CN101760252B - 中间进气干法煤气脱硫装置 - Google Patents
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Abstract
一种环境工程技术领域的中间进气干法煤气脱硫装置,包括:进气口、至少两个脱硫层、脱硫剂和至少两个出气口,脱硫层的一端连接进气口,另一端连接出气口,脱硫层和出气口以进气口作为中轴相对称设置,脱硫剂设置在脱硫层内。本装置采用中间进气的方式,将使得单位压降大幅度下降30-75%,从而满足工艺对单位压降要求。同时空塔气速的下降,原料煤气在脱硫层的停留时间相应延长,保证了煤气在脱硫剂表面的充分反应,提高了煤气脱硫效果,减少了脱硫剂未用完的量,提高了脱硫剂的利用率。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种环境工程技术领域的装置,尤其涉及的是一种中间进气干法煤气脱硫装置。
背景技术
目前,干法脱硫通常采用固定床脱硫装置进行脱硫,脱硫装置通常采用一层固定床结构,煤气通常采用上进或下进的方式,则净化气体出口分别采用下出或上出。在煤气脱硫过程中,一般要求脱硫装置压降越小越好,根据欧根公式:
ΔP/L=150*(1-ε)2/ε3*μ*U/(dp2)+1.75*ρ*U2/(dp)*(1-ε)/ε3
式中:ΔP-压降,ε-孔隙率,dp-脱硫剂颗粒直径,ρ-气体密度,μ-气体粘度,U-空塔气速,L-脱硫层高度。
对系统压降影响最大的因素为脱硫剂颗粒直径和原料气的空塔气速,对于脱硫剂颗粒一定的情况下,空塔气速往往是决定系统压降的主要因素。为了使脱硫装置压降符合工艺要求,一般情况下,需要将脱硫装置的直径加大,降低原料气的空塔气速,从而使系统压降符合工艺要求。通常增加塔径意味着增加设备投资,同时,对于固定脱硫层的脱硫装置,高径比越大,脱硫效果越好,脱硫剂的利用率越高,因此,理想的脱硫过程,往往高径比大于2,同时空塔气速越低越有利于脱硫过程。
经对现有技术的文献检索发现,《节能》(2005年12期)上公开了一种降低活性炭脱硫塔阻力的实验研究,该技术指出在活性炭基脱硫剂干法脱硫实际运行过程中,活性炭脱硫塔床层阻力大,压降高,从而使风机能耗增加,脱硫塔效率降低,严重情况会导致脱硫塔无法正常进行工作。因此降低脱硫塔压降,是保证脱硫过程顺利进行的重要保证。到目前为止,尚无对脱硫塔中间进原料气体、脱硫塔两端排出净化气的装置报道。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供了一种中间进气干法煤气脱硫装置,通过改变脱硫装置的结构,降低煤气的空塔气速,从而降低脱硫层的单位压降,提高脱硫效率。
本发明通过以下技术方案实现:本发明包括:进气口、至少两个脱硫层、脱硫剂和至少两个出气口,其中:脱硫层的一端连接进气口,另一端连接出气口,脱硫层和出气口以进气口作为中轴相对称设置,脱硫剂设置在脱硫层内。
所述脱硫层的直径相等,高度比值范围是1~1.22。
所述脱硫层内设有格栅和筛网,其中:格栅设置于脱硫层底端和顶端,筛网设置于格栅上,格栅的孔隙比脱硫剂直径大10%,筛网的孔隙直径小于脱硫剂直径。
所述进气口和脱硫层之间设有预处理层。
所述预处理层内设有瓷球和吸附剂。
本发明相比现有技术具有以下优点:将脱硫装置分成至少两层结构,脱硫层直径相等,脱硫层高度比值范围是1~1.22,采用中间进气的方式,将使得单位压降大幅度下降30-75%,从而满足工艺对单位压降要求。同时空塔气速的下降,原料煤气在脱硫层的停留时间相应延长,保证了煤气在脱硫剂表面的充分反应,提高了煤气脱硫效果,减少了脱硫剂未用完的量,提高了脱硫剂的利用率。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
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
如图1所示:本实施例包括:进气口1、气体分布空间2、两个预处理层3、两个脱硫层4、脱硫剂5和两个出气口6,其中:进气口1设置在装置中央,气体分布空间2和进气口1相连,预处理层3与气体分布空间2相连,脱硫层4的一端连接预处理层3,另一端连接出气口6,脱硫剂5设置在脱硫层4内,预处理层3、脱硫层4和出气口6对称分布在气体分布空间2的两侧。
脱硫层4内设有格栅和筛网,格栅设置于脱硫层4底端和顶端,筛网设置于格栅上,格栅的孔隙比脱硫剂5直径大10%,筛网的孔隙直径小于脱硫剂5直径。
预处理层3内设有瓷球和吸附剂,瓷球主要用于煤气分布,煤气通过瓷球后,可以达到分布均匀的效果,如装置直径较小,可以不用瓷球进行煤气分布,吸附剂主要用于脱除煤气中的焦油及杂质。
煤气从进气口1进入气体分布空间2缓冲后,煤气分成两路分别进入上下预处理层3,预处理层3中的瓷球将煤气均匀分布,再经过吸附剂脱除煤气中的焦油和杂质,最后再分别进入上下脱硫层4进行脱硫。经过脱硫剂5脱硫处理的净化煤气通过上下出口排出脱硫装置。
对于流量为1000m3/h(表态)的原料煤气,选用直径为800mm的脱硫层,同时选用规格为4×5.2mm的脱硫剂5,对于传统煤气上进下出,或煤气下进上出的情况,则空塔气速U1=0.55m/s。在本实施例中设置上下两个脱硫层4,直径相等(800mm),高度相等,采用中间进气,上下分流的工艺,则空塔气速U2=0.55/2=0.275m/s。根据欧根公式:
ΔP/L=150*(1-ε)2/ε3*μ*U/(dp2)+1.75*ρ*U2/(dp)*(1-ε)/ε3
其中ε=0.4,μ=0.0145cp,dp=4.33mm,ρ=1.297,对于单一脱硫层:空塔气速U1=0.55m/s,则单位高度脱硫层压降,即单位压降(ΔP/L)1=1845Pa,对于本实施例,两层脱硫层4,中间进气:空塔气速U2=0.55/2=0.275m/s,则单位压降(ΔP/L)2=551Pa。
由公式计算得知:单位压降与空塔气速的平方成正比,故对于直径相等的装置而言,采用两个脱硫层4代替传统的单一脱硫层,空塔气速下降一半。本实施例的高度相等的两个脱硫层4单位压降仅为单一脱硫层单位压降的30%,即单位单位压降下降70%,效果明显。
实施例2
在本实施例中,两个脱硫层4高度的比例为50.5∶49.5,比值为1.02,其他实施情况和实施例1相同。
对于本实施例而言,两个脱硫层4高度相差很小,根据欧根公式可得单位压降基本相等,但是在本实施例中,脱硫剂5的利用率将下降,本实施例中,未用完的脱硫剂5量为(50.5-49.5)/50.5=1.98%。
实施例3
在本实施例中两个脱硫层4的高度比例为55∶45,比值为1.22,其他实施情况和实施例1相同。
空气塔速(U2)55,即高度比例为55的脱硫层4的空气塔速:(U2)55=0.55×55%=0.3025m/s;
空塔气速(U2)45,即高度比例为45的脱硫层4的空气塔速:(U2)45=0.55×45%=0.2475m/s;
根据欧根公式计算:单位压降(ΔP/L)′2=638Pa,虽然单位压降得到明显下降,但脱硫剂5的利用率会大幅度下降,未用完的脱硫剂5量为(55-45)/55=18.2%。
由此可知,对同样直径的脱硫装置而言,实施例1中的单位压降仅为上进气或下进气的单一脱硫层4的单位压降的30%左右,即单位压降同比下降达到70%。较低的单位压降将有利于脱硫反应的顺利进行,降低脱硫系统的能量损失,具有重要意义。对于脱硫层4的不等分分割,中间进气一般也会导致压降的大幅下降,但脱硫剂5的利用率也会大幅降低,不利于资源的合理利用,故如果需要,可以对脱硫层4的高度进行不等分分割。
Claims (1)
1.一种中间进气干法煤气脱硫装置,包括:进气口和脱硫剂,其特征在于,还包括:至少两个脱硫层和至少两个出气口,其中:脱硫层的一端连接进气口,另一端连接出气口,脱硫层和出气口以进气口作为中轴相对称设置,脱硫剂设置在脱硫层内;
所述脱硫层内设有格栅和筛网,筛网设置于格栅上;
所述的筛网的孔隙直径小于脱硫剂直径;
所述的格栅设置于脱硫层底端和顶端;
所述的格栅的孔隙比脱硫剂直径大10%;
所述进气口和脱硫层之间设有预处理层;
所述预处理层内设有瓷球和吸附剂;
所述的煤气从进气口进入气体分布空间缓冲后,煤气分成两路分别进入上下预处理层,预处理层中的瓷球将煤气均匀分布,再经过吸附剂脱除煤气中的焦油和杂质,最后再分别进入上下脱硫层进行脱硫,经过脱硫剂脱硫处理的净化煤气通过上下出口排出脱硫装置;
对于流量为1000m3/h(表态)的原料煤气,选用直径为800mm的脱硫层,同时选用规格为4×5.2mm的脱硫剂,对于传统煤气上进下出,或煤气下进上出的情况,则空塔气速U1=0.55m/s;设置上下两个直径相等且为800mm,高度相等的脱硫层,采用中间进气,上下分流的工艺,则空塔气速U2=0.55/2=0.275m/s,根据欧根公式:
ΔP/L=150*(1-ε)2/ε3*μ*U/(dp2)+1.75*ρ*U2/(dp)*(1-ε)/ε3
其中ε=0.4,μ=0.0145cp,dp=4.33mm,ρ=1.297;
对于单一脱硫层:空塔气速U1=0.55m/s,则单位高度脱硫层压降,即单位压降(ΔP/L)1=1845Pa;
对于两层脱硫层,中间进气:空塔气速U2=0.55/2=0.275m/s,则单位压降(ΔP/L)2=551Pa。
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