CN101343572A - 多层脱硫反应塔 - Google Patents

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孙同华
姚维新
彭丹祺
杨来福
贾金平
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Abstract

本发明公开一种环境工程领域的多层脱硫反应塔,包括单层脱硫反应塔、格栅,格栅设置在单层脱硫反应塔内,将单层脱硫反应塔分隔成两层或两层以上的脱硫层,每一个脱硫层包含有脱硫层和气体分布空间,在气体分布空间区域内,设有气体的进口管和出口管,同时在脱硫反应塔的下部和上部均有进出口,在脱硫反应塔的每个进出口均装有阀门,两个或多个脱硫层之间通过管线连接和阀门控制实现串联连接。本发明通过阀门的切换,实现不同脱硫层在同一个脱硫塔中的串联操作,以及与不同脱硫反应塔中的串联操作,本发明可灵活控制脱硫系统的压力降,同时,通过串联,消除了脱硫剂的死体积的存在。

Description

多层脱硫反应塔
技术领域
本发明涉及一种化工技术领域的装置,具体地说,涉及的是一种多层脱硫反应塔。
背景技术
煤气中的硫化氢的脱除方法,通常有干法和湿法两种。湿法脱硫方法具有运行成本低、处理能力大的优点,但设备投资高,工艺较复杂。干法脱除煤气中的硫化氢具有脱硫精度高,工艺简单,操作维护方便的优点,尤其对于煤气量大,硫化氢浓度低的场合比较合适。
目前,干法脱硫通常采用固定床脱硫塔进行脱硫,脱硫塔通常采用一层固定床结构,由于脱硫过程通常是一个放热过程,脱硫剂经常因为热量无法及时移走,导致脱硫层温度升高,容易导致脱硫剂使用效果下降,或者引起飞温,而导致脱硫剂失效,同时,由于固定床考虑到压降损失的原因,一般均为并联操作。根据,脱硫剂的脱硫反应特点,必然会存在接近脱硫反应塔出口处的部分脱硫剂不能充分利用,而导致脱硫剂的使用效率下降,通常,该部分未充分利用的脱硫剂的数量约占整个脱硫层的20-30%,为了避免脱硫反应过程发生过热现象,同时为了保证脱硫剂能够充分地利用,对脱硫反应塔的改造势在必行。
经对现有技术的文献检索发现,吴声彪等在《有色金属》,(2003年第55卷178-181页)上发表的“焦炉煤气净化技术现状及探讨”,该文中提出干式脱硫工艺常见的是氧化铁箱法。脱硫工艺简单、设备以并联为主,因此,目前设备型式单一的干法脱硫工艺,仅适用于那些煤气含量较低的场合使用。
发明内容
本发明针对上述现有单层脱硫反应塔存在的缺点,提供一种多层脱硫反应塔。该装置通过接口与不同的管线连接,可以实现脱硫反应塔不同床层之间的串联连接,从而避免脱硫剂的死体积的产生,保证了脱硫剂的充分利用,同时,对于容易引起飞温的脱硫反应过程,可以在不同的脱硫层间通入冷却介质,如氮气等,达到消除脱硫反应塔飞温的目的。
本发明是通过以下技术方案实现的,本发明包括单层脱硫反应塔、格栅,格栅设置在单层脱硫反应塔内,将单层脱硫反应塔分隔成两层或两层以上的脱硫层,每一个脱硫层包含有脱硫层和气体分布空间,在气体分布空间区域内,设有气体的进口管和出口管,同时在脱硫反应塔的下部和上部均有进出口,在脱硫反应塔的每个进出口均装有阀门,两个或多个脱硫层之间通过管线连接和阀门控制实现串联连接。
本发明根据脱硫剂颗粒直径的大小,确定格栅的孔隙的大小,一般格栅的孔隙比脱硫剂直径约大50-150%。在格栅的上面平铺一层不锈钢筛网,筛网的孔隙直径略大于脱硫剂的直径。单层脱硫反应塔的分隔体积通常采用等体积分隔,也可根据操作要求,采用不同床层高度的分隔。
为了获得脱硫反应塔的最佳性能,必须设计合理的气相入塔装置及分布装置。本发明的气体分布措施,可采用与气体进口管同粗的管道弯成环形的一圈,并且在管道的下方均匀布孔,环形圈的直径通常为脱硫反应塔直径的3/5-4/5。该环形圈与待处理气体的进口管口相连,并与脱硫塔体垂直相交。同时,为了保证气体能够均匀地扩散,还需保证的两层或两层以上的脱硫层间保持一定的分布空间,该分布空间通常为脱硫反应塔直径的1/2-1/3。
在同一个脱硫反应塔内,所述两个或多个脱硫层之间通过管线连接和阀门控制实现串联连接;在两个或多个脱硫反应塔之间,通过管线连接和阀门控制实现不同脱硫反应塔之间的脱硫层串联连接。
在同一个脱硫反应塔中,可以实现两层或多层脱硫层的串联操作,也可单纯使用一层脱硫层进行操作。这样操作的主要目的,可根据工艺要求,调控脱硫反应塔压力降大小,或者,由于脱硫塔反应温度过高,通过气体分布区域的管线补充冷激气体,达到调控脱硫反应温度的目的。
由于脱硫反应塔始终存在着死体积,死体积的存在不仅增加了脱硫剂的损耗,提高了运行成本,同时增加了脱硫剂的更换频率。通常,为了消除死体积,可以将脱硫反应塔使用一段时间和备用塔串联使用,可以达到消除死体积的目的。但该种方法往往会使床层压降大幅上升,影响脱硫反应过程顺利进行。本发明通过将脱硫反应塔进行分层,在不同层之间通过阀门控制,可实现两个或多个脱硫层之间的串联操作。即如果脱硫塔的某一层存在死体积的时候,可以将该层脱硫层通过阀门控制实现与同一塔的不同脱硫层或不同塔的脱硫层进行串联操作,实现消除脱硫塔死体积的目的。对于存在死体积的脱硫层,可根据系统的压降要求,串联一层或多层脱硫层。这样,既保证了系统压降符合工艺要求,同时,达到消除死体积的目的。
本发明可用于天然气、人工合成煤气、高炉发生器、液化石油气、等行业脱除硫化氢气体。
附图说明
图1为本发明的多层脱硫反应塔的整体结构示意图;
图中:1为脱硫原料气进口;2为单层脱硫反应塔筒体;3为格栅,多孔结构;4为分层的脱硫层;5为原料气体分布空间或出口气体收集空间;6为原料气进口,在每层的气体分布空间均留有气体进口和出口;7为脱硫反应塔上封头;8为处理气体出口;9为脱硫剂卸出口;10为脱硫剂加入口;11为气体分布环形圈。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作详细说明:本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施,给出了详细的实施方式和具体的操作过程,但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1:
本实施例中单层脱硫反应塔筒体2通过格栅3将单层脱硫反应塔分成三个脱硫单元,每一个脱硫单元包含脱硫层4和气体分布空间5。如图1所示,脱硫反应塔顶部为脱硫反应塔上封头7;其中脱硫剂通过加入口10加入至每个脱硫层4;并且通过脱硫剂卸出口9卸出饱和的脱硫剂。格栅3的孔径为脱硫剂孔径的150%,在每个气体进口6处设置气体分布的环形圈11,环形圈11的直径为单层脱硫反应塔直径的3/5。气体分布空间5取单层脱硫反应塔直径的1/2。在每一单元的气体分布空间5安装了多个接口,通过阀门控制,实现多层之间的串联操作。
如果要实现同一脱硫反应塔的每两个脱硫层4串联,具体操作过程如下:①、打开脱硫原料气进口1;②、关闭一层和二层之间的出口气体收集空间5上面的原料气进口6的阀门和处理气体出口8的阀门;③、打开二层气体分布空间内的处理气体出口8的阀门;④、如果在脱硫过程中,防止温度过高,需补充冷激气体时,可打开一层和二层之间的气体进口6的阀门补充冷激气体,可达到降低反应温度的目的。
实施例2:
脱硫塔结构如图1所示,脱硫塔条件同实施例1。
为了实现同一脱硫塔的二层和三层的串联操作,阀门控制如下:①、打开第二层原料气进口6的阀门,同时关闭第一层原料气进口1的阀门;②、关闭二层和三层之间的出口气体收集空间5上的原料气进口6的阀门和处理气体出口8的阀门;③、打开三层出口气体收集空间5上的处理气体出口8的阀门。
对于两层串联的脱硫塔,则下一层脱硫剂的死体积可以完全消除,相应提高脱硫剂的利用率。
实施例3:
脱硫塔结构如图1所示,其中两个脱硫反应塔分成二个脱硫单元。
在不同脱硫反应塔之间可实现两个或多个脱硫单元的串联。串联操作的主要目的,一方面可以消除某一个脱硫单元存在的死体积,另一方面,通过串联脱硫单元的多少,可有效地保证脱硫系统的压力降符合工艺要求。
每个脱硫反应塔筒体2采用格栅3分为两个脱硫单元,格栅3的孔径为脱硫剂孔径的100%,在每个气体进口处设置气体分布的环形圈11,环形圈11的直径为脱硫塔直径的4/5。气体分布空间5取脱硫反应塔直径的1/3。如将一个脱硫塔的下面一个脱硫单元与另外一个脱硫塔的上面一个脱硫单元进行串联,具体的操作过程如下:
原料气体直接从第一塔的底部脱硫原料气进口1进入下面脱硫单元的气体分布空间中,经过该单元脱硫层4后,气体从该脱硫塔的第一层和第二层之间的处理气体出口8,进入另一脱硫塔第一层和第二层之间的原料气进口6。气体通过第二层脱硫层4后,经过处理气体出口8完成脱硫过程。对于两个脱硫塔的串联,则第一个脱硫塔的脱硫剂死体积可以完全消除,从而提高脱硫剂的利用率。
脱硫单元串联的个数,可根据脱硫系统的压降要求,灵活增减,操作简单易行。
实施例4:
脱硫塔结构如图1所示,其中两个脱硫反应塔分成二个脱硫单元。
每个单层脱硫反应塔筒体2采用格栅3分为两个脱硫单元,格栅3的孔径为脱硫剂孔径的100%,在每个气体进口处设置气体分布的环形圈,环形圈的直径为脱硫塔直径的4/5。气体分布空间取脱硫反应塔直径的1/3。如将一个脱硫塔的上面一个脱硫单元与另外一个脱硫塔的下面一个脱硫单元进行串联,具体的操作过程如下:
原料气体直接从第一塔的第一和第二脱硫单元之间的分布空间5中的原料气进口6进入上部脱硫层4,经过该单元脱硫层4后,气体从该脱硫塔的顶部处理气体出口8,进入另一脱硫塔的底部原料气进口1进入第二个塔的下部气体分布空间5中,通过第二个脱硫塔的第一层脱硫层4后,经过第一层和第二层之间的出口气体收集空间5上的处理气体出口8,完成脱硫过程。对于两个脱硫塔的串联,则第一个脱硫塔的脱硫剂死体积可以完全消除,保证了第一个塔的脱硫剂100%的使用,而且系统的总压降不会升高。

Claims (7)

1、一种多层脱硫反应塔,其特征在于,包括单层脱硫反应塔、格栅,格栅设置在单层脱硫反应塔内,将单层脱硫反应塔分隔成两层或两层以上的脱硫层,每一个脱硫层包含有脱硫层和气体分布空间,在气体分布空间区域内,设有气体的进口管和出口管,同时在脱硫反应塔的下部和上部均有进出口,在脱硫反应塔的每个进出口均装有阀门,两个或多个脱硫层之间通过管线连接和阀门控制实现串联连接。
2、根据权利要求1所述的多层脱硫反应塔,其特征是,所述的格栅,其孔隙比脱硫剂直径大50-150%,格栅的上面平铺一层不锈钢筛网,筛网的孔隙直径大于脱硫剂的直径。
3、根据权利要求1所述的多层脱硫反应塔,其特征是,所述的气体分布空间,其中设有用于分布气体的环形圈,该环形圈为与气体进口管同粗的管道弯成环形形成,并且在管道的下方均匀布孔,环形圈的直径为脱硫反应塔直径的3/5-4/5。
4、根据权利要求3所述的多层脱硫反应塔,其特征是,所述的环形圈与待处理气体的进口管口相连,并与脱硫塔体垂直相交。
5、根据权利要求1所述的多层脱硫反应塔,其特征是,所述的两层或两层以上的脱硫层,它们之间保持一定的分布空间,该分布空间为脱硫反应塔直径的1/2-1/3。
6、根据权利要求1所述的多层脱硫反应塔,其特征是,在同一个脱硫反应塔内,所述两个或多个脱硫层之间通过管线连接和阀门控制实现串联连接。
7、根据权利要求1所述的多层脱硫反应塔,其特征是,在两个或多个脱硫反应塔之间,通过管线连接和阀门控制实现不同脱硫反应塔之间的脱硫层串联连接。
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