高炉煤气脱水脱硫塔的制作方法

1.本实用新型是关于高炉煤气处理领域，尤其涉及一种高炉煤气脱水脱硫塔。


背景技术：

2.高炉煤气是炼铁工艺中产生的副产品，无色、无味、可燃；另外，其具有热值低、产气量大、有机硫含量高等特点。高炉煤气脱硫，既需要去除无机硫(如：h2s)，又需要去除有机硫(如：cos、cs2等)，其中脱除硫化氢比较容易，而有机硫难以脱除。
3.高炉煤气经回收压力能和热能后，作为燃料进行燃烧，所排放的烟气中主要为so2，一般含量为45mg/m3至185mg/m3之间，需要净化后达标排放。随着环保要求的严格，烟气中so2的排放限值为35mg/m3。传统脱硫方法主要是末端治理，在每个用户点后设置烟气脱硫，造成脱硫设施多、管理困难、脱硫副产物多、产生二次污染、投资大、耗水量大等缺点；而高炉煤气源头治理一般是采用先水解，将有机硫转化为无机硫，再采用湿法脱除硫化氢，具有阻损大、耗水量大、副盐难以处理等缺陷。
4.针对相关技术中对高炉煤气中的硫化物和水脱除效果不佳的问题，目前尚未给出有效的解决方案。
5.由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种高炉煤气脱水脱硫塔，以克服现有技术的缺陷。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的在于提供一种高炉煤气脱水脱硫塔，可分别对高炉煤气中的有机硫、无机硫和水进行脱除，具有结构简单、操作简便、成本低、阻损小、无二次污染等优点，适于推广使用。
7.本实用新型的目的可采用下列技术方案来实现：
8.本实用新型提供了一种高炉煤气脱水脱硫塔，所述高炉煤气脱水脱硫塔包括塔体，所述塔体上设置有进气口和出气口，在所述塔体的内部由所述进气口至所述出气口方向依次设置有脱除高炉煤气中水分的脱水装置和脱除高炉煤气中硫化物的多个填料层，各所述填料层上分别填装具有吸附能力且加热后会脱附再生的吸附材料，所述塔体上设置有对所述塔体内各多个填料层对应位置上的温度和压力进行检测的多个测温测压装置。
9.在本实用新型的一较佳实施方式中，所述塔体包括筒体、第一封头和第二封头，所述筒体为沿竖直方向设置两端开口的筒状结构，所述第一封头和所述第二封头分别封堵于所述筒体的顶端开口处和底端开口处，所述脱水装置和各所述填料层沿竖直方向由下至上依次间隔排布。
10.在本实用新型的一较佳实施方式中，所述第一封头的横截面呈向上凸起的弧形或尖角形；所述第二封头的横截面呈向下凸起的弧形或尖角形。
11.在本实用新型的一较佳实施方式中，所述出气口位于所述第一封头的顶部中间位置，所述进气口位于所述筒体的底部侧壁上，且所述进气口的高度小于所述脱水装置的设
置高度。
12.在本实用新型的一较佳实施方式中，所述进气口处设置有进气管，所述进气管的一端位于所述筒体的外部，所述进气管的另一端伸入至所述筒体的内部且其横截面为由上至下逐渐向所述筒体内壁方向倾斜的斜向开口。
13.在本实用新型的一较佳实施方式中，所述进气管沿水平方向延伸，所述进气管伸入至所述筒体内的长度小于所述筒体的半径。
14.在本实用新型的一较佳实施方式中，所述第二封头的底部中间位置设有排污口，所述排污口处连接有排污管。
15.在本实用新型的一较佳实施方式中，所述第一封头的顶部设置有第一装料口，所述筒体的侧壁上且位于对应所述填料层上方的位置分别设置有第二装料口。
16.在本实用新型的一较佳实施方式中，所述第一装料口的直径和所述第二装料口的直径均大于或者等于600mm。
17.在本实用新型的一较佳实施方式中，所述第一封头的顶部设置有第一测温测压口，所述筒体的侧壁上且位于对应所述填料层上方的位置分别设置有第二测温测压口，所述第一测温测压口和各所述第二测温测压口处分别设置所述测温测压装置。
18.在本实用新型的一较佳实施方式中，所述测温测压装置为温度传感器和压力传感器。
19.在本实用新型的一较佳实施方式中，所述填料层包括填料支撑结构，所述填料支撑结构与所述筒体的内壁连接，所述吸附材料填装于所述填料支撑结构的顶部。
20.在本实用新型的一较佳实施方式中，所述填料支撑结构为格栅板或者筛网。
21.在本实用新型的一较佳实施方式中，各所述填料层的高度均大于或者等于300mm，且小于或者等于2500mm。
22.在本实用新型的一较佳实施方式中，各所述填料层中填装的所述吸附材料呈球状、条状和/或蜂窝状。
23.在本实用新型的一较佳实施方式中，所述脱水装置为旋流板。
24.在本实用新型的一较佳实施方式中，所述塔体的底部设置有裙座，所述裙座上设置有裙座检查孔。
25.在本实用新型的一较佳实施方式中，所述塔体采用碳钢制成，且所述塔体的内壁上涂覆有耐高温防腐层，所述塔体的外壁上设置有保温层。
26.由上所述，本实用新型的高炉煤气脱水脱硫塔的特点及优点是：在塔体的内部由进气口至出气口方向依次设置有脱水装置和多个填料层，高炉煤气在通过进气口进入至塔体至由出气口排出的过程中，通过脱水装置脱除高炉煤气中机械水，再通过各填料层对高炉煤气中无机硫和有机硫进行同步吸附，不仅减少机械水对终端用户的影响，而且能够对硫化物进行充分脱除，操作简便，无二次污染，脱硫效果好；另外，本实用新型中的吸附材料既脱水又脱硫，还可以进行脱附再生，能够重复使用，投资小、阻损小，有效提高使用效率，适于推广使用。
附图说明
27.以下附图仅旨在于对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范
围。其中：
28.图1：为本实用新型高炉煤气脱水脱硫塔的结构示意图。
29.本实用新型中的附图标号为：
30.1、塔体；
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101、筒体；
31.102、第一封头；
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103、第二封头；
32.2、填料层；
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201、填料支撑结构；
33.3、裙座；
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4、脱水装置；
34.5、进气口；
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6、出气口；
35.7、第一装料口；
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8、第二装料口；
36.9、排污管；
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10、裙座检查孔；
37.11、第一测温测压口；
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12、第二测温测压口；
38.13、进气管。
具体实施方式
39.为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式。
40.如图1所示，本实用新型提供了一种高炉煤气脱水脱硫塔，该高炉煤气脱水脱硫塔包括塔体1，塔体1上设置有与塔体1内部相连通的进气口5和出气口6，在塔体1的内部由进气口5至出气口6方向依次设置有脱水装置4和多个填料层2，脱水装置4用于脱除高炉煤气中水分(即：机械水)，各填料层2相配合用于脱除高炉煤气中硫化物(包括有机硫和无机硫)，各填料层2上分别填装具有吸附能力且加热后会脱附再生的吸附材料，塔体1上设置有对塔体1内各多个填料层2对应位置上的温度和压力进行检测的多个测温测压装置。
41.本实用新型在塔体1的内部由进气口5至出气口6方向依次设置有脱水装置4和多个填料层2，高炉煤气在通过进气口5进入至塔体1至由出气口6排出的过程中，通过脱水装置4脱除高炉煤气中机械水，再通过各填料层2对高炉煤气中无机硫和有机硫进行同步吸附，不仅减少机械水对终端用户的影响，而且能够对硫化物进行充分脱除，操作简便，无二次污染，脱硫效果好；在工作过程中吸附材料既脱水又脱硫，还可以进行脱附再生，能够重复使用，投资小、阻损小，有效提高使用效率。
42.具体的，如图1所示，塔体1包括筒体101、第一封头102和第二封头103，筒体101为沿竖直方向设置两端开口的圆筒状结构，第一封头102封堵于筒体101的顶端开口处，第二封头103封堵于筒体101的底端开口处，出气口6位于第一封头102的顶部中间位置，进气口5位于筒体101的底部侧壁上，且进气口5的高度小于所述脱水装置4的设置高度，脱水装置4和各填料层2沿竖直方向由下至上依次间隔排布。
43.进一步的，塔体1可采用但不限于碳钢制成，且塔体1的内壁上涂覆有防腐涂料形成的耐高温防腐层，从而有效保证塔体1的强度和耐腐蚀性，延长塔体1的使用周期。塔体1的外壁上设置有保温层，以提高塔体1的保温能力。
44.进一步的，筒体101与第一封头102以及第二封头103之间均通过焊接固定，有效提高塔体1的稳定性。
45.进一步的，如图1所示，第一封头102的横截面呈向上凸起的弧形或尖角形；第二封
头103的横截面呈向下凸起的弧形或尖角形，通过第一封头102对高炉煤气具有引流的作用，便于气体的顺利排出，通过第二封头103便于对外排污。
46.进一步的，脱水装置4为旋流板，通过改变高炉煤气的流向，将高炉煤气中的机械水进行脱除，减少进入后续煤气用户的含水量。
47.在本实用新型的一个可选实施例中，各填料层2的高度均大于或者等于300mm，且小于或者等于2500mm(即：300mm≤高度≤2500mm)，相邻两填料层2之间预留有空间，以确保对高炉煤气中的硫化物进行充分吸附。
48.进一步的，各填料层2中填装的吸附材料呈球状、条状和/或蜂窝状。蜂窝状的吸附材料具有阻损低、停留时间短的特点；球状和条状的吸附材料具有比表面积大、停留时间长、阻损大的特点。本实用新型中位于最下方的填料层2中填装的吸附材料为球状或条状，其他各填料层2中填装的吸附材料为球状、条状和/或蜂窝状任意形状，通过最下方的填料层2中的吸附材料首先对高炉煤气中的硫化物进行充分吸附脱除，再通过其他各填料层2中的吸附材料对高炉煤气中剩余的硫化物进行吸附脱除，以确保良好的脱硫效果。当然，也可根据实际需要对各填料层2中吸附材料的形状进行调整，确保对高炉煤气中的硫化物充分吸附即可。
49.本实用新型中，吸附材料可由含有镁、钙、锶、钇、镧、铈、铕、铁、钴、镍、铜、银和锌等元素中的至少一种元素的材料制成。
50.进一步的，该吸附材料为疏水型微晶材料，其选自x型分子筛、y型分子筛、a型分子筛、zsm型分子筛、丝光沸石、β型分子筛、mcm型分子筛和sapo型分子筛中的至少一种。其中，用于将有机硫转化为无机硫的催化剂包括铁钴锰钼镍系催化剂、co-k-al2o3和zro2/tio2系催化剂中的至少一种。
51.具体的，吸附材料可采用铜改性的zsm-5分子筛材料或者锌改性的zsm-5分子筛材料，该分子筛材料的硅铝比为150，以及zsm型分子筛吸附剂等，其中含有钴钼镍系催化剂。该吸附材料在20℃至80℃的温度范围内具有吸附有机硫和无机硫的能力，且在160℃至350℃的温度范围内具有脱附再生的能力，该吸附材料具有疏水性，不吸收水分。
52.在本实用新型的一个可选实施例中，如图1所示，进气口5处固定设置有进气管13，进气管13沿水平方向延伸，进气管13的一端位于筒体101的外部，进气管13的另一端伸入至筒体101的内部且进气管13该端部的横截面为由上至下逐渐向筒体101内壁方向倾斜的斜向开口，在高炉煤气进入塔体1的过程中，通过进气管13的斜向开口增加对气体的扰动能力，从而使高炉煤气在进入塔体1后分散均匀，以提高对高炉煤气的处理效果。由于需要通过吸附材料对高炉煤气中的硫化物进行吸附以达到脱硫的目的，因此，需要保证高炉煤气与吸附材料均匀且充分接触才能达到最佳的吸附效果，本实用新型中将进气管13伸入至筒体101内的一端设置为斜向开口，才能达到该效果，实现吸附脱硫塔1的充分脱硫。
53.进一步的，如图1所示，进气管13伸入至筒体101内的长度小于筒体101的半径，使得高炉煤气在进入塔体1后能够沿着自身的流向分散于塔体1内，提高高炉煤气在塔体1内分散的均匀度。
54.进一步的，进气管13的斜向开口的倾斜角度可为但不限于60℃。
55.在本实用新型的一个可选实施例中，如图1所示，第二封头103的底部中间位置设有排污口，排污口处连接有排污管9，排污管9上安装有三通阀，不仅能够排出污水，而且能
够去除排污管9内的杂质，保证排污管9的长期导通状态。
56.在本实用新型的一个可选实施例中，如图1所示，第一封头102的顶部设置有第一装料口7，第一装料口7沿竖直方向与塔体1的内部相连通，筒体101的侧壁上且位于对应填料层2上方的位置分别设置有第二装料口8，各第二装料口8分别沿水平方向与塔体1的内部相连通。第一装料口7的直径和第二装料口8的直径均大于或者等于600mm(即：直径dn≥600mm)，确保装填吸附材料时能够顺利进入塔体1内，而且第一装料口7和第二装料口8也可作为人孔使用，便于工作人员检查维护。
57.在本实用新型的一个可选实施例中，如图1所示，第一封头102的顶部设置有第一测温测压口11，筒体101的侧壁上且位于对应填料层2上方的位置分别设置有第二测温测压口12，第一测温测压口11和各第二测温测压口12处分别设置测温测压装置。通过各测温测压装置分别对塔体1内不同填料层2所在位置的温度和压力进行实时检测，且各测温测压装置具有远传和在线显示的功能。其中，温度范围需要控制在-10℃至500℃之间，压力范围需要控制在0至0.1mpa之间，从而根据温度和压力参数调整塔体1内吸附材料的吸附和脱附再生操作。
58.进一步的，测温测压装置可为但不限于配合使用的温度传感器和压力传感器。
59.在本实用新型的一个可选实施例中，如图1所示，填料层2包括填料支撑结构201，填料支撑结构201与筒体101的内壁连接，吸附材料填装于填料支撑结构201的顶部。其中，填料支撑结构201可为但不限于格栅板或者筛网。
60.在本实用新型的一个可选实施例中，如图1所示，塔体1的底部设置有裙座3，裙座3的顶部与筒体101的底部外壁焊接固定，裙座3的底部平稳放置于安装平面上，裙座3上设置有裙座检查孔10，以便工作人员进行检查维护。
61.本实用新型的高炉煤气脱水脱硫塔的工作过程为：由于正常状态下，trt发电装置进气口的温度一般在150℃至210℃之间，其出气口的温度在80℃至120℃之间(大部分在100℃左右，最高温度可达150℃)，而吸附材料的最佳活性吸附温度为50℃至80℃之间，因此，温度高于80℃的高炉煤气在进入塔体1之前需要通过喷雾降温装置对高炉煤气进行降温处理，使高炉煤气的温度降低至80℃以下，之后高炉煤气通过进气口5进入至塔体1内。进入塔体1的高炉煤气首先经过脱水装置4脱除其中夹带的机械水，并通过排污管9对外排出，以减少终端用户煤气中的含水量；经过脱水后的高炉煤气依次经过各填料层2，在此过程中各填料层2中的吸附材料对高炉煤气中的h2s、有机硫、cl-以及粉尘等杂质进行吸附，净化后的高炉煤气从出气口6送至终端用户使用。当对各填料层2中的吸附材料进行脱附再生时，需要预先抽取少量的净高炉煤气(约为2000m3/h至6000m3/h之间)，并经加热至160℃至350℃后从出气口6通入至塔体1内，通过该部分净高炉煤气对各填料层2中的吸附材料进行加热，并实时通过各测温测压装置实时检测塔体1内对应位置上的温度和压力，检测到温度达到设定温度时，进行保温，高温的净高炉煤气将吸附材料中所吸附的杂质带出，使得吸附材料能够脱附再生，脱附后高炉煤气和有害气体从进气口5对外排出，并送至烧结工段进行后续燃烧等处理。其中：进行脱附再生过程中，对吸附材料加热后需要保温1天左右，之后对吸附材料进行冷却，冷却后即再生完毕，可重复使用。
62.本实用新型的高炉煤气脱水脱硫塔的特点及优点是：
63.一、该高炉煤气脱水脱硫塔中，脱水装置4与多个填料层2配合使用，既脱水又脱
硫，不仅减小对终端用户的影响，而且具有投资小、阻损小、效率高等优点。
64.二、该高炉煤气脱水脱硫塔中，采用吸附材料(尤其是疏水型吸附材料)对高炉煤气中的硫化物进行吸附，既可以脱除无机硫又可以脱除有机硫，操作简单、避免二次污染，适于推广使用。
65.以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式，并非用以限定本实用新型的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本实用新型保护的范围。