一种高炉煤气全硫脱除的干法净化装置和工艺的制作方法

文档序号:22683960发布日期:2020-10-28 12:48阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种高炉煤气全硫脱除的干法净化装置,优选为一种能实现高炉煤气中羰基硫(cos)、二硫化碳(cs2)、硫化氢(h2s)、二氧化硫(so2)等含硫物质的脱除以及协同脱除氯化氢(hcl)的干法净化装置,其特征在于,所述干法净化装置包括催化水解塔、脱硫塔、气力输送装置(19)以及气体置换系统;催化水解塔中装填有水解催化剂,用于对通入催化水解塔中的高炉煤气进行水解催化,催化水解塔连接设置在脱硫塔一侧的高炉煤气进口(20),用于将经过水解催化处理后的高炉煤气送入脱硫塔进行处理;气力输送装置(19)连接脱硫塔的顶部,用于将脱硫剂送入脱硫塔中对高炉煤气进行全硫脱除;脱硫塔的另一侧设有清洁高炉煤气排出口(21),用于将全硫脱除后的清洁高炉煤气通过清洁高炉煤气排出口(21)排出,送入高炉煤气管网;气体置换系统与脱硫塔的置换气接口连接,用于在置换脱硫剂前用置换气体对脱硫塔中的煤气进行置换。

2.根据权利要求1所述的干法净化装置,其特征在于,所述催化水解塔具有催化水解塔进口烟道、催化水解塔外壳(2)、催化水解塔出口烟道、催化剂支撑网(4)、加料口(3)、卸料口(5)和排污口(6),催化水解塔外壳(2)顶端连接所述催化水解塔进口烟道,用于将高炉煤气送入催化水解塔,催化水解塔外壳(2)的下端连接催化水解塔出口烟道,催化水解塔出口烟道连接脱硫塔的高炉煤气进口(20),用于将经过水解催化处理后的高炉煤气送入脱硫塔进行处理;催化剂支撑网(4)设置在催化水解塔外壳(2)内,用于支撑水解催化剂;催化水解塔外壳(2)底端设置有排污口(6);催化水解塔外壳(2)上设置有加料口(3)和卸料口(5),用于对水解催化剂进行加料和卸料。

3.根据权利要求2所述的干法净化装置,其特征在于,催化水解塔外壳(2)上部为圆锥形,中间部分为圆筒形,下部为圆锥形;催化水解塔进口烟道设置在上部的圆锥形的顶端,排污口(6)设置在下部的圆锥形的底端,催化水解塔出口烟道设置在下部圆锥形上,并且位于排污口(6)的上部;催化剂支撑网(4)设置在中间的圆筒形内。

4.根据权利要求1-3之一所述的干法净化装置,其特征在于,所述催化剂为蜂窝状、棒状、拉西环状、球状的一种或多种,将高炉煤气中的羰基硫(cos)和二硫化碳(cs2)等有机硫催化水解转化成h2s,催化剂活性组分为na、k、fe、cu、ni盐中的一种或多种,载体为活性氧化铝、活性炭、堇青石、类水滑石中的一种或多种。

5.根据权利要求1-4之一所述的干法净化装置,其特征在于,催化剂构型为拉西环状的催化剂,在催化水解塔内的催化剂支撑网(4)上由大到小散乱堆积,催化剂装填一定体积,使得催化反应空速为500-4000h-1,煤气流速为0.5-2m/s;优选,使得催化水解塔中,高炉煤气中80%-95%体积分数的羰基硫(cos)和二硫化碳(cs2)被催化转化成h2s。

6.根据权利要求1-5之一所述的干法净化装置,其特征在于,脱硫塔的形式为气固错流移动床,气体压降低、脱硫剂磨损小、气固两相接触均匀,脱硫剂停留时间调节弹性大。优选,脱硫塔内气体流速控制在0.5-3m/s,保证布风均匀;优选高炉煤气进口(20)的温度为40-90℃,清洁高炉煤气排出口(21)的温度基本保持不变。

7.根据权利要求1-6之一所述的干法净化装置,其特征在于,催化水解塔出口烟道连接脱硫塔的高炉煤气进口(20),在高炉煤气进口(20)的右侧依次设置多个脱硫剂仓,优选为4个脱硫剂仓。优选,单个脱硫剂仓从上到下依次设置脱硫剂入口(7)、第一入口关断阀(8)、入口缓冲仓(9)、第二入口关断阀(11)、反应仓(12)、第一出口关断阀(14)、出口缓冲仓(16)、第二出口关断阀(17)以及脱硫剂出口(18);置换气接口具有第一置换气接口(10)和第二置换气接口(15),第一置换气接口(10)设置在入口缓冲仓(9)的侧面,第二置换气接口(15)设置在出口缓冲仓(16)的侧面,气体置换系统通过第一置换气接口(10)与入口缓冲仓(9)连接,并且气体置换系统通过第二置换气接口(15)与出口缓冲仓(16)连接,用于在置换脱硫剂前用氮气对所述缓冲仓中的煤气进行置换,保证煤气不外泄。优选,第一入口关断阀(8)设置在脱硫剂入口(7)和入口缓冲仓(9)之间,用于打开或关闭脱硫剂入口(7)和入口缓冲仓(9)之间的连通;第二入口关断阀(11)设置在入口缓冲仓(9)和反应仓(12)之间,用于打开或关闭缓冲仓(9)和反应仓(12)之间的连通;第一出口关断阀(14)设置在反应仓(12)和出口缓冲仓(16)之间,用于打开或关闭反应仓(12)和出口缓冲仓(16)之间的连通;第二出口关断阀(17)设置在出口缓冲仓(16)和脱硫剂出口(18)之间,用于打开或关闭出口缓冲仓(16)和脱硫剂出口(18)之间的连通。优选,入口缓冲仓(9)、反应仓(12)及出口缓冲仓(16)两侧面均设置振打电机,用于定期对仓壁进行振打,保持脱硫剂的流化状态。优选,高炉煤气在反应仓(12)内与脱硫剂反应以进行全硫脱除,反应仓(12)煤气进出口侧均设置脱硫剂挡板(23),保证脱硫剂不外泄的同时起到了气流均布的作用。优选,反应仓(12)的侧面设置观察窗(13),用于在运行过程中实时观察反应仓(12)内情况。优选,所述脱硫剂为多孔柱型,载体为沸石及浮石的混合物,浮石与沸石的摩尔比在0.2-0.5之间;活性成分主要为氧化铁、氧化锰、氢氧化钾、碳酸钠中的一种或多种,其中活性成分占脱硫剂质量分数的3%-10%。优选,脱硫剂装填一定体积,使得脱硫反应空速为500-5000h-1,保证高炉煤气中污染物的高效脱除。优选,气力输送装置(19)连接脱硫剂仓顶部的脱硫剂入口(7),用于将脱硫剂送入所述反应仓(12)中对高炉煤气进行全硫脱除。优选,气体置换系统包括第一气体置换阀(25)、第一放散阀(24)、第一压缩空气管道、第一氮气管道、第二压缩空气管道、第二氮气管道、第二气体置换阀(27)和第二放散阀(26);第一氮气管道和第一压缩空气管道通过第一气体置换阀(25)连接第一置换气接口(10),第二氮气管道和第二压缩空气管道通过第二气体置换阀(27)连接第二置换气接口(15),第一放散阀(24)和第二放散阀(26)设置在放散管道上,用于控制置换出的煤气的放散。

8.一种能实现高炉煤气全硫脱除的干法净化工艺,优选为一种能实现高炉煤气中cos、cs2、h2s、so2等含硫物质的脱除以及协同脱除hcl的干法净化工艺;其特征在于,其包括如下步骤:

(1)入口高炉煤气(1)首先进入催化水解塔进行处理,通过催化水解塔中装填的催化剂将高炉煤气中的cos和cs2催化转化成h2s;

(2)生成的h2s随高炉煤气进入脱硫塔,脱硫剂通过气力输送装置(19)送入脱硫塔内,吸收h2s、so2、hcl及其他酸性气体,实现了高炉煤气中含硫物质的脱除;优选脱硫剂为卡车运送来的脱硫剂;

(3)经过脱硫塔处理后的高炉煤气通过清洁高炉煤气排出口(21)排出,送入高炉煤气管网,从而实现高炉煤气脱硫。

9.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,脱硫塔具有多个脱硫剂仓,其中1个脱硫剂仓备用,其他的脱硫剂仓处于运行状态,优选,4个脱硫剂仓,其中3用1备,运行过程中多个脱硫剂仓按一定的时间间隔轮流进行脱硫剂置换,保证脱硫效果。

10.根据权利要求8或9所述的方法,其特征在于,脱硫塔正常运行过程中第一入口关断阀(8)、第二入口关断阀(11)、第一出口关断阀(14)以及第二出口关断阀(17)均处于关闭状态;如需对脱硫剂进行置换,首先打开第一出口关断阀(14),将反应仓(12)内的脱硫剂排到出口缓冲仓(16)中,然后关闭第一出口关断阀(14),打开气体置换系统的第二气体置换阀(27)及第二放散阀(26),向出口缓冲仓(16)通入氮气,置换出仓内的煤气并放散;然后关闭第二气体置换阀(27)及第二放散阀(26),打开第二出口关断阀(17),将出口缓冲仓(16)中的脱硫剂通过脱硫剂出口(18)排出,优选由卡车运走,关闭第二出口关断阀(17);下一步将优选为卡车运送来的脱硫剂通过气力输送装置(19)加入到脱硫剂入口(7),打开第一气体置换阀(25)及第一放散阀(24),向入口缓冲仓(9)通入氮气,置换出仓内的煤气并放散;然后关闭第一气体置换阀(25)及第一放散阀(24),打开第一入口关断阀(8),将脱硫剂排到入口缓冲仓(9)中,关闭第一入口关断阀(8),打开第二入口关断阀(11),将脱硫剂排到反应仓(12)内,关闭第二入口关断阀(11),完成脱硫剂置换过程。采用缓冲仓及气体置换的方式可以实现高炉煤气不外泄,保证系统运行安全。如需对脱硫塔进行检修,按前述方式排空脱硫剂后,关闭第一入口关断阀(8)及第二出口关断阀(17),打开第二入口关断阀(11)及第一出口关断阀(14),打开第二气体置换阀(27)及第二放散阀(26),向整个脱硫塔通入氮气,置换出塔内的煤气并放散,然后用压缩空气对整个系统进行吹扫,以保证检修人员安全。


技术总结
本发明涉及一种高炉煤气全硫脱除的干法净化装置和工艺,所述装置包括催化水解塔、脱硫塔、气力输送装置(19)以及气体置换系统;经过除尘及余热余压发电以后的高炉煤气依次经过催化水解塔和脱硫塔;羰基硫(COS)和二硫化碳(CS2)等有机硫在催化水解塔中被催化水解转化成硫化氢(H2S);通过气力输送装置向脱硫塔供应脱硫剂,吸收硫化氢(H2S)、二氧化硫(SO2)、氯化氢(HCl)及其他酸性气体,实现了高炉煤气中含硫物质的脱除,从源头解决二氧化硫(SO2)超标问题,同时氯化氢(HCl)的协同脱除在一定程度上控制了煤气管道腐蚀问题。

技术研发人员:李鹏飞;朱晓华;王博如;朱迎新;刘瑱
受保护的技术使用者:中冶节能环保有限责任公司;中冶建筑研究总院有限公司
技术研发日:2020.08.03
技术公布日:2020.10.27
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