氮气出口与双层风帽；气固分离器设置活性炭管道、管板、解吸气出口 ；冷却器设置活性炭管道、上下管板、冷却器上部氮气出口、下部氮气进口、下管板的氮气出口与双层风帽。再生塔能实现再生活性炭、回收硫的功能。活性炭循环使用，是干法活性炭脱硫大规模推广的关键所在。
【权利要求】
1.一种焦炉煤气脱硫工艺，其特征在于，包括干熄焦余热利用与焦炉煤气活性炭脱硫， (1)干熄焦余热利用:高温焦炭与氮气在干熄炉中接触换热后去焦炭运输皮带，高温氮气依次通过一次除尘器除尘、1#余热锅炉换热后，进入焦炉煤气脱硫工段中的再生塔换热器加热饱和活性炭，换热后的氮气再到2#余热锅炉加热除氧除盐水，再到二次除尘器除尘，再经过氮气循环风机加压，一部分氮气去干熄焦炉继续换热，一部分氮气去再生塔冷却器冷却净活性炭，换热后的氮气再回到2#余热锅炉、二次除尘器、循环风机循环使用； (2)焦炉煤气活性炭脱硫:含硫焦炉煤气用加压机加压后，进入吸收塔与活性炭逆流接触脱硫，脱硫后的净焦煤气进入管网；活性炭从吸收塔顶部进入，吸收硫后从塔底出来，经过第一链式运输机送往再生塔再生后，从再生塔底出来到第二链式运输机上送往吸收塔循环使用；再生塔中氮气在上部的换热器中加热饱和活性炭解析硫，在再生塔下部冷却净活性炭，并作为载气输送气态硫去固态硫沉淀池回收。
2.根据权利要求1所述的焦炉煤气脱硫工艺，其特征在于，包括以下步骤: (1)10000C的高温焦炭从干熄炉顶部进入，80°C的氮气从干熄炉下部进入，逆流换热后焦炭降温到200°C，从干熄炉底部到焦炭运输皮带上，氮气升温到950°C从干熄炉氮气通道去往一次除尘器除尘，再去1#余热锅炉回收热量，降温到500°C后进入焦炉煤气脱硫工段再生塔，1#余热锅炉过热蒸汽温度达到540°C后去发电； (2)50(TC氮气进入焦炉煤气脱硫工段再生塔换热器，加热饱和活性炭后，去2#余热锅炉加热除氧除盐水，然后经二次除尘器除尘，进入循环风机加压；除氧除盐水加热后变为蒸汽进入1#余热锅炉； (3)循环风机出来的氮气温度约为80-100?，一部分氮气去往干熄炉冷却焦炭，一部分氮气去往再生塔冷却器冷却净活性炭，这部分氮气升温后与加热段出来的氮气汇合，去2#余热锅炉加热除氧除盐水，经过二次除尘器除尘，进入循环风机加压循环； (4)含硫焦炉煤气经过加压机加压到15~20kPa，从下部入口管进入到吸收塔，H2S在活性炭催化作用下氧化成S，被活性炭吸附，从吸收塔上部出口管进入到煤气管网； (5)净活性炭用链式运输机输送到吸收塔顶部，通过顶部入口的双层旋转卸料阀分配到塔内活性炭移动床，C与H2S反应生成S吸附在活性炭上，饱和活性炭从塔底部出口的双层旋转卸料阀出来，到第一链式运输机上； (6)饱和活性炭通过第一链式运输机输送到再生塔顶部，依次经过再生塔入口双层旋转卸料阀、进料仓、进料分配器、换热器、气固分离器、冷却器、出料仓和出口双层旋转卸料阀；在换热器中被高温氮气加热到460度，在气固分离器中解析出气态硫，在冷却器中被低温氮气冷却到120度以下，通过链式运输机输送回吸收塔； (7)从再生塔出来的循环用活性炭，在进入吸收塔之前将小颗粒的炭粉利用振动筛排出，并用活性炭仓补充新的活性炭； (8)出1#余热锅炉的氮气从再生塔换热器下部入口进入，与饱和活性炭管壁逆流换热，换热后的氮气经循环风机后，部分氮气从再生塔冷却器下部入口进入，与净活性炭管壁逆流换热，换热后的氮气大部分通过管道进入2#余热锅炉，小部分通过氮气出口的双层风帽进入进料分配器保证塔内正压与无氧状态，并作为载气强制输送含硫气体去固态硫沉淀池； 管网氮气补充损耗的氮气；(9)固态硫沉淀池中的硫经水冷却成固体硫回收利用。
3.一种焦炉煤气脱硫装置，其特征在于:该装置由余热利用装置和煤气脱硫装置组成；余热利用装置包括干熄炉、一次回收装置、二次回收装置、锅炉发电装置；煤气脱硫装置包括活性炭脱硫装置、输送装置和硫再生装置；其中，一次回收装置包括一次除尘器、1#余热锅炉，二次回收装置包括二次除尘器、2#余热锅炉、循环风机；锅炉发电装置包括除氧除盐水管道、2#余热锅炉、1#余热锅炉、过热蒸汽管道与发电机组管道；活性炭脱硫装置包括煤气加压机、吸收塔与 煤气管网用管道；输送装置包括活性炭仓、振动筛、第一链式运输机和第二链式运输机；硫再生装置包括再生塔与固态硫沉淀池，再生塔上部的换热器和下部的冷却器与氮气管道连接，通过氮气换热。
4.根据权利要求3所述的焦炉煤气脱硫装置，其特征在于:所述一次除尘器采用重力除尘，二次除尘器采用布袋除尘。
【文档编号】C10K1/02GK103980953SQ201410205112
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年5月15日 优先权日:2014年5月15日
【发明者】原丽军, 肖小华, 李强, 李遇春, 王国鹏, 杨英良 申请人:太原钢铁(集团)有限公司, 山西太钢工程技术有限公司