一种精脱硫反应装置的制作方法

1.本发明涉及高炉煤气处理技术领域，具体涉及一种精脱硫反应装置。


背景技术：

2.高炉煤气是钢铁企业高炉炼铁过程中副产的一种可燃气体，其成分和热值与高炉所用的燃料、所炼生铁的品种及冶炼工艺有关。高炉煤气中硫的主要分为有机硫和无机硫两类，有机硫主要成分有羰基硫、二硫化碳等；无机硫主要成分是硫化氢。高炉煤气量大，有机硫含量高，含大量水蒸气；煤气中硫存在形式主要为cos和h2s，其中cos约占70％，h2s约占30％；总硫约200～300mg/m3；其中cos约200～250mg/m3。
3.高炉煤气的脱硫工艺分为湿法脱硫工艺和干法脱硫工艺。在基于干法脱硫工艺的高炉煤气脱硫中，塔式脱硫与箱式脱硫均属于其中的代表，塔式脱硫具备占地小、操作环境好、投资稍大特点，箱式脱硫具备脱硫剂更换简便、操作环境差、占地大、投资省的特点，现有应用比较多的是径向吸收塔。
4.现有干法塔占地面积小，解决了其流场均布性能及传质性能、具有较小的反应器阻力。现有干法填料塔反应器带有裙座，径向反应器分为两层，每层高度为5～9m，每层上设计装填孔和卸料孔，并且每层中间设计有隔板，此设计存在装填和卸料困难，人工装填工作量大，特别是隔板，隔板上通道口较少，装填时多割除通道口，每层的人孔和检修孔有限，不能同时进入大量人员或装填设备；在卸料时，由于每层卸料口在平底处，每次卸料反应器底部都存在余料，必须人工去清理；特别是每次装填和卸料时，都需要重复以上操作，装填和卸料效率低下。对于一些在反应器内预先安装辅助填料、卸料器件的方案，为了耐受反应器内的高温腐蚀环境，需要额外对辅助器件进行抗腐蚀、耐高温处理，但其使用寿命仍难以满足需求，并且辅助器件位于反应器内会额外占用触媒物料的填充空间，干扰反应器内的烟气流动路径，影响对煤气的吸收处理效率。


技术实现要素：

5.本发明的目的是针对现有技术存在的缺陷，提供一种精脱硫反应装置，触媒架沿塔体轴向延伸至塔体顶部和底部，去除中间的隔板结构，从顶部进行触媒的装填、从底部进行触媒的卸料，提高触媒装填、卸料效率，在导流通道内设置封堵隔板，引导烟气沿径向两次穿过触媒框进行反应，保证煤气脱硫处理效率。
6.为了实现上述目的，采用以下方案：
7.一种精脱硫反应装置，包括塔体和触媒架，触媒架安装于塔体的反应腔，触媒架呈筒状框架结构，触媒架的内侧壁形成导流通道，外侧壁与反应器内壁之间形成引流通道，内侧壁与外侧壁之间形成存放腔，存放腔轴向一端面连通填料口，另一端面连通卸料口；导流通道一端连通煤气入口、另一端连通煤气出口，煤气入口与煤气出口之间的导流通道内安装有封堵隔板。
8.进一步地，所述触媒架的内侧壁和外侧壁上阵列布置有通孔，导流通道穿过内侧
壁、存放腔和外侧壁连通引流通道。
9.进一步地，所述触媒架与塔体同轴布置，触媒架内侧壁和外侧壁沿轴向延伸，填料口穿过塔体顶面连通存放腔，卸料口穿过塔体底面连通存放腔。
10.进一步地，所述反应腔顶端内壁和底端内壁均为弧形面，填料口和卸料口分别贯穿对应位置的弧形面。
11.进一步地，所述煤气入口贯穿塔体轴向一端端面，煤气出口贯穿塔体轴向另一端端面，封堵隔板沿径向阻断导流通道。
12.进一步地，所述触媒架存放腔内设有盘绕布置的冷凝管，冷凝管端部接头贯穿塔体底面延伸至反应腔外；塔体顶面安装有连通存放腔的放散口。
13.进一步地，所述触媒架通过支撑梁连接塔体以安装在反应腔内。
14.进一步地，所述触媒架为径向截面呈圆环形的圆筒状结构，塔体内壁与触媒架之间形成径向截面呈圆环形的引流通道。
15.进一步地，所述引流通道、触媒架、导流通道同轴布置，煤气入口依次通过导流通道、触媒腔、引流通道、触媒腔、导流通道后连通煤气出口。
16.进一步地，所述塔体周向侧壁上设有多个吹扫口，吹扫口沿塔体环向和轴向间隔布置，吹扫口贯穿塔体侧壁并朝向触媒架。
17.与现有技术相比，本发明具有的优点和积极效果是：
18.(1)针对目前脱硫反应器装填和卸料触媒不便的问题，通过将触媒架沿塔体轴向延伸至塔体顶部和底部，去除中间的隔板结构，从顶部进行触媒的装填、从底部进行触媒的卸料，提高触媒装填、卸料效率，在导流通道内设置封堵隔板，引导烟气沿径向两次穿过触媒框进行反应，保证煤气脱硫处理效率。
19.(2)承载触媒的触媒框为容纳腔内无隔板的结构，装填触媒时直接从顶部向下装填，通过重力进行压实提高密度，中间无辅助器件遮挡，从而有效提高触媒架的触媒腔容量；在需要换料时利用下方的卸料口通过重力进行触媒的卸出，在重力作用下完成落料，减少了辅助器件的布置，从而避免了对反应器内烟气流动路径的干涉，提高反应效率。
20.(3)触媒框呈筒状结构，内部无隔板和辅助器件，密实填充触媒，能够保持良好的流场均布性能、传质性能，内部无遮挡结构，能够有效降低整体反应时的阻力，提高烟气脱硫效率。
21.(4)触媒架为筒状结构，在中间形成导流通道，在外壁与反应器塔体内壁之间形成引流通道，导流通道内设置封堵挡板，将输入导流通道一段的煤气沿轴向的流动封堵，使煤气沿径向穿过触媒架并与触媒架内的触媒进行接触后进入引流通道，在进入引流通道后，引导煤气二次沿径向穿过触媒架与触媒反应，从外圈沿径向进入另一段导流通道内进行排出，引导煤气多次与触媒架内的触媒进行反应脱硫，在减小煤气流动路径、减小压降的同时，保证煤气与触媒的反应时间，提高煤气的脱硫效果。
22.(5)触媒架采用框架式多孔结构，在满足容纳触媒需求的同时，保证煤气能够流畅穿过框架的内壁和外壁，减少对煤气流动的阻力。
23.(6)触媒框顶部和底部直接连通填料口和卸料口，方便对触媒的填料和卸料；并对卸料口对应的反应腔底端内壁配置为弧形面，在卸料时能够对触媒物料进行导引，减少堵塞提高卸料效率；结合塔体侧壁上布置的吹扫口，能够对卸料时触媒框进行有效的清理，提
高卸料和清理效率，保证换料后触媒的吸收效率。
附图说明
24.构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
25.图1为本发明实施例1中精脱硫反应装置的结构示意图。
26.图中，1-塔架，2-支腿，3-塔体，4-外侧壁，5-内侧壁，6-吹扫口，7-仪表接口，8-人孔，9-放散口，10-填料口，11-卸料口，12-冷凝管接口，13-煤气入口，14-煤气出口，15-封堵隔板，16-导流通道，17-支撑梁，18-引流通道，19-上封头，20-下封头，21-触媒架。
具体实施方式
27.实施例1
28.本发明的一个典型实施例中，如图1所示，给出一种精脱硫反应装置。
29.针对目前脱硫反应器装填和卸料触媒不便的问题，提供一种精脱硫反应装置，去除触媒架21内的隔板结构，并将触媒架21沿塔体3轴向延伸至塔体3顶部和底部，从而实现从精脱硫反应装置的顶部进行触媒的装填、从底部进行触媒的卸料，利用重力实现流畅的换料过程，提高触媒装填、卸料效率，减少增加辅助填料、卸料器件引起的成本增加和阻挡问题，减少煤气流动阻力。
30.所述精脱硫反应装置，主要包括塔体3、触媒架21和塔架1，塔架1固定于地面上，塔体3下部通过多个支腿2安装在塔架1上，使得塔体3底部悬置，便于布置煤气入口13或煤气出口14、卸料口11等结构；塔体3作为主要反应器，内部设有反应腔，所述触媒架21安装在塔体3的反应腔内，为了实现触媒架21的固定，反应腔内还安装有支撑梁17，触媒架21连接多个支撑梁17从而稳定与塔体3连接。
31.塔体3呈竖直放置罐体结构，其中间为筒状结构，两端分别设有作为顶板的上封头19和作为底板的下封头20，上封头19、下封头20结合中间筒状结构形成反应腔，触媒架21安装在反应腔内。
32.如图1所示，触媒架21作为盛放反应触媒的结构，其为筒状框架结构，触媒架21的内侧壁5和外侧壁4上阵列布置有通孔，导流通道16穿过内侧壁5、存放腔和外侧壁4连通引流通道18；采用框架结构能够使得触媒架21的内侧壁5和外侧壁4均保持良好的连通效果，便于煤气穿过触媒架21与触媒架21内存放的触媒进行反应。
33.触媒架21的内侧壁5形成导流通道16，外侧壁4与反应器之间形成引流通道18，内侧壁5与外侧壁4之间形成存放腔，能够容纳触媒；其中，导流通道16一端连通煤气入口13，通过煤气入口13穿过塔体3壁连接煤气供应管路，将煤气引入导流通道16内；导流通道16另一端连通煤气出口14，通过煤气出口14穿过塔体3壁连接煤气输出管路，将脱硫后的煤气排出导流通道16外。
34.存放腔轴向一端面连通填料口10，另一端面连通卸料口11，煤气入口13贯穿塔体3轴向一端端面，煤气出口14贯穿塔体3轴向另一端端面；对应塔体3结构，填料口10布置在塔体3的上封头19上，存放腔通过填料口10穿过塔体3顶面连通外部，卸料口11布置在塔体3下封头20上，存放腔通过卸料口11穿过塔体3底面连通外部。
35.存放腔沿轴向上无挡板等遮挡结构，装填触媒时直接从顶部向下装填，通过重力进行压实提高密度，中间无辅助器件遮挡，从而有效提高触媒架21的触媒腔容量，随着触媒的填充自动压实。
36.在需要换料时利用下方的卸料口11通过重力进行触媒的卸出，在重力作用下完成落料，减少了辅助器件的布置，从而避免了对反应器内烟气流动路径的干涉，提高反应效率。
37.可以理解的是，在本实施例中，所述触媒架21与塔体3同轴布置，触媒架21内侧壁5和外侧壁4沿轴向延伸，填料口10穿过塔体3顶面连通存放腔，卸料口11穿过塔体3底面连通存放腔。
38.触媒框呈筒状结构，内部无隔板和辅助器件，密实填充触媒，能够保持良好的流场均布性能、传质性能，内部无遮挡结构，能够有效降低整体反应时的阻力，提高烟气脱硫效率。
39.在其他实施方式中，还可以将触媒架21的轴线与塔体3轴线倾斜布置，使得触媒架21内侧壁5和外侧壁4的母线与竖直方向呈夹角，倾斜后的内侧壁5和外侧壁4之间形成一个带角度的斜面结构，一方面利用侧壁进行触媒的辅助承载，减小存放腔底部位置的压力避免过度压实，保证底部存放触媒的密度满足需求，另一方面，倾斜状态下排料能够控制卸料速度，减少排料时出现堵塞的可能，提高卸料流畅度。
40.进一步地，反应腔顶端内壁和底端内壁均为弧形面，填料口10和卸料口11分别贯穿对应位置的弧形面；对应上述的上封头19和下封头20结构，上封头19和下封头20均为弧形板结构，使得上封头19、下封头20朝向反应腔内的一侧为弧形面。
41.卸料口11对应的反应腔底端内壁配置为弧形面，在卸料时能够对触媒物料进行导引，减少堵塞提高卸料效率。
42.塔体3周向侧壁上设有多个吹扫口6，吹扫口6沿塔体3环向和轴向间隔布置，吹扫口6贯穿塔体3侧壁并朝向触媒架21。
43.反应腔底端内壁的弧形面，结合塔体3侧壁上布置的吹扫口6，能够对卸料时触媒框进行有效的清理，提高卸料和清理效率，保证换料后触媒的吸收效率。
44.所述触媒架21为径向截面呈圆环形的圆筒状结构，塔体3内壁与触媒架21之间形成径向截面呈圆环形的引流通道18。
45.在其他实施方式中，所述触媒架21还可以采用径向截面为回字形的方筒状结构，塔体3内壁与触媒架21之间形成外圆内方的环形引流通道18，根据实际的反应需求和安装方便性配置触媒架21的形状，能够实现触媒的良好填充和快速填料、卸料。
46.在本实施例中，在上封头19开有多个填料口10，触媒装填时，底部多个卸料口11封堵，从顶部开始装填触媒，触媒依靠重力左右在触媒架21内从下往上装填，由于触媒架21内没有隔板，所以不需要人工进入到触媒架21内对隔板进行处理；当触媒填料达到沉积线位置停止装填。
47.当需要换料时，通过外部烟气供应管路上的阀门切断煤气入口13，塔体3顶面安装有连通存放腔的放散口9，煤气通过放散口9放散置换氮气后，再打开卸料口11进行卸料；当反应器内部需要检修时，依靠反应器的人孔8进入。
48.为了有效对煤气在精脱硫反应装置内的流动过程进行引导，煤气入口13与煤气出
口14之间的导流通道16内安装有封堵隔板15，所述引流通道18、触媒架21、导流通道16同轴布置，煤气入口13依次通过导流通道16、触媒腔、引流通道18、触媒腔、导流通道16后连通煤气出口14。
49.如图1所示，封堵隔板15上方的导流通道16为煤气排出通道，封堵隔板15下方的导流通道16为煤气输入通道。
50.具体的，待脱硫的煤气经由煤气入口13沿轴向进入煤气输入通道后，受到封堵挡板阻挡沿径向穿过触媒架21下半段，与触媒架21内的触媒进行一次接触后进入引流通道18，在进入引流通道18后，煤气沿轴向上升至触媒架21上半段，引导煤气沿径向穿过触媒架21上半段并与触媒二次接触反应，从沿径向进入煤气输出通道内进行排出。
51.在此过程中，引导煤气多次与触媒架21内的触媒进行反应脱硫，在减小煤气流动路径、减小压降的同时，保证煤气与触媒的反应时间，提高煤气的脱硫效果。
52.需要特别指出的是，图1中的煤气入口13、煤气出口14的位置为示例，在其他实施方式中，依据不同种类煤气的需求，煤气入口13和煤气出口14可更换位置布置。
53.为了便于装置的运行和维护，塔体3周向侧壁除设置有吹扫口6外，还设有仪表接口7和冷凝管接口12等。
54.触媒架21存放腔内设有盘绕布置的冷凝管，冷凝管端部接头贯穿塔体3底面延伸至反应腔外形成冷凝管接口12。
55.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。