焦炉煤气络合铁脱硫前冷却预处理系统及方法与流程

1.本发明涉及焦炉煤气净化技术领域，尤其涉及一种焦炉煤气络合铁脱硫前冷却预处理系统及方法。


背景技术：

2.煤炼焦中副产焦炉煤气，原料煤中的硫20～30％的迁移到荒煤气中，焦炉煤气中的气相硫化物基本为h2s，少部分为cos和cs2。焦炉煤气中的h2s腐蚀化学产品回收设备和煤气输送管道；h2s含量高的焦炉煤气用于炼钢，会导致钢的质量下降；用于合成氨生产，会导致催化剂中毒失效和管道设备等腐蚀；用于工业和民用燃料，其烟气中的二氧化硫会污染环境。因此，焦炉煤气不论是用作工业原料还是城市燃气都需要对其进行脱硫净化。
3.目前，焦化厂脱硫以湿式氧化法为主流，以pds催化剂为核心，高塔再生hpf工艺为最普遍。以pds为催化剂高炉煤气脱硫技术，脱硫过程中不断有副盐累积，为了维持脱硫稳定运行大量脱硫废液外排。脱硫废液是含有多种有毒物质的混合物，主要成分包含硫氰酸铵、硫代硫酸铵、悬浮硫、pds等，被明确列为危险废物。而废液废水的处理问题已成为化工企业最为头疼的问题，因此，为从源头上解决脱硫废液的问题，当前很多焦化厂开始采用络合铁技术。
4.焦炉煤气经过电捕焦后就是预冷工段，将焦炉煤气温度降低到30℃以内，比脱硫液的温度低5℃以上，确保脱硫系统水平衡，经过预冷工段后的焦炉煤气进入煤气脱硫工段。电捕焦是目前国内最常采用的脱焦油方法，该方法只是对脱除大量焦油有一定的效果，对脱除萘基本上是没有作用。当前焦化企业的化产预冷采用氨水进行气液接触降温，预冷塔基本是空塔，液体采用喷嘴进行分布，气液比很大，只能有降温作用，对煤气中的焦油尘和萘等杂质无法进行深度脱除。经过电捕和预冷工段的焦炉煤气，往往仍然带有一定的焦油尘和萘等杂质。采用络合铁脱硫催化剂后，消除了脱硫废液排放，但焦油尘和萘等杂质在系统中容易累积，最终导致硫泡沫发虚，甚至脱硫液发泡，严重影响到硫磺的浮选分离。


技术实现要素：

5.为解决以上问题，本发明提供一种焦炉煤气络合铁脱硫前冷却预处理系统及方法，不仅可以对电捕焦后的焦炉煤气进行降温处理，还可以深度脱除电捕焦后的焦炉煤气中的焦油尘和萘等杂质。
6.本发明采用的技术方案是：一种焦炉煤气络合铁脱硫前冷却预处理系统，其特征在于：包括冷却塔、陶瓷膜除油系统、循环槽、循环泵和换热器，所述冷却塔的气相进口与电捕焦后的焦炉煤气管道连接，所述冷却塔液相出口与陶瓷膜除油系统的进液口连接，所述陶瓷膜除油系统的透过液出口与循环槽的液体进口连接，所述陶瓷膜除油系统的截留浓缩物出口与废油槽连接，所述循环槽的液体出口与循环泵的进液口连接，所述循环泵的出液口与换热器的进液口连接，所述换热器的出液口与冷却塔的液相进口连接。
7.作为优选，所述冷却塔底部设有液体出口管，下部设有焦炉煤气进口管，所述焦炉
煤气进口管和液体出口管之间设有具有液封作用的液体缓冲区；所述冷却塔上部设有液体进口管，所述焦炉煤气进口管和液体进口管之间设有多层液体分布器，最上面两层所述液体分布器之间设有一层填料层；所述冷却塔在液体进口管之上设置了一层除沫器，所述冷却塔塔顶设有净化气出口管。
8.一种焦炉煤气络合铁脱硫前冷却预处理方法，其特征在于：包括以下步骤：
9.s1：将电捕焦后的焦炉煤气通过焦炉煤气进口管引入冷却塔内，将煤气冷却洗涤剂通过液体进口管引入冷却塔内；煤气冷却洗涤剂经液体分布器均匀分布后进入填料层，焦炉煤气和煤气冷却洗涤剂在填料层上逆流接触，煤气冷却洗涤剂将焦炉煤气中夹杂的杂质洗涤下来；
10.s2：脱除杂质后的焦炉煤气经除沫器除沫，得到预处理后的焦炉煤气；经过填料层的冷却洗涤剂再次被液体分布器重新分布为均匀的液滴，在两层液体分布器之间与煤气逆流气液接触，在这个气液接触过程中煤气被冷却同时杂质转移到液相上，最后冷却洗涤剂进入塔底液体缓冲区，从液体出口管经过液位控制阀进入陶瓷膜除油系统；
11.s3：陶瓷膜除油系统为装有陶瓷膜过滤组件的成套设备，富含杂质的冷却洗涤剂经过陶瓷膜除油系统过滤分离，冷却洗涤剂清液为透过液从陶瓷膜除油系统的清液出口进入到循环槽，截留下的为含有杂质的浓缩液体进入废液槽；
12.s4：循环槽的过滤清液通过循环泵抽入换热器换热至20～25℃后进入冷却塔作为煤气冷却洗涤剂循环使用。
13.作为优选，所述冷却塔的操作条件为：操作温度20～25℃、操作压降0.3～0.6kpa、表观气速0.3～1m/s，气液比60～120。
14.作为优选，所述填料层为散装填料，材质为塑料、陶瓷、或不锈钢。
15.作为优选，所述煤气洗涤剂为脱盐水或氨水。
16.本发明取得的有益效果是：通过设置冷却塔、陶瓷膜除油系统、循环槽、循环泵和换热器，冷却塔为装有一层填料和若干液体分布器的部分空塔，并设置装有陶瓷膜组件的成套过滤装置的陶瓷膜除油系统，通过该系统及方法不仅可以对电捕焦后的焦炉煤气进行降温处理，还可以深度脱除电捕焦后的焦炉煤气中的焦油尘和萘等杂质，解决了焦炉煤气脱硫系统中的水平衡问题，还解决了焦炉煤气络合铁脱硫中焦油尘和萘等杂质累积于系统导致的硫泡沫发虚甚至发泡的问题，满足了络合铁脱硫对焦炉煤气中杂质深度净化的需求，达到了脱硫系统硫泡沫正常浮选分离而连续稳定运行的目的。本发明具有流程简单，设备简易，投资少，脱除电捕焦后焦炉煤气中的焦油尘和萘等杂质效率高、运行成本相对低等优点。
附图说明
17.图1为本发明系统组成示意图；
18.图2为图1中冷却塔的结构示意图；
19.附图标记：1、冷却塔；101、焦炉煤气进口管；102、填料层；103、除沫器；104、净化气出口管；105、液体进口管；106、液体分布器；107、塔筒体；108、液体出口管；2、陶瓷膜除油系统；3、循环槽；4、循环泵；5、换热器。
具体实施方式
20.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
21.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
22.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
23.如图1-2所示，本发明的一种焦炉煤气络合铁脱硫前冷却预处理系统，包括冷却塔1、陶瓷膜除油系统2、循环槽3、循环泵4和换热器5，冷却塔1的气相进口与电捕焦后的焦炉煤气管道连接，冷却塔1液相出口与陶瓷膜除油系统2的进液口连接，陶瓷膜除油系统2的透过液出口与循环槽3的液体进口连接，陶瓷膜除油系统2的截留浓缩物出口与废油槽连接，循环槽3的液体出口与循环泵4的进液口连接，循环泵4的出液口与换热器5的进液口连接，换热器5的出液口与冷却塔1的液相进口连接。
24.本发明的系统应用在焦炉煤气络合铁脱硫系统之前，即在焦炉煤气电捕焦之后进行预处理，以深度脱除电捕焦后的焦炉煤气中的所含的焦油尘和萘等杂质，以满足络合铁脱硫对焦炉煤气中杂质深度净化的需求，达到脱硫系统硫泡沫正常浮选分离而连续稳定运行的要求。
25.本发明的冷却塔为装有一层填料和若干液体分布器的部分空塔，通过设置装有陶瓷膜组件的成套过滤装置的陶瓷膜除油系统，可以对电捕焦后的焦炉煤气进行降温处理，还可以深度脱除电捕焦后的焦炉煤气中的焦油尘和萘等杂质，解决了焦炉煤气脱硫系统中的水平衡问题，还解决了焦炉煤气络合铁脱硫中焦油尘和萘等杂质累积于系统导致的硫泡沫发虚甚至发泡的问题，满足了络合铁脱硫对焦炉煤气中杂质深度净化的需求，达到了脱硫系统硫泡沫正常浮选分离而连续稳定运行的目的。本发明具有流程简单，设备简易，投资少，脱除电捕焦后焦炉煤气中的焦油尘和萘等杂质效率高、运行成本相对低等优点。
26.结合图2所示，本发明的冷却塔1底部设有液体出口管108，下部设有焦炉煤气进口管101，焦炉煤气进口管101和液体出口管108之间设有具有液封作用的液体缓冲区；冷却塔1上部设有液体进口管105，焦炉煤气进口管101和液体进口管105均连接在与塔筒体107上，焦炉煤气进口管101和液体进口管105之间设有多层液体分布器106，最上面两层液体分布器106之间设有一层填料层102；冷却塔1在液体进口管105之上设置了一层除沫器103，冷却塔1塔顶设有净化气出口管104。
27.本发明采用上述焦炉煤气络合铁脱硫前冷却预处理系统对电捕焦后的焦炉煤气进行处理，其方法包括以下步骤：
28.s1：将电捕焦后的焦炉煤气通过焦炉煤气进口管101引入冷却塔1内，将煤气冷却洗涤剂通过液体进口管105引入冷却塔1内；煤气冷却洗涤剂经液体分布器106均匀分布后进入填料层102，焦炉煤气和煤气冷却洗涤剂在填料层102上逆流接触，煤气冷却洗涤剂将焦炉煤气中夹杂的杂质(焦油尘和萘等)洗涤下来；电捕焦后的焦炉煤气中包含有焦油尘和萘等杂质，其中，焦油尘含量20～80mg/nm3，萘含量20～50mg/nm3；
29.s2：脱除杂质后的焦炉煤气经除沫器103除沫，得到预处理后的焦炉煤气；经过填料层102的冷却洗涤剂再次被液体分布器106重新分布为均匀的液滴，在两层液体分布器106之间与煤气逆流气液接触，在这个气液接触过程中煤气被冷却同时杂质转移到液相上，最后冷却洗涤剂进入塔底液体缓冲区，从液体出口管108经过液位控制阀进入陶瓷膜除油系统2；
30.由于冷却塔1并不是单独的空塔，而是装有一层填料层102和若干液体分布器106的部分空塔装置，煤气冷却洗涤剂经过液体分布器均匀的进入填料层后，填料层提供了比表面积大的、快速更新的液膜，使得焦炉煤气中杂质和冷却洗涤剂的接触面积更大，从而极大地提升了装置的洗脱效果；装有一层填料层102和若干液体分布器106的部分空塔设置的冷却塔1具有良好的细颗粒捕集效果、气相压降小，不易堵塞等特点，以此可以达到深度脱除电捕焦后的焦炉煤气中的焦油尘和萘等杂质，满足络合铁脱硫对焦炉煤气中杂质深度净化的需求，达到了脱硫系统硫泡沫正常浮选分离而连续稳定运行的目的。
31.实践证明，经过该种方式处理后，可使得焦炉煤气中的焦油尘含量低于5mg/nm3，可使得焦炉煤气中的萘含量低于5mg/nm3。
32.s3：陶瓷膜除油系统2为装有陶瓷膜过滤组件的成套设备，富含杂质的冷却洗涤剂经过陶瓷膜除油系统2过滤分离，冷却洗涤剂清液为透过液从陶瓷膜除油系统2的清液出口进入到循环槽3，截留下的为含有杂质的浓缩液体进入去化产厂区废液槽；从冷却塔1出来的煤气冷却洗涤剂中富含的杂质主要为焦油尘和萘等。
33.s4：循环槽3的过滤清液通过循环泵4抽入换热器5换热至20～25℃后进入冷却塔1作为煤气冷却洗涤剂循环使用。
34.本实施例中，冷却塔1的操作条件为：操作温度20～25℃、操作压降0.3～0.6kpa、表观气速0.3～1m/s，气液比60～120。
35.本实施例中，填料层102为散装填料，材质为塑料、陶瓷、或不锈钢。
36.本实施例中，煤气洗涤剂为脱盐水或氨水。
37.以上显示和描述了本发明的基本原理和主要结构特征。本发明不受上述实例的限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
38.在此，需要说明的是，上述技术方案的描述是示例性的，本说明书可以以不同形式来体现，并且不应被解释为限于本文阐述的技术方案。相反，提供这些说明将使得本发明公开将是彻底和完整的，并且将向本领域技术人员充分传达本说明书所公开的范围。此外，本发明的技术方案仅由权利要求的范围限定。
39.用于描述本说明书和权利要求的各方面公开的形状、尺寸、比率、角度和数字仅仅是示例，因此，本说明书和权利要求的不限于所示出的细节。在以下描述中，当相关的已知
功能或配置的详细描述被确定为不必要地模糊本说明书和权利要求的重点时，将省略详细描述。
40.在使用本说明书中描述的“包括”、“具有”和“包含”的情况下，除非使用否则还可以具有另一部分或其他部分，所用的术语通常可以是单数但也可以表示复数形式。
41.应该指出，尽管在本说明书可能出现并使用术语“第一”、“第二”、“顶部”、“底部”、“一侧”、“另一侧”、“一端”、“另一端”等来描述各种不同的组件，但是这些成分和部分不应受这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个成分和部分和另一个成分和部分。例如，在不脱离本说明书的范围的情况下，第一部件可以被称为第二部件，并且类似地，第二部件可以被称为第一部件，顶部和底部的部件在一定情况下，也可以彼此对调或转换；一端和另一端的部件可以彼此性能相同或者不同。
42.在描述位置关系时，例如，当位置顺序被描述为“在...上”、“在...上方”、“在...下方”和“下一个”时，除非使用“恰好”或“直接”这样的词汇或术语，此外则可以包括它们之间不接触或者接触的情形。如果提到第一元件位于第二元件“上”，则并不意味着在图中第一元件必须位于第二元件的上方。所述部件的上部和下部会根据观察的角度和定向的改变而改变。因此，在附图中或在实际构造中，如果涉及了第一元件位于第二元件“上”的情况可以包括第一元件位于第二元件“下方”的情况以及第一元件位于第二元件“上方”的情况。在描述时间关系时，除非使用“恰好”或“直接”，否则在描述“之后”、“后续”、“随后”和“之前”时，可以包括步骤之间并不连续的情况。本发明的各种实施方案的特征可以部分地或全部地彼此组合或者拼接，并且可以如本领域技术人员可以充分理解的以各种不同地构造来执行。本发明的实施方案可以彼此独立地执行，或者可以以相互依赖的关系一起执行。
43.最后，应当指出，以上实施例仅是本发明较有代表性的例子。显然，本发明不限于上述实施例，还可以有许多变形。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应认为属于本发明的保护范围。