一种克劳斯尾气冷凝处理装置的制作方法

文档序号:14532507阅读:378来源:国知局

本实用新型涉及炼焦化工产品回收技术领域,尤其涉及一种克劳斯尾气冷凝处理装置。



背景技术:

目前,焦化行业的克劳斯工艺没有尾气处理措施,其尾气回兑到焦炉煤气系统。

焦化行业的克劳斯工艺通常由燃烧段和一级、两级催化段组成,通过在燃烧段内控制H2S的不完全燃烧比例,使1/3的H2S生成SO2,H2S与SO2生成元素硫。到催化段,在催化剂作用下,H2S与SO2以化学计算比反应生成元素硫;再将生成的气态硫冷凝成液态硫分离。

在克劳斯反应中,其进程受反应温度、化学平衡、可逆反应的限制,在尾气中存在H2S、S、SO2、N2等气体,它们只能回兑到煤气系统,不能外排。尾气含有大量的惰性气体如N2,大约接近一半。

而实际的焦炉煤气按不同的用途,如冶金燃料、城市煤气、化工原料等,主要分为两种情况:

情况一:焦炉煤气组成中对惰性气体含量没有要求,即常规流程,用作冶金燃料、城市煤气等。

情况二:焦炉煤气组成中对惰性气体含量有要求,即特殊流程,如利用焦炉煤气为原料制甲醇、LNG工艺等。

对于第一种情况,通常用蒸汽夹套伴热和喷淋手段解决尾气输送堵塞问题。而对于后一种情况,目前还没有解决措施。

以焦炉煤气为原料的制甲醇工艺、制LNG工艺,尾气的回兑势必增加气体输送能力和压缩功。实践表明,以年产300万吨焦炭规模为例,尾气回兑原料气中N2含量增加2~3%,在生产甲醇、LNG工艺中能耗增加约200KW。N2最终以驰放气排到大气中,不参与化学反应。

综上,不论哪一种情况,既要解决堵塞,又要解决惰性气体含量大的难题。特别是对原料气中惰性气体含量要求比较严格的工艺,例如利用焦炉煤气制甲醇、焦炉煤气制LNG等工艺,要尽可能降低惰性气体含量,以减少运行成本,提高效率,实现节约能源的目标。



技术实现要素:

本实用新型提供了一种克劳斯尾气冷凝处理装置,具有投资少、运行成本低、节约能源、绿色环保等显著优点。

为了达到上述目的,本实用新型采用以下技术方案实现:

一种克劳斯尾气冷凝处理装置,包括换热器一、换热器二及脱硫吸收塔;所述换热器一和换热器二并联设置,且均为管壳式换热器;换热器一、二的壳程设尾气入口、尾气出口及液硫出口,且尾气入口分别通过尾气入口支管连接尾气输入主管,尾气出口分别通过尾气出口支管连接尾气输出主管;换热器一、二的管程设冷却水入口、冷却水出口、低压蒸汽入口及冷凝水出口,且冷却水入口通过冷却水上水支管连接冷却水上水主管,冷却水出口通过冷却水回水支管连接冷却水回水主管,低压蒸汽入口通过低压蒸汽支管连接低压蒸汽主管,冷凝水出口通过冷凝水支管连接冷凝水主管,液硫出口通过液硫支管连接液硫主管;以上所有支管上均设有程控阀;尾气输出主管连接脱硫吸收塔的尾气入口,脱硫吸收塔的尾气出口连接焦炉煤气管道或回炉煤气管道;脱硫吸收塔的上部设脱硫液入口及碱液入口,脱硫液入口连接煤气净化装置的再生贫液管,碱液入口连接煤气净化装置的新鲜碱液补充管;脱硫吸收塔还设有富液循环装置,包括富液泵及脱硫液冷却器,塔底富液出口连接富液泵,富液泵的富液出口分为两路,一路经脱硫液冷却器后连接脱硫吸收塔上部的循环脱硫液入口,一路连接煤气净化装置的脱硫液再生系统。

所述液硫主管连接硫封槽,硫封槽通过管道连接液硫贮槽。

与现有技术相比,本实用新型的有益效果是:

1)节约能源:本实用新型所述装置能够将焦化行业的克劳斯尾气进行达标处理,使其既可以返回焦炉煤气系统,又可以回兑回炉煤气系统。

对于常规流程,处理后的克劳斯尾气返回焦炉煤气系统,能够增加煤气量;对于特殊流程,处理后的克劳斯尾气回兑回炉煤气系统,不进入原料气中;以年产300万吨焦炭规模为例,如利用焦炉煤气为原料制甲醇、制LNG等工艺,其中N2减少2~3%,节省压缩功200KW,有利于整个煤气行业的能源节约;

2)运行成本低:首先,本实用新型所述装置无需新建制氢装置;其次,经本实用新型所述装置处理后的尾气不用蒸汽夹套伴热,减少蒸汽消耗;再次,本实用新型利用煤气净化装置中的脱硫液和新鲜碱源,保证了尾气脱硫效果,富液回煤气净化装置再生,脱硫液循环使用,不必选用新的脱硫剂。实现同一脱硫液在两处脱硫,减少了脱硫液种类,降低了运行成本;

3)绿色环保:本实用新型所述装置没有大气污染物直接排放,经处理后的克劳斯尾气H2S指标与焦炉煤气H2S指标一致,既不影响原料气的组成,又不影响回炉煤气加热时废气排放指标,焚烧后的废气满足《炼焦化学工业污染物排放标准》GB/T16171-2012中对于新建企业的SO2含量要求;

4)煤气净化装置的设备不用作热处理,简化施工,节约能源。

附图说明

图1是本实用新型所述一种克劳斯尾气冷凝处理装置的结构示意图。

图中:1.换热器一 2.换热器二 3.程控阀 4.硫封槽 5.脱硫吸收塔 6.富液泵 7.脱硫液冷却器

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明:

如图1所示,本实用新型所述一种克劳斯尾气冷凝处理装置,包括换热器一1、换热器二2及脱硫吸收塔5;所述换热器一1和换热器二2并联设置,且均为管壳式换热器;换热器一、二1、2的壳程设尾气入口、尾气出口及液硫出口,且尾气入口分别通过尾气入口支管连接尾气输入主管,尾气出口分别通过尾气出口支管连接尾气输出主管;换热器一、二1、2的管程设冷却水入口、冷却水出口、低压蒸汽入口及冷凝水出口,且冷却水入口通过冷却水上水支管连接冷却水上水主管,冷却水出口通过冷却水回水支管连接冷却水回水主管,低压蒸汽入口通过低压蒸汽支管连接低压蒸汽主管,冷凝水出口通过冷凝水支管连接冷凝水主管,液硫出口通过液硫支管连接液硫主管;以上所有支管上均设有程控阀3;尾气输出主管连接脱硫吸收塔5的尾气入口,脱硫吸收塔5的尾气出口连接焦炉煤气管道或回炉煤气管道;脱硫吸收塔5的上部设脱硫液入口及碱液入口,脱硫液入口连接煤气净化装置的再生贫液管,碱液入口连接煤气净化装置的新鲜碱液补充管;脱硫吸收塔5还设有富液循环装置,包括富液泵6及脱硫液冷却器7,塔底富液出口连接富液泵6,富液泵6的富液出口分为两路,一路经脱硫液冷却器7后连接脱硫吸收塔5上部的循环脱硫液入口,一路连接煤气净化装置的脱硫液再生系统。

所述液硫主管连接硫封槽4,硫封槽4通过管道连接液硫贮槽。

基于本实用新型所述装置的克劳斯尾气冷凝处理工艺如下:

从克劳斯工艺硫冷凝器出来的克劳斯尾气温度为130~160℃,由程控阀3控制,首先进入换热器一1的壳程,换热器一1的管程中通入冷却水冷却,克劳斯尾气中的气态硫被冷凝在换热管的外表面从而得以脱除;

脱除气态硫的克劳斯尾气被送至脱硫吸收塔5,脱硫吸收塔5使用来自煤气净化装置的脱硫液进行喷淋;克劳斯尾气中大部分H2S、SO2、CO2被脱硫液吸收,脱硫后的富液被送回煤气净化装置再生,再生后的酸气作为克劳斯工序的原料,生产元素硫;

为保证H2S的洗涤效果,在脱硫吸收塔5上部设置碱洗段,喷洒的新鲜碱液是来自煤气净化装置脱硫单元的补充液;克劳斯尾气中的H2S脱除到200mg/Nm3以下后,送到焦炉煤气系统或返回回炉煤气系统;

当换热器一1的换热管外表面沉积一定量的硫磺后,由程控阀3定期将克劳斯尾气自动切换到换热器二2;由控制系统控制,自动关闭换热器一1的尾气进、出口阀,对应冷却水的进、出口阀;打开换热器二2的尾气进、出口阀,对应冷却水的进、出口阀;同时打开换热器一1的蒸汽进口阀,冷凝水输送阀以及换热器一1的液硫阀;

低压蒸汽由上部进入换热器一1,加热凝固在换热管外壁的硫磺,融化后的液硫沿换热管外壁流下汇集在换热器一1壳底,经硫封槽4流入液硫贮槽;

当换热器二2的换热管外表面凝结一定量的硫磺后,再将克劳斯尾气自动切换到换热器一1,换热器二2中通入低压蒸汽融化硫磺;

2台换热器1、2循环交替工作,实现克劳斯尾气中气态硫的连续冷凝。

从克劳斯工艺硫冷凝器出来的克劳斯尾气温度为130~160℃,进入换热器一1或换热器二2后冷却到95~105℃,脱除其中的气态硫;再由低压蒸汽将换热器一1或换热器二2中的固体硫加热到110~140℃后分离液硫。

根据不同的工艺要求,克劳斯尾气的输送采用直接压送或风机抽吸方式。

脱硫吸收塔底5的富液由富液泵6抽出后,一部分去往煤气净化装置再生,另一部分经脱硫液冷却器7换热后返回脱硫吸收塔5的上部循环使用。

对于常规流程,经本实用新型所述工艺处理后的克劳斯尾气可以送回焦炉煤气系统。

对于特殊流程,经本实用新型所述工艺处理后的克劳斯尾气送回回炉煤气系统。

以上两种处理方法,克劳斯尾气都不会直接外排。

所述克劳斯尾气包括克劳斯尾气或氨分解克劳斯尾气。

以上所述,仅为本实用新型较佳的具体实施方式,但本实用新型的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内,根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

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