一种煤气脱硫装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种含H2S、SO2, CO2等杂质成分的煤气、天然气、页岩气等燃料或原料气的净化处理设备、尤其是涉及一种半焦煤气的净化处理装置。
【背景技术】
[0002]煤气天然气等原料、燃料气有着广泛的应用方式，主要有:作为原料气生产其他化工产品、生产特殊钢材、作为燃料用于煤气蒸汽轮机发电、金属镁造气、煤焦油加工、煅烧石灰、机砖、砌块、固碱、燃气涡轮机发电、内燃机发电、制甲醇、城市供气等。不管是哪种利用方式，都要进行脱硫，根据脱硫的位置可分为前脱硫和后脱硫。
[0003]I后脱硫
[0004]这里所说的后脱硫指的是煤气利用完后再对产生的废气、烟气进行脱硫，如先将煤气用来发电，然后对发电后产生的烟气脱硫，这时因燃烧后H2S转化为SO2，所以后脱硫处理的对象是烟气，主要脱硫的是S02。此方法必须是煤气作为燃料燃烧后进行，对于煤气作为原料气生产其他化工产品的工艺不适合。
[0005]2前脱硫
[0006]前脱硫是指煤气先进行脱硫后再进入后续利用工序，如先对煤气进行脱硫，再将脱硫后的煤气来发电、制金属镁或其他利用等。前脱硫处理的对象是煤气，主要脱去的是煤气中的H2S和SO2。
[0007]3肖U脱硫和后脱硫比车父
[0008]煤气燃烧后体积比燃烧前大7?10倍，因此，后脱硫所需处理的气体量较前脱硫大，所需设备也较前脱硫大；第二，对于需利用煤气作为原料气的工艺，不能采用后脱硫；第三，后脱硫时煤气中含有的酸性气体对设备、管道会造成伤害，因此，尽可能采用前脱硫处理煤气脱硫。
[0009]国家环保标准的一再提高，要求煤气、天然气、炼焦行业需进一步优化工艺，提高净化水平，H2S浓度要求由原来的200mg/m3提高到20mg/m3。未来可能要求更高，小于5mg/m3。对于炼焦行业中的半焦煤气，由于其煤气成分特殊，同时含有H2S、S02、C02等酸性气体，如果采用高温炼焦煤气净化工艺的处理技术，不能达到排放要求。
[0010]I兰炭煤气成分分析
[0011]半焦也称兰炭，其发生炉的原理与高温炼焦不高，因部分煤气回炉二次燃烧致使兰炭煤气组成比高温干馏的焦炉煤气复杂，主要杂质含有H2s、SO2, CO2, NxO等。
[0012]兰炭焦炉生产的煤气热值低，约为1609?2017kcal/Nm3，煤气中NH3的含量较低、H2S和SO2的含量也低，但CO 2含量较大，因此，对这种煤气进行脱硫是在高CO 2浓度下进行脱H2S和302的工艺。
[0013]上述三种气体中，SO2的酸性最强，因H2S和CO2都是二元弱酸，它们的酸性主要以一次电离为主，H2S的一次电离常数小于CO2—次的电离常数，即H2S的酸性比0)2弱，所以如果采用传统的高温干馏煤气脱H2S的工艺时，由于CO2的存在会对脱硫效果产生影响。研宄发现，H2S的溶解性比CO2强，反应时间在5s内时CO 2的影响可以忽略，但是超过5s后，CO2的影响会超来超强，消耗碱液量增大，致使脱硫效果明显降低。因此采用传统的煤气脱硫工艺对兰炭煤气进行脱硫达不到理想的效果。
[0014]2传统煤气脱硫工艺用于兰炭脱硫的比较
[0015]2.1湿式催化氧化工艺
[0016]湿式催化氧化工艺是目前我国焦化行业的主要煤气脱硫工艺，是在催化剂的作用下，利用煤气中的氨或外加碳酸钠为碱源吸收煤气中的H2S的工艺。吸收H2S后的脱硫液送再生部分进行氧化再生，将吸收的H2S析出形成硫单质，以硫泡沫的形式自流去泡沫槽，再进行离心或熔融处理，生成生硫或熟硫。通常湿式催化氧化工艺有ros、栲胶、HPF、FRC等；脱硫设备形式有高塔再生工艺、再生槽再生工艺、一塔式脱硫再生工艺、一塔半式脱硫再生工艺等。
[0017]采用湿式催化氧化工艺用于兰炭煤气脱硫时，脱硫液在吸收煤气中的H2S的同时会与煤气中的SO2反应，生成(NH 3) #03或Na 2S03，其无法在再生槽或再生塔内与氧气发生反应将脱硫富液再生成NH3 -H2O或似20)3溶液，反而会生成(NH 3) 2S04或Na 2S04等副盐，因此，由于SO2的存在，脱硫液再生效果大大减小，脱硫液的消耗量大大增加，要保持相同的吸收效果，必须连续向系统中补加更多的新鲜脱硫碱液。
[0018]另外，由于湿式催化氧化法脱硫采用的填料塔塔速通常为0.4?0.6m/s，吸收段高度约15m，反应时间远大于5s，CO2的影响非常大，会消耗部分脱硫碱液，使脱硫效果降低。
[0019]因此，将高温焦炉煤气脱硫的湿式催化氧化法应用于兰炭煤气脱硫是行不通的，需对其进彳丁调整，去除SOjP (1)2的干扰。
[0020]2.2吸收解吸工艺
[0021]常用的吸收解吸法有醇胺法、真空碳酸盐法、AS法等，是利用吸收液与煤气逆流接触，吸收煤气中的H2S,吸收H2S后的脱硫富液送再生设备中解吸再生，生成的贫液送脱硫塔循环吸收煤气中的H2S,产生的酸性气体去制酸设备，生产硫酸。
[0022]因兰炭煤气中含有S02、0)2和O 2，会消耗大量的循环脱硫液，且使生成的亚硫酸物氧化成硫酸物，副盐生成量加大；大量的CO2存在使解吸酸气中H2S的浓度降低，增大制酸的成本和难度，需进行选择性的吸收H2S,因此，吸收解吸工艺应用于兰炭脱硫也是有问题的。
[0023]2.3干法脱硫
[0024]干法工艺是利用固体吸附剂脱除煤气中的硫化氢和有机硫，脱硫的净化度较高，适用于低含硫气体处理，多用于精脱硫，操作简单可靠，目前常用的脱硫剂为价廉的氧化铁，而其他如活性炭、分子筛、氧化锰、氧化锌等脱硫剂都较昂贵，较少使用；对于相同煤气处理量，干法脱硫的设备庞大，脱硫剂更换频繁，消耗量大，不易再生，致使操作费用增高，劳动强度大，同时不能回收成品硫，废脱硫剂、废气、废水严重污染环境，因此一般气量大于20000Nm3/h的煤气不考虑干法脱硫工艺。
【实用新型内容】
[0025]针对现有技术存在的问题，本实用新型提供一种煤气脱硫装置，利用三种气体酸性、溶解性的差异，先用Na2C03或MgO等溶解性的碱性洗涤液在文丘里塔中快速洗涤煤气中的SO2，再由具有选择性吸收洗涤能力的超重力床，以Na2CO3或NH3H2O等为碱源，以湿式催化氧化法洗涤去除H2S,最终达到脱硫的目的。脱硫效果好，成本低、难度小，同时还能回收成品硫，保护环境。
[0026]本实用新型的技术方案是:一种煤气脱硫装置，包括文丘里塔、循环液池、旋转填料床、富液槽、喷射再生器、再生槽、贫液及H2S洗涤槽；
[0027]所述文丘里塔底部设置有原煤气进口、中部为文丘里区、顶部为喷淋层；所述喷淋层内部设置有第一碱性洗涤液，喷淋层侧壁开口连接洗涤液自流管道，所述洗涤液自流管道上设置有scv冼涤循环泵和废液出口、且另一端连通至循环液池；
[0028]所述循环液池上设置有第一碱液进液管，内部设置有氧化装置，氧化装置上设置有氧化空气进气管；
[0029]所述文丘里塔顶部出气口管道连接至旋转填料床的进气口，旋转填料床的出气口管道连接至外部设备，旋转填料床的富液出口管道连接至富液槽；
[0030]所述富液槽的出液口通过富液循环泵管道连接至喷射再生器的进液口，所述喷射再生器上设置有空气自吸口，富液与自吸的空气反应后的混合液经喷射再生器的出液口输送至再生槽中；
[0031 ] 所述再生槽顶部设置有液位调节器和硫泡沫出口，液位调节器的出液口管道连接至贫液及H2S洗涤槽，所述贫液及H2S洗涤槽的出液口通过贫液及H2S洗涤泵管道连接至旋转填料床的进液口，且所述贫液及H2S洗涤槽上设置有第二碱液进液管；
[0032]所述硫泡沫出口连接至去硫泡沫处理系统。
[0033]进一步的，所述文丘里区包括若干个并排的中间留有空隙的文丘里式圆管。形成了上下空隙较大，中间较窄的文丘里现象，从而产生文丘里效应。同时上层由喷嘴喷淋，形成雾化区，进一步提高反应效果。
[0034]进一步的，所述喷射再生器为文丘里喷射管。喷射效果好。
[0035]本实用新型的煤气脱硫工艺方法，具体步骤如下:
[0036](I)原煤气通过原煤气进口进入文丘里塔底部，向上经过文丘里区加速后与喷淋层喷淋下来的第一碱性洗涤液反应，反应后脱除气体中的so2，生成亚硫酸盐，带有亚硫酸盐的洗涤液通过洗涤液自流管道自流到循环液池，再由SCV冼涤循环泵加压送入到文丘里塔循环喷淋；
[0037](2)循环液池中设置氧化装置，氧化空气通过氧化空气进气管进入氧化装置，将亚硫酸盐氧化为硫酸盐，当循环液池中的硫酸盐浓度达到设定值时，通过废液出口排出，同时通过第一碱液进液管向循环液池中加入第一碱性洗涤液；
[0038](3)经过文丘里塔洗涤去除SO2的煤气通过顶部出气口输送至旋转填料床内，经过旋转填料床旋转产生的超重力反应区与贫液及H2S洗涤泵送到的第二碱性洗涤液反应，洗涤吸收煤气中的H2S,净化后的煤气由旋转填料床的出气口输送至外部设备；
[0039](4)由旋转填料床吸收H2S后的富液自流到富液槽，再由富液循环泵送入喷射再生器，H2S反应富液经喷射再生器混合自吸空气反应后的富液在再生槽中进一步反应再生，再生后的贫液经再生槽顶液位调节器自流到贫液及H2S洗涤槽，由贫液及H2S洗涤泵送入旋转填料床循环洗涤；
[0040](5)脱硫富液再生反应产生的硫泡沫由再生槽顶部的硫泡沫出口输送至硫泡沫处理系统，生产生硫或硫磺；
[0041](6)随着反应的进行，系统中的碱浓度不断降低，通过第二碱液进液管向贫液及H2S洗涤槽中加入第二碱性洗涤液。
[0042]步骤(3)中净化后的煤气输送至外部设备，若需对净化后的煤气进一步脱除C02，可采用吸附解析的方法去除。
[0043]所述第一碱性洗涤液为Na2C03、MgO、Ca (OH)2, 0&0)3或 NH 3H20。
[0044]所述第二碱性洗涤液为Na2CO3或NH 3H20。
[0045]本实用新型的有益效果是:提供一种煤气脱硫装置，利用三种气体酸性、溶解性的差异，先用Na2C03或MgO等溶解性的碱性洗涤液在文丘里塔中快速洗涤煤气中的SO 2，再由具有选择性吸收洗涤能力的超重力床，以Na2C03或NH3H2O等为碱源，以湿式催化氧化法洗涤去除H2S,最终达到脱硫的目的。采用文丘里塔、旋转填料床、喷射再生器