CN103316563A - 兰炭尾气脱硫净化装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明所设计的一种兰炭尾气脱硫净化装置，它主要由兰炭尾气进口总管和兰炭尾气出口总管组成，在兰炭尾气进口总管上设有三条兰炭尾气进口分管，在兰炭尾气出口总管上设有三条兰炭尾气出口分管，在兰炭尾气进口总管与兰炭尾气出口总管之间通过兰炭尾气进口分管与兰炭尾气进口分管设有三个吸附单元；一种兰炭尾气脱硫净化装置的使用方法，兰炭尾气从兰炭尾气进口总管进入，经过兰炭尾气进口分管进入吸附塔底部，通过SL-6型吸附剂去除水分和大颗粒杂质，再经过SL-3型吸附剂去除焦油、过饱和萘及固体颗粒杂质，再经过SL-2型吸附剂脱硫，净化后的兰炭尾气从兰炭尾气出口分管进入兰炭尾气出口总管排出。

Description

兰炭尾气脱硫净化装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及兰炭尾气洁净回收利用领域，特别是一种为实现高效洁净回收兰炭尾气，减少吸附剂更换量，提高吸附剂循环利用率的兰炭尾气脱硫净化装置及其使用方法。

背景技术

兰炭广泛用于铁合金、电石、合成氨等行业，还用于高炉喷吹、制作活性炭、吸油剂、脱硝剂及民用燃料等领域。兰炭炉在生产兰炭过程中要产生大量尾气，大约每生产一吨兰炭将产生尾气700立方左右，热值1700-2000大卡。

兰炭尾气中含一氧化炭、氢气、甲烷等，是一种很好的气体能源，但也含有二氧化硫，硫化氢、焦油、萘、粉尘等大量的杂质。目前一般兰炭炉产生尾气基本都是外排。

由于世界性能源危机及污染日益严重，节能降耗及治理污染已成为建设资源节约型、环境友好型社会的必然选择。兰炭企业在生产过程中，副产大量的兰炭尾气如果不加以回收利用，而是对空排放，将造成资源的极大浪费。一般年产60万吨兰炭生产线，若回收生产过程中产生的剩余兰炭尾气用于发电，可配套建设一套25MW的发电机组。

目前，兰炭炉尾气可进行综合利用的方式很多，但不管是哪种利用方式，都要进行脱硫净化，根据脱硫的位置，兰炭尾气进行脱硫净化处理大多采用前置脱硫处理工艺。而前置脱硫处理工艺又分为湿法脱硫和干法脱硫两种方法:

湿法脱硫以砷碱法、ADA、改良ADA和栲胶法颇具代表性。湿式催化氧化工艺是目前我国焦化行业的主要煤气脱硫工艺，是在催化剂的作用下，利用煤气中的氨为碱源吸收煤气中的硫化氢。吸收硫化氢后的脱硫液送再生部分进行氧化再生，将吸收的硫化氢转化成单质硫，并以硫泡沫的形式自流入泡沫槽，再经离心分离或熔融处理得生硫或熟硫。通常湿式催化氧化工艺有PDS、拷胶、HPF和FRC等方法。脱硫设备的形式有高塔再生、再生槽再生、一塔式脱硫再生工艺、一塔半式脱硫再生工艺等。

采用湿式催化氧化工艺用于兰炭煤气的脱硫时，脱硫液在吸收煤气中硫化氢的同时，还会与煤气中的SO2反应生成（NH4)2SO3或Na2SO3，无法在再生槽或再生塔内与氧气发生反应,将脱硫富液再生成NH3·H2O或Na2CO3溶液，反而会生成（NH4)2SO4或Na2SO4等副盐。因此，由于SO2的存在，脱硫液的再生效果大为降低，脱硫碱液的消耗量就会相应增加，要保持相同的吸收效果，必须连续向系统中补加更多的新鲜脱硫用碱液。

另外，由于湿式催化氧化法脱硫采用填料塔的空塔速度为0.4～0.6m/s，吸收段高度约为15m，反应时间远大于5s,故CO2的影响就非常大，也会消耗部分脱硫用碱液，使脱硫效果降低。

因此，将焦炉煤气脱硫的湿式催化氧化法应用于兰炭煤气脱硫是行不通的，需对其进行调整，以去除SO2和CO2的干扰。同时湿法脱硫还存在设备较多，工艺操作也较复杂，设备投资较大等特点。

相比较湿式催化氧化法脱硫，干法脱硫效率高，比较适宜处理含H2S较低的煤气，干法脱硫工艺是利用固体吸附剂脱除煤气中的硫化氢和有机硫，脱硫的净化度较高，适用于低含硫气体的处理，多用于精脱硫，操作简单可靠，目前常用的脱硫剂为价廉的氧化铁、活性炭。

再生过程大多为间歇再生，每次再生完毕，须用蒸汽将塔内的残余空气吹净，煤气分析合格后，方能倒塔送气。

而活性炭脱硫主要是利用活性炭的催化和吸附作用，活性炭的催化活性很强，煤气中的H2S在活性炭的催化作用下，与煤气中少量的O2发生氧化反应，反应生成的单质S吸附于活性炭表面。当活性炭脱硫剂吸附达到饱和时，脱硫效率明显下降，必须进行再生。活性炭的再生根据所吸附的物质而定，S在常压下，190℃时开始熔化，440℃左右便升华变为气态，所以，一般利用450-500℃左右的过热蒸汽对活性炭脱硫剂进行再生，当脱硫剂温度提高到一定程度时，单质硫便从活性炭中析出，析出的硫流入硫回收池，水冷后形成固态硫。

综上所述，干法脱硫比较适合处理含H2S较低的煤气，具有系统简单，吸附剂可再生，投资省等特点，在兰炭尾气净化脱硫领域可推广应用。但由于兰炭尾气含有大量的杂质，其结果往往是设备投入后运行不久，第一层吸附剂表面就覆盖了一层焦油、萘等粘性杂质，而使得系统整体失效。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术的不足而提供一种能有效的克服兰炭尾气中杂质对尾气脱硫效果影响的兰炭尾气脱硫净化装置及其使用方法。

为了达到上述目的，本发明所设计的兰炭尾气脱硫净化装置，它主要由兰炭尾气进口总管和兰炭尾气出口总管组成，在兰炭尾气进口总管上设有三条兰炭尾气进口分管，在兰炭尾气出口总管上设有三条兰炭尾气出口分管，在兰炭尾气进口总管与兰炭尾气出口总管之间通过兰炭尾气进口分管与兰炭尾气进口分管设有三个吸附单元。这种结构特点，可以根据兰炭尾气的量选择运行一个吸附单元或二个吸附单元或三个吸附单元，可以降低成本的投入。

吸附单元主要由吸附塔组成，吸附塔底部与兰炭尾气进口分管连接，吸附塔顶部与兰炭尾气出口分管连接，在兰炭尾气进口分管与兰炭尾气出口分管上均设有关断阀，在关断阀与吸附塔之间的兰炭尾气进口分管与兰炭尾气出口分管上均设有测温点和测压点，在关断阀与吸附塔之间的兰炭尾气进口分管上靠近关断阀处设有氮气吹扫头，在吸附塔顶部设有放空管，放空管上设有放空阀，在放空管上设有分析点，在吸附塔底部设有过热蒸汽管道和再生管道，在过热蒸汽管道上设有隔断阀，在再生管道上设有再生阀，在吸附塔底部设有冷凝排水管道，在冷凝排水管道上设有放水阀，冷凝排水管道连通至污水池。

在吸附塔内部由下至上依次设有SL-6型吸附剂，SL-3型吸附剂，SL-2型吸附剂。

SL-6型吸附剂主要成份为三氧化二铝，SL-3型吸附剂主要成份为活性炭，SL-2型吸附剂主要成份为α和γ氧化铁。

一种兰炭尾气脱硫净化装置的使用方法，兰炭尾气从兰炭尾气进口总管进入，经过兰炭尾气进口分管进入吸附塔底部，通过SL-6型吸附剂去除水分和大颗粒杂质，再经过SL-3型吸附剂去除焦油、过饱和萘及固体颗粒杂质，再经过SL-2型吸附剂脱硫，净化后的兰炭尾气从兰炭尾气出口分管进入兰炭尾气出口总管排出。

吸附塔内部的SL-3型吸附剂吸附一定时间后，会使吸附塔阻力增大，当吸附塔阻力达到一定值时，则需要再生；再生时，分别将单个吸附塔的兰炭尾气进口分管、兰炭尾气出口分管上的关断阀关闭，用过热蒸汽（0.3MPa，180℃）对吸附塔下段的SL-3吸附剂进行吹扫，使被吸附焦油随过热蒸汽吹扫冷凝水从吸附塔底部的冷凝排水管道排出到污水池，过饱和萘挥发，过热蒸汽吹扫结束然后再通过氮气吹扫头用氮气对吸附塔内湿气置换，再生后的吸附剂即可重新投入兰炭尾气净化生产。

吸附塔内部的SL-2型吸附剂使用一定时间后，发现吸附塔出口硫化氢含量接近规定指标时，则可以将吸附塔的兰炭尾气进口分管和兰炭尾气出口分管上的关断阀关闭，然后再通过氮气吹扫头将氮气对吸附塔内兰炭尾气置换到安全合格后，再将放空管上的放空阀和再生管上的再生阀打开，利用空气自然对流，对吸附塔内的SL-2型吸附剂进行氧化再生，当再生到SL-2型吸附剂温度不再升高时，再生结束，再生后通过氮气吹扫头用氮气将吸附塔内置换合格后即可从新投入使用。

本发明所得到的兰炭尾气脱硫净化装置及其使用方法，其具有如下特点：

1、吸附塔内吸附剂采用分层设置，根据不同的杂质特点，采用不同的吸附剂，吸附净化的效率高。

2、通过在吸附塔底部设置一路过热蒸汽，使得底层吸附剂表面的焦油能够融化滴落，而萘能够挥发，从而确保后续的吸附剂能够正常使用。

3、通过将设置在塔顶放空阀和塔底的再生阀打开，利用空气自然对流，对塔内脱硫剂进行氧化再生，再生后的脱硫剂硫容会提高15%左右。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面通过实施例结合附图对本发明作进一步的描述。

实施例1：

如图1所示，本实施例描述的兰炭尾气脱硫净化装置，它主要由兰炭尾气进口总管1和兰炭尾气出口总管2组成，在兰炭尾气进口总管1上设有三条兰炭尾气进口分管19，在兰炭尾气出口总管2上设有三条兰炭尾气出口分管20，在兰炭尾气进口总管1与兰炭尾气出口总管2之间通过兰炭尾气进口分管19与兰炭尾气进口分管19设有三个吸附单元。

吸附单元主要由吸附塔3组成，吸附塔3底部与兰炭尾气进口分管19连接，吸附塔3顶部与兰炭尾气出口分管20连接，在兰炭尾气进口分管19与兰炭尾气出口分管20上均设有关断阀4，在关断阀4与吸附塔3之间的兰炭尾气进口分管19与兰炭尾气出口分管20上均设有测温点5和测压点6，在关断阀4与吸附塔3之间的兰炭尾气进口分管19上靠近关断阀4处设有氮气吹扫头14，在吸附塔3顶部设有放空管9，放空管9上设有放空阀，在放空管9上设有分析点15，在吸附塔3底部设有过热蒸汽管道7和再生管道21，在过热蒸汽管道7上设有隔断阀13，在再生管道21上设有再生阀11，在吸附塔3底部设有冷凝排水管道8，在冷凝排水管道8上设有放水阀12，冷凝排水管道8连通至污水池10。

在吸附塔3内部由下至上依次设有SL-6型吸附剂16，SL-3型吸附剂17，SL-2型吸附剂18。

SL-6型吸附剂16主要成份为三氧化二铝，SL-3型吸附剂17主要成份为活性炭，SL-2型吸附剂18主要成份为α和γ氧化铁。

一种兰炭尾气脱硫净化装置的使用方法，兰炭尾气从兰炭尾气进口总管1进入，经过兰炭尾气进口分管19进入吸附塔3底部，通过SL-6型吸附剂16去除水分和大颗粒杂质，再经过SL-3型吸附剂17去除焦油、过饱和萘及固体颗粒杂质，再经过SL-2型吸附剂18脱硫，净化后的兰炭尾气从兰炭尾气出口分管20进入兰炭尾气出口总管2排出。

吸附塔3内部的SL-3型吸附剂17吸附一定时间后，会使吸附塔3阻力增大，当吸附塔3阻力达到一定值时，则需要再生；再生时，分别将单个吸附塔3的兰炭尾气进口分管19、兰炭尾气出口分管20上的关断阀4关闭，用过热蒸汽（0.3MPa，180℃）对吸附塔3下段的SL-3吸附剂进行吹扫，使被吸附焦油随过热蒸汽吹扫冷凝水从吸附塔3底部的冷凝排水管道8排出到污水池10，过饱和萘挥发，过热蒸汽吹扫结束然后再通过氮气吹扫头14用氮气对吸附塔3内湿气置换，再生后的吸附剂即可重新投入兰炭尾气净化生产。

吸附塔3内部的SL-2型吸附剂18使用一定时间后，发现吸附塔3出口硫化氢含量接近规定指标时，则可以将吸附塔3的兰炭尾气进口分管19和兰炭尾气出口分管20上的关断阀4关闭，然后再通过氮气吹扫头14将氮气对吸附塔3内兰炭尾气置换到安全合格后，再将放空管9上的放空阀和再生管上的再生阀11打开，利用空气自然对流，对吸附塔3内的SL-2型吸附剂18进行氧化再生，当再生到SL-2型吸附剂18温度不再升高时，再生结束，再生后通过氮气吹扫头14用氮气将吸附塔3内置换合格后即可从新投入使用。

Claims (7)

1.一种兰炭尾气脱硫净化装置，它主要由兰炭尾气进口总管和兰炭尾气出口总管组成，其特征是在兰炭尾气进口总管上设有三条兰炭尾气进口分管，在兰炭尾气出口总管上设有三条兰炭尾气出口分管，在兰炭尾气进口总管与兰炭尾气出口总管之间通过兰炭尾气进口分管与兰炭尾气进口分管设有三个吸附单元。

2.根据权利要1所述的兰炭尾气脱硫净化装置，其特征是吸附单元主要由吸附塔组成，吸附塔底部与兰炭尾气进口分管连接，吸附塔顶部与兰炭尾气出口分管连接，在兰炭尾气进口分管与兰炭尾气出口分管上均设有关断阀，在关断阀与吸附塔之间的兰炭尾气进口分管与兰炭尾气出口分管上均设有测温点和测压点，在关断阀与吸附塔之间的兰炭尾气进口分管上靠近关断阀处设有氮气吹扫头，在吸附塔顶部设有放空管，放空管上设有放空阀，在放空管上设有分析点，在吸附塔底部设有过热蒸汽管道和再生管道，在过热蒸汽管道上设有隔断阀，在再生管道上设有再生阀，在吸附塔底部设有冷凝排水管道，在冷凝排水管道上设有放水阀，冷凝排水管道连通至污水池。

3.根据权利要求2所述的兰炭尾气脱硫净化装置，其特征是在吸附塔内部由下至上依次设有SL-6型吸附剂，SL-3型吸附剂，SL-2型吸附剂。

4.根据权利要求3所述的兰炭尾气脱硫净化装置，其特征是SL-6型吸附剂主要成份为三氧化二铝，SL-3型吸附剂主要成份为活性炭，SL-2型吸附剂主要成份为α和γ氧化铁。

5.一种兰炭尾气脱硫净化装置的使用方法，其特征是兰炭尾气从兰炭尾气进口总管进入，经过兰炭尾气进口分管进入吸附塔底部，通过SL-6型吸附剂去除水分和大颗粒杂质，再经过SL-3型吸附剂去除焦油、过饱和萘及固体颗粒杂质，再经过SL-2型吸附剂脱硫，净化后的兰炭尾气从兰炭尾气出口分管进入兰炭尾气出口总管排出。

6.根据权利要求5所述的兰炭尾气脱硫净化装置的使用方法，其特征是吸附塔内部的SL-3型吸附剂吸附一定时间后，会使吸附塔阻力增大，当吸附塔阻力达到一定值时，则需要再生；再生时，分别将单个吸附塔的兰炭尾气进口分管、兰炭尾气出口分管上的关断阀关闭，用过热蒸汽对吸附塔下段的SL-3吸附剂进行吹扫，使被吸附焦油随过热蒸汽吹扫冷凝水从吸附塔底部的冷凝排水管道排出到污水池，过饱和萘挥发，过热蒸汽吹扫结束然后再通过氮气吹扫头用氮气对吸附塔内湿气置换，再生后的吸附剂即可重新投入兰炭尾气净化生产。

7.根据权利要求5所述的兰炭尾气脱硫净化装置的使用方法，其特征是吸附塔内部的SL-2型吸附剂使用一定时间后，发现吸附塔出口硫化氢含量接近规定指标时，则可以将吸附塔的兰炭尾气进口分管和兰炭尾气出口分管上的关断阀关闭，然后再通过氮气吹扫头将氮气对吸附塔内兰炭尾气置换到安全合格后，再将放空管上的放空阀和再生管上的再生阀打开，利用空气自然对流，对吸附塔内的SL-2型吸附剂进行氧化再生，当再生到SL-2型吸附剂温度不再升高时，再生结束，再生后通过氮气吹扫头用氮气将吸附塔内置换合格后即可从新投入使用。

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