CN103980955B - 煤气脱硫和硫再生工艺及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种煤气脱硫和硫再生工艺及装置。本发明的工艺为：煤气加压后进入吸收塔，H2S在活性炭的催化下氧化成S吸附在活性炭上，净煤气去往管网，饱和活性炭通过链式运输机进入再生塔解吸后循环使用，氮气在加热器中升温至500℃，然后在再生塔换热器中把饱和活性炭加热，解吸出气态硫，低温氮气在再生塔冷却器中把净活性炭冷却到120℃以下，并经过水冷器冷却循环使用，换热后的部分氮气作为载气强制输送含硫气体去固态硫沉淀池回收副产品硫。本发明具有工艺简单、脱硫效率高、再生效率高、没有二次污染、适用范围广、硫可以回收利用的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种煤气脱硫和硫再生工艺及其装置，具体涉及一种冶金行业煤气用活性炭脱硫与活性炭再生制硫的工艺。
背景技术
目前，煤气中的硫化物不仅会对用户设备材质造成腐蚀和对环境造成污染，而且当用做合成气时还会使催化剂中毒。煤气脱硫已经成为煤气净化不可或缺的重要组成部分。煤气脱硫，不但环保，而且还可以回收硫磺及硫酸等化学品，产生一定的经济效益。
煤气脱硫主要有干法脱硫和湿法脱硫两大类，在选用反应活性好硫容高的脱硫剂的前提下，干法脱硫的脱硫效率比湿法脱硫高，现阶段对于一些对煤气中的H2S比较敏感的行业，利用湿法脱硫先将煤气中的大部分H2S脱除，然后，再利用干法脱硫对煤气中的H2S进行精脱。
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。S在常压下，440℃左右便升华变为气态，传统做法是用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。脱硫剂再生使用的过热蒸汽不易获得，而且再生效果很难达到要求，实际做法是更换新的活性炭。
发明内容
针对目前对各行各业煤气中的含硫量要求越来越高，本发明的目的在于提出一种工艺简单、操作容易、用活性炭脱除煤气中的H2S，脱硫效率高，再生容易的一次脱硫方法。
本发明是采用以下技术方案实现的：
一种煤气脱硫和硫再生工艺，包括以下步骤：
（1）用加压机将煤气加压，进入吸收塔下部，活性炭从吸收塔顶部进入，H2S被催化氧化成S，硫被活性炭吸附，净煤气从吸收塔上部进入管网；
（2）饱和活性炭从塔底出来，经过链式运输机送往再生塔再生后，从再生塔底出来到链式运输机上送往吸收塔循环使用，氮气在加热器中升温后送往再生塔上部，加热饱和活性炭解析出气态硫，低温氮气送往再生塔下部冷却净活性炭，氮气作为载气输送硫去固态硫沉淀池回收。
进一步地，上述工艺具体包括以下步骤：
（1）净煤气与助燃风机鼓入的空气在氮气加热器中燃烧加热氮气。
（2）煤气经过加压机加压到15~20kPa，从下部入口管进入到吸收塔，与自上而下的活性炭接触反应，脱除H2S后从吸收塔上部出口管进入到管网，小部分煤气送往氮气加热器参加燃烧。
（3）净活性炭用链式运输机输送到吸收塔顶部，通过顶部入口的双层旋转卸料阀分配到塔内活性炭移动床，移动床在下部的辊式给料阀作用下匀速往下移动，H2S在活性炭催化作用下氧化生成S，吸附了S的饱和活性炭从塔底部出口双层旋转卸料阀出来，重力作用下掉落到链式运输机上。
（4）饱和活性炭通过链式运输机输送到再生塔顶部，依次经过入口双层旋转卸料阀、换热器、气固分离器、冷却器和出口双层旋转卸料阀；在换热器中被高温氮气加热到450~460℃，在气固分离器中解析出气态硫，在冷却器中被低温氮气冷却到120℃以下，通过链式运输机输送回吸收塔。
（5）循环用的活性炭，在进入吸收塔之前将小颗粒的炭粉利用振动筛排出，并用活性炭仓补充新的活性炭。
（6）氮气进入加热器升温至480~500℃，由再生塔换热器下部氮气入口进入换热器与饱和活性炭管壁逆流换热，换热后的氮气大部分通过换热器上部氮气出口进入加热器重新加热，经过循环风机加压再循环，小部分通过塔内氮气出口与双层风帽进入进料分配器保证塔内正压与无氧状态，并作为载气强制输送气态硫去固态硫沉淀池。
（7）氮气从再生塔冷却器氮气进口进入，大部分与活性炭管壁逆流换热，小部分通过氮气出口与双层风帽进入出料仓保证塔内正压与无氧状态，换热后的氮气通过冷却器氮气出口进入水冷式换热器重新冷却，经过循环风机加压再循环，小部分通过塔内氮气出口与双层风帽进入进料分配器保证塔内正压与无氧状态，并作为载气强制输送气态硫去固态硫沉淀池。氮气通过补氮气管道补充系统中的氮损耗。
（8）气态硫在固态硫沉淀池中冷却为硫磺，作为工艺的副产品回收利用。
本发明还提供了一种用于上述方法的煤气活性炭脱硫和硫再生装置，其特征在于：包括脱硫装置、输送装置、加热装置、硫再生装置；其中，脱硫装置包括煤气加压机、吸收塔与煤气管网管道；输送装置包括活性炭仓、振动筛、链式运输机；硫再生装置包括再生塔、氮气加热装置、氮气冷却装置与固态硫沉淀池。
所述氮气加热装置由氮气管道、氮气循环风机和加热器连接组成；所述氮气冷却装置由氮气管道、氮气循环风机与氮气水冷器相连组成。
所述吸收塔内依次设有顶部入口、双层旋转卸料阀、活性炭移动床、辊式给料阀、塔底部出口双层旋转卸料阀，吸收塔下部设有链式运输机，链式运输机直接通往再生塔顶部，吸收塔下部设有煤气入口，吸收塔上部设有煤气出口，煤气入口、煤气出口处设有多孔板。
所述再生塔顶部设有活性炭入口，再生塔上部设有换热器，下部设有冷却器，底部设有双层旋转卸料阀，底部的活性炭出口连接振动筛，振动筛底部设有灰仓。
所述吸收塔与再生塔内设有双层旋转卸料阀，保证活性炭下落的均衡，并保证煤气和氮气的不外泄。
本发明的有益效果：
(1)用干法活性炭脱硫，效率高，一次脱硫即可满足对硫要求高的用户的需求；
(2)脱硫剂采用活性炭，价格低廉，机械强度高；
(3)废弃物为破碎的活性炭，可以回收利用，二次污染少；
(4)终产品为纯的固态的单质硫，易于储存、运输、经济价值可观；
(5)工艺简单，运行稳定，连续性好，适用范围广设备无腐蚀。
附图说明
图1为煤气脱硫和硫再生工艺流程图。
图中1为含硫煤气，2为煤气加压机，3为煤气管网，4为吸收塔，5为第一链式运输机，6为第二链式运输机，7为活性炭仓，8为再生塔，9为换热器，10为冷却器，11为振动筛，12为灰仓，13为空气，14为加热器，15为循环风机，16为第一补氮气管道，17为第二补氮气管道，18为为第二循环风机，19为水冷器，20为固态硫沉淀池，21为成品硫。
具体实施方式
下面通过实施例来进一步说明本发明，但不局限于以下实施例。
实施例：
本发明提供的工艺装置图如图1所示。
具体工艺流程如下：
含硫煤气1经过煤气加压机2加压到15kPa，通过管道进入到吸收塔4下部，来自活性炭仓7的净活性炭被第二链式运输机6送到吸收塔4顶部，经过双层旋转卸料阀进入到吸收塔4内部活性炭床，活性炭床由下部的辊式给料器控制下降速度，含硫煤气1与活性炭逆流接触，硫化物在活性炭催化作用下氧化成S，被活性炭吸附后通过上部的出口管道进入煤气管网3；在吸收塔4内设置进出口多孔板，使烟气流速均匀，提高净化效率，活性炭床由入口和出口格栅及隔离板组成，这些格栅需经过特殊设计，以便于防止被大颗粒和炭粉所塞满，便于高效地脱硫。
饱和活性炭从吸收塔4底部双层旋转卸料阀出来，掉落到第一链式运输机5上，通过第一链式运输机5输送到再生塔8的顶部，从顶部双层旋转卸料阀进入再生塔8，依次经过入口双层旋转卸料阀、换热器9、气固分离器、冷却器10和出口双层旋转卸料阀。饱和活性炭在换热器9中被高温氮气加热到460℃，在气固分离器中解析出气态硫，由氮气通过带电加热的管道带往固态硫沉淀池20，在水中凝结成成品硫21回收利用。净活性炭在冷却器10中被低温氮气冷却到120℃以下，通过出口双层旋转卸料阀掉落到第二链式运输机6，经过振动筛11过滤后输送回吸收塔4。中途用活性炭仓7补充新的活性炭。振动筛过滤的活性炭粉末颗粒进入灰仓12。
来自第一补氮管道16的氮气进入加热器14升温至500℃，由再生塔换热器9氮气入口进入换热器9与饱和活性炭管壁逆流换热，换热后的氮气大部分通过氮气出口进入加热器重新加热，经过循环风机15加压再循环，小部分通过塔内氮气出口与双层风帽进入进料分配器保证塔内正压与无氧状态，并作为载气强制输送含硫气体去固态硫沉淀池20。来自第二补氮管道17的氮气进入再生塔冷却器10下部的氮气入口，大部分与活性炭管壁逆流换热，小部分通过塔内氮气出口与双层风帽进入出料仓保证塔内正压与无氧状态，换热后的氮气通过冷却器10上部的氮气出口进入水冷器19重新冷却，经过第二循环风机18加压再循环，小部分通过塔内氮气出口与双层风帽进入进料分配器保证塔内正压与无氧状态，并作为载气强制输送含硫气体去固态硫沉淀池20。损耗的氮气由补充氮气管道补充。加热器可以采用煤气加热器，净煤气通过管道进入煤气加热器中，助燃风机鼓入空气13，燃烧后的废气通过烟囱排入大气；水冷器采用常规的管壳式换热器，管程走冷却水，壳程走氮气。固态硫沉淀池20中采用水冷却气态硫，最终得到成品硫21。
本发明可采用专利号为ZL201210079753.7的“一种脱硫活性炭再生塔及再生方法”专利中的再生塔来实现硫再生的工艺。再生塔自上而下包括进料仓、进料分配器、换热器、气固分离器、冷却器、出料仓。进料分配器布置分配板；换热器设置活性炭管道、上下管板、换热器上部低温氮气出口、换热器下部氮气烟气进口、上管板的氮气出口与双层风帽；气固分离器设置活性炭管道、管板、解吸气出口；冷却器设置活性炭管道、上下管板、冷却器上部氮气出口、下部氮气进口、下管板的氮气出口与双层风帽。再生塔能实现再生活性炭、回收硫的功能。活性炭循环使用，是干法活性炭脱硫大规模推广的关键所在。
Claims (5)
1.一种煤气脱硫和硫再生工艺，其特征在于：包括以下步骤：
（1）净煤气与助燃风机鼓入的空气在氮气加热器中燃烧加热氮气；
（2）煤气经过加压机加压到15~20kPa，从下部入口管进入到吸收塔，与自上而下的活性炭接触反应，脱除H2S后从吸收塔上部出口管进入到管网，小部分煤气送往氮气加热器参加燃烧；
（3）净活性炭用链式运输机输送到吸收塔顶部，通过顶部入口的双层旋转卸料阀分配到塔内活性炭移动床，移动床在下部的辊式给料阀作用下匀速往下移动，H2S在活性炭催化作用下氧化生成S，吸附了S的饱和活性炭从塔底部出口双层旋转卸料阀出来，重力作用下掉落到链式运输机上；
（4）饱和活性炭通过链式运输机输送到再生塔顶部，依次经过入口双层旋转卸料阀、换热器、气固分离器、冷却器和出口双层旋转卸料阀；在换热器中被高温氮气加热到450~460℃，在气固分离器中解析出气态硫，在冷却器中被低温氮气冷却到120℃以下，通过链式运输机输送回吸收塔；
（5）循环用的活性炭，在进入吸收塔之前将小颗粒的炭粉利用振动筛排出，并用活性炭仓补充新的活性炭；
（6）氮气进入加热器升温至480~500℃，由再生塔换热器下部氮气入口进入换热器与饱和活性炭管壁逆流换热，换热后的氮气大部分通过换热器上部氮气出口进入加热器重新加热，经过循环风机加压再循环，小部分通过塔内氮气出口与双层风帽进入进料分配器保证塔内正压与无氧状态，并作为载气强制输送气态硫去固态硫沉淀池；
（7）氮气从再生塔冷却器氮气进口进入，大部分与活性炭管壁逆流换热，小部分通过氮气出口与双层风帽进入出料仓保证塔内正压与无氧状态，换热后的氮气通过冷却器氮气出口进入水冷式换热器重新冷却，经过循环风机加压再循环，小部分通过塔内氮气出口与双层风帽进入进料分配器保证塔内正压与无氧状态，并作为载气强制输送气态硫去固态硫沉淀池；氮气通过补氮气管道补充系统中的氮损耗；
（8）气态硫在固态硫沉淀池中冷却为硫磺，作为工艺的副产品回收利用。
2.一种权利要求1所述的煤气脱硫和硫再生工艺使用的装置，其特征在于：包括脱硫装置、输送装置、加热装置、硫再生装置；其中，脱硫装置包括煤气加压机、吸收塔与煤气管网管道；输送装置包括活性炭仓、振动筛、链式运输机；硫再生装置包括再生塔、氮气加热装置、氮气冷却装置与固态硫沉淀池。
3.根据权利要求2所述的煤气脱硫和硫再生工艺使用的装置，其特征在于：所述氮气加热装置由氮气管道、氮气循环风机和加热器连接组成；所述氮气冷却装置由氮气管道、氮气循环风机与氮气水冷器相连组成。
4.根据权利要求2所述的煤气脱硫和硫再生工艺使用的装置，其特征在于：所述吸收塔内依次设有顶部入口、双层旋转卸料阀、活性炭移动床、辊式给料阀、塔底部出口双层旋转卸料阀，吸收塔下部设有链式运输机，链式运输机直接通往再生塔顶部，吸收塔下部设有煤气入口，吸收塔上部设有煤气出口，煤气入口、煤气出口处设有多孔板。
5.根据权利要求2所述的煤气脱硫和硫再生工艺使用的装置，其特征在于：所述再生塔顶部设有活性炭入口，再生塔上部设有换热器，下部设有冷却器，底部设有双层旋转卸料阀，底部的活性炭出口连接振动筛，振动筛底部设有灰仓。
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