CN108165320A - 煤气净化吸附塔及其净化煤气的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种煤气净化吸附塔，主要解决现有技术中存在的吸附剂床层气体分布不均匀，脱硫脱芳烃效果差的技术问题。本发明通过采用一种煤气净化吸附塔，包括壳体（1）、进料口（2）、出料口（3）、排污口（4）卸料孔（5）、装料孔（6）、吸附剂支撑板（7）和温度计套管（8）组成；进料口（2）位于壳体（1）的下部侧面，排污口（4）位于壳体（1）的下部正中间位置，吸附剂支撑板（7）位于壳体（1）内部的进料口的上部；壳体（1）内部包含有气体分布器（9）的技术方案，较好地解决了该问题，可用于焦炉煤气发电的工业生产中。
Description
技术领域
本发明涉及一种焦炉煤气的吸附塔及其净化方法，特别是用于燃机发电的焦炉煤气的吸附塔和煤气的净化方法。
背景技术
焦炉煤气主要是焦化厂副产的含有烃类、甲烷、氢气的高热能可燃气体，一般作为燃气发电使用。由于燃机发电的热效率高于蒸汽轮机，一般焦化厂的焦炉煤气发电选用燃机发电。但燃机发电对煤气的纯度要求较高，要去除焦炉煤气中的苯、甲苯、二甲苯、萘、焦油等有机物，防止堵塞燃机喷嘴，还要去除焦炉煤气中的硫化物，防止燃烧后的烟气二氧化硫排放超标，为了防止氮化物超标，还需要脱除焦炉煤气中的氨气。所以煤气燃烧发电前，需要进行净化，脱除煤气中携带的芳烃、焦油、硫化物、氨气等。
现有的焦炉煤气净化工艺，先用氧化铁吸附剂脱除焦炉煤气中的硫化氢，然后用活性炭脱除其中的萘、再用活性炭脱除其中的苯，然后送入燃机发电，但是脱出硫化氢、苯、萘的效果不好。
文献CN201410651179.7公开了一种焦炉煤气净化的方法，过程是：焦炉煤气通过初冷器用水间接冷却到300～500℃，脱水塔脱水至水含量5～10ppm进入焦油回收塔，冷凝析出液态焦油外排，进入液氨回收塔冷却到-30～-50℃析出液态氨外排，经过甲醇洗涤塔脱除杂质，洁净焦炉煤气进净煤气罐。焦炉煤气净化的装置包括初冷器、脱水塔、焦油回收塔、液氨回收塔和甲醇洗涤塔并依次相连。焦油回收塔和液氨回收塔分别与液态二氧化碳管路连接，焦油回收塔的塔底出口与焦油回收设备连接，液氨回收塔的塔底出口与液氨回收设备连接。该发明通过冷却、脱水、分离焦油和氨，再经甲醇洗涤过程，脱除煤气中的杂质及有害物质，没有涉及采用吸附剂净化焦炉煤气。
文献CN201210012179.3涉及一种燃气轮机发电焦炉煤气综合净化系统及其净化方法，燃气轮机发电焦炉煤气综合净化系统，煤气管内的焦炉煤气依次经脱硫系统、压缩机过滤系统和煤气过滤系统进入燃气轮机中，脱硫系统是四组干脱硫塔并联在煤气管上，压缩机过滤系统是由四台压缩机过滤器串联在从脱硫系统出来的第一输气管上；利用煤气综合净化系统的净化方法，包括如下步骤：a、将煤气脱硫；b、将步骤a所得的煤气过滤压缩；c、将步骤b所得煤气等压升温；d、将步骤c所得煤气预过滤；e、将步骤d所得煤气精过滤，得到符合燃机要求的煤气。本发明系统在粗苯净化处理的基础上，新设四组干脱硫塔，与本发明的一塔式同时脱硫脱苯不同。
文献CN201110250178.8报道了一种多功能原料气净化剂及其制备和应用方法。该多功能原料气净化剂以活性氧化铝为载体，负载钼酸铵，同时负载醋酸铜、醋酸锌、醋酸铅、草酸镍、偏钒酸铵中的1～2种，同时还负载氯化镁、碳酸钾、碳酸钠中的一种制成，该多功能原料气净化剂的原组成以载体质量计，负载的钼酸铵为载体质量的1％～10％，其它2～3种金属化合物总量为载体质量的10％～25％。该多功能原料气净化剂的制备方法是先用金属化合物溶液浸渍载体2～6小时，经过120℃干燥2～4小时，280～350℃焙烧4～6小时后即制得该多功能净化剂。该多功能原料气净化剂用于水煤气、半水煤气、焦炉煤气或IGCC发电燃气原料气中净化COS、CS2、HCN、SO2、SO3和O2等杂质，其中COS、CS2、HCN、SO2、SO3转化率均≥90％，O2脱除率≥95％。该文献并没有报道净化剂对芳烃具有吸附作用。
现有技术没有使用分子筛类吸附剂净化煤气的报道，更没有公开使用分子筛吸附剂的吸附塔，同时脱除硫化物和芳烃的报道，本发明煤气吸附塔，完全脱除硫化物和芳烃，有针对性的解决了目前存在煤气发电时净化不干净的技术问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题之一是现有技术中采用焦炉煤气发电时，焦炉煤气净化中硫化物、焦油、苯和萘脱除不干净，造成压缩机冷却管道易堵塞、二氧化硫排放超标的技术问题，本发明提供一种新的煤气净化吸附塔。该吸附塔用于焦炉煤气发电的生产中，具有煤气净化干净，硫排放低，发电装置运行稳定，吸附剂使用效率高及设备成本较低的优点。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：一种煤气净化吸附塔，包括壳体1、进料口2、出料口3、排污口4卸料孔5、装料孔6、吸附剂支撑板7和温度计套管8组成；进料口2位于壳体1的下部侧面，排污口4位于壳体1的下部正中间位置，吸附剂支撑板7位于壳体1内部的进料口的上部；卸料孔5位于吸附剂支撑板7上部壳体1的侧边；温度计套管8位于壳体1的侧方中间位置，出料口3位于壳体1的上封头正中间位置，装料孔6位于壳体1的上封头上部，出料口3的旁边；壳体1内部含有气体分布器9，所述的气体分布器9含有预分布器，气体分布器通过预分布器和进料口2连接；壳体1内部包含有不同的填料层，吸附剂支撑板7上部装填有瓷球，形成下部气体分布层Ⅱ，瓷球上部装填有阻挡粉尘和焦油的填料A，形成粗过滤层Ⅲ，填料A上部装有吸水的填料B，形成吸水层Ⅳ，填料B上部装有脱硫填料C，形成脱硫层Ⅴ，其中填料C为分子筛吸附剂，所述的分子筛类吸附剂中含有元素周期表中第ⅠA、ⅡA、ⅤA、ⅠB、ⅡB、ⅢB、ⅣB、ⅤB、ⅥB、ⅦB或第Ⅷ族元素中的至少一种元素。
上述技术方案中，优选的技术方案为所述的气体分布器，包括进料管1、预分布器2、气体分布管3，预分布器2一端连接进料管，另一端深入吸附塔的内部，预分布器2包括环形间隙5和中间出气管6，中间出气管6靠近吸附塔直径处开有圆孔，气体分布管3连接在预分布器2上，和环形间隙5贯通；气体分布管3上包含圆形开孔7。
上述技术方案中，优选的技术方案为气体分布管3为圆环形，和吸附塔共圆心；气体分布管3的数量为N，其中N=D/（aL），N为≥1的正整数，D为吸附塔直径，L为吸附塔高度，a为气体在塔内的速度，气体分布管3沿吸附塔直径等距离分布。
上述技术方案中，优选的技术方案为气体分布管3从连接预分布器两端开始，沿着气体分布管3的半圆环，向远端具有不等距开孔，孔与孔的间距逐渐缩小，后一段的间距为相邻的前一段间距的0.5~1倍。
上述技术方案中，优选的技术方案为气体分布管3从连接预分布器两端开始，沿着气体分布管3的半圆环，后一个开孔面积是前一个开孔面积的1.0~1.5倍，直到开孔的直径等于气体分布管的直径。
上述技术方案中，优选的技术方案为不同直径的气体分布管3上的开孔交错布置。
上述技术方案中，优选的技术方案为预分布器2的最外部直径为进料管直径的0.5~2倍，预分布器2的最外部直径为中间出气管6直径的1.1~3倍。
上述技术方案中，优选的技术方案为中间出气管6靠近进料管一端，开孔率为20%~100%；中间出气管6靠近吸附塔直径处开开孔率优选范围为30%~80%。
上述技术方案中，优选的技术方案为气体分布管3的直径为预分布器2外圈直径的5%~50%，外圈气体分布管的直径是相邻内圈分布管直径1.05~2倍。
上述技术方案中，优选的技术方案为气体分布管3的开孔上部有圆锥顶盖，圆锥顶盖由直立短管固定在气体分布管3上，圆锥顶盖与气体分布管3的开孔之间留有供气体进出的空隙。
上述技术方案中，优选的技术方案为所述的填料C上部还装有脱芳烃的填料D，形成脱芳烃层Ⅵ，其中，填料D为分子筛吸附剂，所述的分子筛选自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、SAPO型分子筛、MCM-22、MCM-49、MCM-56、ZSM-5/丝光沸石、ZSM-5/β沸石、ZSM-5/Y、MCM-22/丝光沸石、ZSM-5/Magadiite、ZSM-5/β沸石/丝光沸石、ZSM-5/β沸石/Y沸石或ZSM-5/Y沸石/丝光沸石中的至少一种。
上述技术方案中，优选的技术方案为所述的填料D上部还装有瓷球，形成上部气体分布层Ⅶ。
上述技术方案中，优选的技术方案为所述的煤气净化吸附塔，上部气体分布层Ⅵ上部还有上部气体混合空间Ⅷ。
上述技术方案中，优选的技术方案为所述的吸附剂支撑板7下部和壳体1的下封头之间还具有下部气体混合空间Ⅰ。
上述技术方案中，优选的技术方案为所述的吸附塔的高度和直径的比例大于5；吸附剂支撑板7上面有开孔，开孔率优选范围为20%~70%。
上述技术方案中，优选的技术方案为所述的吸附塔的下部气体分布层Ⅱ高度优选范围为50~500mm，上部气体分布层Ⅶ的高度优选范围为50~500mm。
上述技术方案中，优选的技术方案为所述的填料B、填料C和填料D为分子筛吸附剂，所述的分子筛选自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、SAPO型分子筛、MCM-22、MCM-49、MCM-56、ZSM-5/丝光沸石、ZSM-5/β沸石、ZSM-5/Y、MCM-22/丝光沸石、ZSM-5/Magadiite、ZSM-5/β沸石/丝光沸石、ZSM-5/β沸石/Y沸石或ZSM-5/Y沸石/丝光沸石中的至少一种。
上述技术方案中，优选的技术方案为所述的填料A和填料B为同一种吸附剂。
上述技术方案中，优选的技术方案为所述的填料A和填料B为活性炭或者焦炭中的至少一种。
上述技术方案中，优选的技术方案为所述的填料B、填料C、填料D的分子筛硅铝摩尔比比范围为2~2000。
上述技术方案中，优选的技术方案为所述的填料B、填料C、填料D组分不同时相同。
上述技术方案中，优选的技术方案为所述的分子筛类吸附剂为疏水型分子筛吸附剂。
上述技术方案中，优选的技术方案为所述的填料B、填料C、填料D中含有元素周期表中第ⅠA、ⅡA、ⅤA、ⅠB、ⅡB、ⅢB、ⅣB、ⅤB、ⅥB、ⅦB或第Ⅷ族元素中的至少一种元素。
上述技术方案中，优选的技术方案为所述的元素周期表中第ⅡA元素选自镁和钙中的至少一种；第ⅠB族元素选自铜、银中的至少一种；第ⅢB族元素选自镧、铈、钇中的至少一种。
上述技术方案中，优选的技术方案为所述的填料B、填料C、填料D中分子筛选自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、SAPO型分子筛、MCM-22、MCM-49、MCM-56、ZSM-5/丝光沸石、ZSM-5/β沸石、ZSM-5/Y、MCM-22/丝光沸石、ZSM-5/Magadiite、ZSM-5/β沸石/丝光沸石、ZSM-5/β沸石/Y沸石或ZSM-5/Y沸石/丝光沸石中的至少一种。
上述技术方案中，优选的技术方案为所述的填料B、填料C、填料D中ZSM型分子筛包括ZSM-5、ZSM-23、ZSM-11、ZSM-48中的至少一种。
上述技术方案中，优选的技术方案为所述的填料C、填料D剂同时脱除煤气中的焦油、氰化物、氨气、芳烃。
上述技术方案中，优选的技术方案为所述的芳烃为苯、甲苯、二甲苯、乙苯、三甲苯、萘、蒽、菎中的至少一种；硫化物为硫化氢、二氧化硫、硫醇、硫醚、噻吩、甲基硫醇、甲基硫醚中的至少一种。
上述技术方案中，优选的技术方案为所述的填料C、填料D为可再生吸附剂；所述的填料C、填料D在100~600℃再生3~60小时后继续使用。
根据气体均布要求，瓷球设置由直径5毫米、直径9毫米、直径16毫米三种瓷球分层装填而构成的下部气体分布层和上部气体分布层，其中每种瓷球层厚度均为200毫米。催化剂床层为8.35米。起支承和气体均布双重作用的下层瓷球层也由直径分别为5毫米、9毫米、和16毫米的三种瓷球分层装填而构成。其中5毫米直径的瓷球层厚200毫米，9毫米直径的瓷球层厚150毫米，16毫米直径的瓷球层表面至出口气体收集器上端距离为150毫米以上。
吸附塔内部，进料口处还设有气体分布器，气体分布器为枝状主管道组成，在主管道上安装有气体通道管，气体通道管不等距分布，气体通道管由圆锥顶盖和直立短管组成，圆锥顶盖与短管间留有供气体进出的空隙，短管部分在沿轴向不同位置的横截面上均匀地开有小孔，小孔的直径不相等。
分布器还可以选择第二种方式，分布器包括上部分布器圆筒形筒体和下部梯形挡板，圆筒形筒体与梯形挡板间通过分布于圆筒形筒体内侧的垂直拉筋连接，且形成侧向环隙，其中梯形挡板的侧壁和底部均有筛孔。
本发明所要解决的技术问题之二是提供一种采用解决技术问题之一的吸附塔，吸附净化煤气的方法；该方法用于焦炉煤气发电的生产中，具有煤气净化干净，硫排放低，发电装置运行稳定，吸附剂使用效率高及设备成本较低的优点。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：净化煤气的方法，包括如下几个步骤：
a. 炼焦炉出来的焦炉煤气进入吸附塔下部气体混合空间和下部气体分布层，气体混合均匀，形成物流Ⅰ；
b. 物流Ⅰ进入粗过滤层Ⅲ，脱除粉尘和焦油，形成物流Ⅱ；
c. 物流Ⅱ进入吸水层Ⅳ，脱除焦炉煤气中的部分水份后，形成物流Ⅲ；
d. 物流Ⅲ进入脱硫层Ⅴ，脱除硫化氢、部分芳烃和部分有机硫；形成物流Ⅳ；
e. 物流Ⅳ进入脱芳烃层Ⅵ，脱除剩余部分芳烃和剩余部分有机硫，然后从出料口3离开净化塔。
上述技术方案中，优选的技术方案为煤气还通过下部气体混合空间Ⅰ。
上述技术方案中，优选的技术方案为煤气还通过脱芳烃层Ⅵ。
上述技术方案中，优选的技术方案为煤气还通过上部气体分布层Ⅶ。
上述技术方案中，优选的技术方案为煤气还通过上部气体混合空间Ⅷ。
本领域所公知的，在煤气净化工艺过程中，采用传统工艺净化煤气，采用再脱硫塔中用氧化铁脱硫；采用脱萘塔中用活性炭脱萘；再采用脱苯塔用活性炭脱苯；一共使用3个吸附单元，依次净化煤气。装置运行中，装置出口处硫化氢、苯和萘浓度很高，压缩机冷却管道经常堵塞，需要停机疏通，影响生产效率。
采用本发明的方法，具有如下优点：（1）使用分子筛吸附剂，能将苯、萘和硫化氢、有机硫能彻底脱除干净，解决了管道堵塞的问题。（2）将吸附剂进行多功能化，可同时脱硫、脱苯、脱萘，在一个吸附塔内，可同时进行综合净化过程，这样减少了吸附塔的数量，降低了生产成本。
采用本发明的技术方案：炼焦炉出来的焦炉煤气进入粗脱苯单元，粗脱苯后进入脱水单元，脱水后的煤气进入综合净化塔，净化塔内含有分子筛类吸附剂，同时脱除掉煤气中的芳烃和硫化物，再进入压缩机压缩后，送到燃气轮机发电。脱萘塔出口处硫化氢含量为0 mg/m3，萘含量为0 mg/m3，焦油含量为0，气体中携带的有机硫也被脱除，燃机烟气中二氧化硫排放在10m以下，装置运行稳定，取得了较好的技术效果。
附图说明
图1为的本发明的吸附塔示意图
图1中，1为壳体，2为进料口，3为出料口，4为排污口，5为卸料孔，
6 为装料孔，7为吸附剂支撑板，8为温度计套管，9为气体分布器。
图1中，Ⅰ为下部气体混合空间，Ⅱ为下部气体分布层，Ⅲ为粗过滤层，Ⅳ为吸水层，Ⅴ为脱硫层，Ⅵ为脱芳烃层，Ⅶ为部气体分布层，Ⅷ为上部气体混合空间。
下面通过实施例对本发明作进一步的阐述，但不仅限于本实施例。
具体实施方式
【实施例1】
如附图1所示，煤气净化吸附塔，包括壳体、进料口、出料口、排污口卸料孔、装料孔、吸附剂支撑板和温度计套管组成；进料口位于壳体的下部侧面，排污口位于壳体的下部正中间位置，吸附剂支撑板位于壳体内部的进料口的上部；卸料孔位于吸附剂支撑板上部壳体的侧边；温度计套管位于壳体的侧方中间位置，出料口位于壳体的上封头正中间位置，装料孔位于壳体的上封头上部，出料口的旁边；壳体内部含有气体分布器，所述的气体分布器含有预分布器，气体分布器通过预分布器和进料口连接。
所述的气体分布器，包括进料管、预分布器、气体分布管，预分布器一端连接进料管，另一端深入吸附塔的内部，预分布器包括环形间隙和中间出气管，中间出气管靠近吸附塔直径处开有圆孔，气体分布管连接在预分布器上，和环形间隙贯通；气体分布管上包含圆形开孔。气体分布管为圆环形，和吸附塔共圆心；气体分布管的数量为，气体分布管沿吸附塔直径等距离分布。
【实施例2】
如附图1所示，煤气净化吸附塔，包括壳体、进料口、出料口、排污口卸料孔、装料孔、吸附剂支撑板和温度计套管组成；进料口位于壳体的下部侧面，排污口位于壳体的下部正中间位置，吸附剂支撑板位于壳体内部的进料口的上部；卸料孔位于吸附剂支撑板上部壳体的侧边；温度计套管位于壳体的侧方中间位置，出料口位于壳体的上封头正中间位置，装料孔位于壳体的上封头上部，出料口的旁边；壳体内部含有气体分布器，所述的气体分布器含有预分布器，气体分布器通过预分布器和进料口连接。
所述的气体分布器，包括进料管、预分布器、气体分布管，预分布器一端连接进料管，另一端深入吸附塔的内部，预分布器包括环形间隙和中间出气管，中间出气管靠近吸附塔直径处开有圆孔，气体分布管连接在预分布器上，和环形间隙贯通；气体分布管上包含圆形开孔。气体分布管为圆环形，和吸附塔共圆心；气体分布管的数量为，气体分布管沿吸附塔直径等距离分布。
气体分布管3为圆环形，和吸附塔共圆心；气体分布管3的数量为4，气体分布管3沿吸附塔直径等距离分布。
气体分布管3从连接预分布器两端开始，沿着气体分布管3的半圆环，向远端具有不等距开孔，孔与孔的间距逐渐缩小，后一段的间距为相邻的前一段间距的0.6倍。
气体分布管3从连接预分布器两端开始，沿着气体分布管3的半圆环，后一个开孔面积是前一个开孔面积的1.05倍，直到开孔的直径等于气体分布管的直径。不同直径的气体分布管3上的开孔交错布置。
【实施例3】
如附图1所示，煤气净化吸附塔，包括壳体、进料口、出料口、排污口卸料孔、装料孔、吸附剂支撑板和温度计套管组成；进料口位于壳体的下部侧面，排污口位于壳体的下部正中间位置，吸附剂支撑板位于壳体内部的进料口的上部；卸料孔位于吸附剂支撑板上部壳体的侧边；温度计套管位于壳体的侧方中间位置，出料口位于壳体的上封头正中间位置，装料孔位于壳体的上封头上部，出料口的旁边；壳体内部含有气体分布器，所述的气体分布器含有预分布器，气体分布器通过预分布器和进料口连接。
气体分布器，包括进料管1、预分布器2、气体分布管3，预分布器2一端连接进料管，另一端深入吸附塔的内部，预分布器2包括环形间隙5和中间出气管6，中间出气管6靠近吸附塔直径处开有圆孔，气体分布管3连接在预分布器2上，和环形间隙5贯通；气体分布管3上包含圆形开孔7。
气体分布管3为圆环形，和吸附塔共圆心；气体分布管3的数量为4，气体分布管3沿吸附塔直径等距离分布。
气体分布管3从连接预分布器两端开始，沿着气体分布管3的半圆环，向远端具有不等距开孔，孔与孔的间距逐渐缩小，后一段的间距为相邻的前一段间距的0.6倍。
气体分布管3从连接预分布器两端开始，沿着气体分布管3的半圆环，后一个开孔面积是前一个开孔面积的1.05倍，直到开孔的直径等于气体分布管的直径。不同直径的气体分布管3上的开孔交错布置。
预分布器2的最外部直径为进料管直径的0.6倍，预分布器2的最外部直径为中间出气管6直径的1.13倍。
中间出气管6靠近进料管一端，开孔率为30%；中间出气管6靠近吸附塔直径处开开孔率为40%。
气体分布管3的直径为预分布器2外圈直径的10%，外圈气体分布管的直径是相邻内圈分布管直径1.1倍。
气体分布管3的开孔上部有圆锥顶盖，圆锥顶盖由直立短管固定在气体分布管3上，圆锥顶盖与气体分布管3的开孔之间留有供气体进出的空隙。
【实施例4】
净化煤气的方法，包括如下几个步骤：a. 炼焦炉出来的焦炉煤气进入实施例1的吸附塔，下部气体混合空间和下部气体分布层，气体混合均匀，形成物流Ⅰ；
b. 物流Ⅰ进入粗过滤层Ⅲ，脱除粉尘和焦油，形成物流Ⅱ；
c. 物流Ⅱ进入吸水层Ⅳ，脱除焦炉煤气中的部分水份后，形成物流Ⅲ；
d. 物流Ⅲ进入脱硫层Ⅴ，脱除硫化氢、部分芳烃和部分有机硫；形成物流Ⅳ；
e. 物流Ⅳ进入脱芳烃层Ⅵ，脱除剩余部分芳烃和剩余部分有机硫，然后从出料口3离开净化塔。
所述的综合净化塔内含有含有铜改性的Y分子筛类吸附剂，同时脱除掉煤气中的芳烃和硫化物，此处物流中苯浓度小于50mg/m3，萘浓度小于2mg/m3之间，硫化氢浓度小于2mg/m3；净化后的煤气进入压缩机压缩后，送到燃气轮机发电，燃气轮机燃烧后的尾气进入尾气脱硫、脱硝单元，脱除二氧化硫和氮化物后，尾气放空。装置连续运行3个月以上，综合净化塔出口处苯、萘、硫化氢浓度稳定，煤气压缩机也未出现堵管现象，燃机的尾气排放中二氧化硫浓度小于7mg/m3。
【实施例5】
如附图1所示，煤气净化吸附塔，包括壳体1、进料口2、出料口3、排污口4卸料孔5、装料孔6、吸附剂支撑板7和温度计套管8组成；进料口2位于壳体1的下部侧面，排污口4位于壳体1的下部正中间位置，吸附剂支撑板7位于壳体1内部的进料口的上部；卸料孔5位于吸附剂支撑板7上部壳体1的侧边；温度计套管8位于壳体1的侧方中间位置，出料口3位于壳体1的上封头正中间位置，装料孔6位于壳体1的上封头上部，出料口3的旁边；壳体1内部包含有不同的填料层，吸附剂支撑板7上部装填有瓷球，形成下部气体分布层Ⅱ，瓷球上部装填有阻挡粉尘和焦油的活性炭，形成粗过滤层Ⅲ，活性炭上部装有吸水的13X分子筛，形成吸水层Ⅳ，13X分子筛上部装有脱硫填料C，形成脱硫层，脱硫填料C为ZSM-5分子筛类吸附剂。
【实施例6】
如附图1所示，煤气净化吸附塔，包括壳体1、进料口2、出料口3、排污口4卸料孔5、装料孔6、吸附剂支撑板7和温度计套管8组成；进料口2位于壳体1的下部侧面，排污口4位于壳体1的下部正中间位置，吸附剂支撑板7位于壳体1内部的进料口的上部；卸料孔5位于吸附剂支撑板7上部壳体1的侧边；温度计套管8位于壳体1的侧方中间位置，出料口3位于壳体1的上封头正中间位置，装料孔6位于壳体1的上封头上部，出料口3的旁边；壳体1内部包含有不同的填料层，吸附剂支撑板7上部装填有瓷球，形成下部气体分布层Ⅱ，瓷球上部装填有阻挡粉尘和焦油的活性炭，形成粗过滤层Ⅲ，活性炭上部装有吸水的13X分子筛，形成吸水层Ⅳ，13X分子筛上部装有脱硫填料C，形成脱硫层，脱硫填料C为ZSM-5分子筛类吸附剂。填料C上部还装有脱芳烃的填料D，形成脱芳烃层Ⅵ，其中，填料D为丝光沸石吸附剂。
炼焦炉出来的焦炉煤气进入吸附塔，所述的吸附塔内含有ZSM分子筛类吸附剂，同时脱除掉煤气中的芳烃和硫化物，此处物流中苯浓度小于50mg/m3，萘浓度小于2mg/m3之间，硫化氢浓度小于2mg/m3；净化后的煤气进入压缩机压缩后，送到燃气轮机发电，燃气轮机燃烧后的尾气进入尾气脱硫、脱硝单元，脱除二氧化硫和氮化物后，尾气放空。装置连续运行3个月以上，综合净化塔出口处苯、萘、硫化氢浓度稳定，煤气压缩机也未出现堵管现象，燃机的尾气排放中二氧化硫浓度小于7mg/m3。
【实施例7】
如附图1所示，煤气净化吸附塔，包括壳体1、进料口2、出料口3、排污口4卸料孔5、装料孔6、吸附剂支撑板7和温度计套管8组成；进料口2位于壳体1的下部侧面，排污口4位于壳体1的下部正中间位置，吸附剂支撑板7位于壳体1内部的进料口的上部；卸料孔5位于吸附剂支撑板7上部壳体1的侧边；温度计套管8位于壳体1的侧方中间位置，出料口3位于壳体1的上封头正中间位置，装料孔6位于壳体1的上封头上部，出料口3的旁边；壳体1内部包含有不同的填料层，吸附剂支撑板7上部装填有瓷球，形成下部气体分布层Ⅱ，瓷球上部装填有阻挡粉尘和焦油的活性炭，形成粗过滤层Ⅲ，活性炭上部装有吸水的13X分子筛，形成吸水层Ⅳ，13X分子筛上部装有脱硫填料C，形成脱硫层，脱硫填料C为ZSM-5分子筛类吸附剂。填料C上部还装有脱芳烃的填料D，形成脱芳烃层Ⅵ，其中，填料D为丝光沸石吸附剂。煤气通过上部气体分布层Ⅶ和上部气体混合空间Ⅷ。吸附塔的高度和直径的比例为6；吸附剂支撑板7上面有不同直径的开孔，开孔率为30%，N1为大直径孔，N2为小直径孔，大直径孔占开孔面积的40%，小直径孔占开孔面积的60%。
采用上述的吸附塔塔，同时脱除掉煤气中的芳烃和硫化物，甲苯、二甲苯、乙苯、三甲苯、萘、蒽、菎中的浓度小于1 mg/m3之间；硫化氢、二氧化硫、硫醇、硫醚、噻吩、甲基硫醇、甲基硫醚中的浓度小于1 mg/m3之间。
装置连续运行3个月以上，综合吸附塔出口处苯、萘、硫化氢浓度稳定，煤气压缩机也未出现堵管现象，燃机的尾气排放中二氧化硫浓度小于5mg/m3。
【实施例8】
净化煤气的方法，包括如下几个步骤：a. 炼焦炉出来的焦炉煤气进入吸附塔下部气体混合空间和下部气体分布层，气体混合均匀，形成物流Ⅰ；
b. 物流Ⅰ进入粗过滤层Ⅲ，脱除粉尘和焦油，形成物流Ⅱ；
c. 物流Ⅱ进入吸水层Ⅳ，脱除焦炉煤气中的部分水份后，形成物流Ⅲ；
d. 物流Ⅲ进入脱硫层Ⅴ，脱除硫化氢、部分芳烃和部分有机硫；形成物流Ⅳ；
e. 物流Ⅳ进入脱芳烃层Ⅵ，脱除剩余部分芳烃和剩余部分有机硫，然后从出料口3离开净化塔。
所述的综合净化塔内含有含有铜改性的Y分子筛类吸附剂，同时脱除掉煤气中的芳烃和硫化物，此处物流中苯浓度小于50mg/m3，萘浓度小于2mg/m3之间，硫化氢浓度小于2mg/m3；净化后的煤气进入压缩机压缩后，送到燃气轮机发电，燃气轮机燃烧后的尾气进入尾气脱硫、脱硝单元，脱除二氧化硫和氮化物后，尾气放空。装置连续运行3个月以上，综合净化塔出口处苯、萘、硫化氢浓度稳定，煤气压缩机也未出现堵管现象，燃机的尾气排放中二氧化硫浓度小于7mg/m3。
【实施例9】
净化煤气的方法，包括如下几个步骤：a. 炼焦炉出来的焦炉煤气进入吸附塔下部气体混合空间和下部气体分布层，气体混合均匀，形成物流Ⅰ；b. 物流Ⅰ进入粗过滤层Ⅲ，脱除粉尘和焦油，形成物流Ⅱ；c. 物流Ⅱ进入吸水层Ⅳ，脱除焦炉煤气中的部分水份后，形成物流Ⅲ；d. 物流Ⅲ进入脱硫层Ⅴ，脱除硫化氢、部分芳烃和部分有机硫；形成物流Ⅳ；e. 物流Ⅳ进入脱芳烃层Ⅵ，脱除剩余部分芳烃和剩余部分有机硫，然后通过脱芳烃层Ⅵ，其中，脱芳烃填料为Y沸石吸附剂，煤气通过上部气体分布层Ⅶ和上部气体混合空间Ⅷ，从出料口3离开净化塔。
上述的综合净化塔内，填料B、填料C、填料D为含有锌改性的ZSM-5分子筛类吸附剂，分子筛硅铝摩尔比为600，同时脱除掉煤气中的芳烃和硫化物，甲苯、二甲苯、乙苯、三甲苯、萘、蒽、菎中的浓度小于1 mg/m3之间；硫化氢、二氧化硫、硫醇、硫醚、噻吩、甲基硫醇、甲基硫醚中的浓度小于1 mg/m3之间。装置连续运行3个月以上，综合净化塔出口处苯、萘、硫化氢浓度稳定，煤气压缩机也未出现堵管现象，燃机的尾气排放中二氧化硫浓度小于5mg/m3。
【实施例10】
炼焦炉出来的焦炉煤气进入粗脱苯单元，粗脱苯后形成物流Ⅰ，其中物流Ⅰ中苯浓度在1000～3500mg/m3之间，萘浓度在200～500mg/m3之间，硫化氢浓度在100～500mg/m3之间；物流Ⅰ进入综合净化塔，所述的综合净化塔内含有铜改性的ZSM-5分子筛和锌改性的Y分子筛类吸附剂，同时脱除掉煤气中的芳烃和硫化物，形成物流Ⅱ，物流Ⅱ中苯浓度小于60mg/m3，萘浓度小于1 mg/m3之间，硫化氢浓度小于1mg/m3；物流Ⅱ进入压缩机压缩后，送到燃气轮机发电，装置连续运行3个月以上，综合净化塔出口处苯、萘、硫化氢浓度稳定，煤气压缩机也未出现堵管现象，燃机的尾气排放中二氧化硫浓度小于5mg/m3。
【实施例11】
炼焦炉出来的焦炉煤气进入粗脱苯单元，然后进入粗脱硫单元，粗脱苯粗脱硫后物流中苯浓度在1000～3000mg/m3之间，萘浓度在200～400mg/m3之间，硫化氢浓度在100～400mg/m3之间；物流进入水气分离器，脱除焦炉煤气中的部分液态水分后，进入综合净化塔，所述的综合净化塔内含有铜改性的ZSM-5分子筛和锌改性的Y分子筛类吸附剂，其中ZSM-5分子筛的硅铝摩尔比400，Y分子筛的硅铝摩尔比大于100。吸附剂同时脱除掉煤气中的芳烃和硫化物，此处物流中苯浓度小于50mg/m3，萘浓度小于2mg/m3之间，硫化氢浓度小于2mg/m3；净化后的煤气进入压缩机压缩后，送到燃气轮机发电，燃气轮机燃烧后的尾气进入尾气脱硫、脱硝单元，脱除二氧化硫和氮化物后，尾气放空。装置连续运行3个月以上，综合净化塔出口处苯、萘、硫化氢浓度稳定，煤气压缩机也未出现堵管现象，燃机的尾气排放中二氧化硫浓度小于5mg/m3。
【实施例12】
炼焦炉出来的焦炉煤气进入粗脱苯单元，粗脱苯后形成物流Ⅰ，所述的粗脱苯单元采用甲醇溶剂萃取的方法，脱除煤气中部分的苯，其中物流Ⅰ中苯浓度在1000～4000mg/m3之间，萘浓度在200～500mg/m3之间；物流Ⅰ进入粗脱硫单元，粗脱硫单元采用石灰石脱硫剂脱除煤气中部分的硫化氢，粗脱硫后形成物流Ⅱ，其中物流Ⅱ硫化氢浓度在100～500mg/m3之间；物流Ⅱ进入水气分离器，脱除焦炉煤气中的部分液态水分后，形成物流Ⅲ；物流Ⅲ进入综合净化塔，所述的综合净化塔内含有ZSM-5分子筛类吸附剂，同时脱除掉煤气中的芳烃和硫化物，形成物流Ⅳ，其中，物流Ⅳ中苯浓度小于100mg/m3，萘浓度小于4 mg/m3之间，硫化氢浓度小于4mg/m3；物流Ⅳ进入压缩机压缩后，送到燃气轮机燃烧发电，燃气轮机燃烧后的尾气，形成物流Ⅴ；物流Ⅴ进入尾气脱硫、脱硝单元，脱除二氧化硫和氮化物后，尾气形成物流Ⅵ放空。
上述的综合净化塔内含有锌改性的ZSM-5分子筛类吸附剂，分子筛硅铝摩尔比为600，同时脱除掉煤气中的芳烃和硫化物，甲苯、二甲苯、乙苯、三甲苯、萘、蒽、菎中的浓度小于1 mg/m3之间；硫化氢、二氧化硫、硫醇、硫醚、噻吩、甲基硫醇、甲基硫醚中的浓度小于1mg/m3之间。装置连续运行3个月以上，综合净化塔出口处苯、萘、硫化氢浓度稳定，煤气压缩机也未出现堵管现象，燃机的尾气排放中二氧化硫浓度小于5mg/m3。
【实施例13】
炼焦炉出来的焦炉煤气进入粗脱苯单元，然后进入粗脱硫单元，粗脱苯粗脱硫后物流中苯浓度在1000～3000mg/m3之间，萘浓度在200～400mg/m3之间，硫化氢浓度在100～400mg/m3之间；物流进入水气分离器，脱除焦炉煤气中的部分液态水分后，进入综合净化塔，所述的综合净化塔内含有铜改性的ZSM-5分子筛和锌改性的Y分子筛类吸附剂，其中ZSM-5分子筛的硅铝摩尔比400，Y分子筛的硅铝摩尔比大于100。吸附剂同时脱除掉煤气中的芳烃和硫化物，此处物流中苯浓度小于50mg/m3，萘浓度小于2mg/m3之间，硫化氢浓度小于2mg/m3；净化后的煤气进入压缩机压缩后，送到燃气轮机发电，燃气轮机燃烧后的尾气进入尾气脱硫、脱硝单元，脱除二氧化硫和氮化物后，尾气放空。装置连续运行3个月以上，综合净化塔出口处苯、萘、硫化氢浓度稳定，煤气压缩机也未出现堵管现象，燃机的尾气排放中二氧化硫浓度小于5mg/m3。
综合吸附塔内的吸附剂吸附一星期后，采用净化后的煤气在170℃再生，再生12小时后，冷吹到室温，继续使用，吸附剂的吸附性能稳定，物流Ⅱ中苯浓度小于50mg/m3，萘浓度小于2mg/m3之间，硫化氢浓度小于2mg/m3。
【比较例1】
按照实施例1所述的吸附塔，只是采用活性炭吸附剂，运行10个小时后，出口取样分析，苯浓度在2000mg/m3，萘浓度在200mg/m3，硫化氢浓度在300mg/m3。
显然，采用本发明的吸附塔，有效的吸附了苯、萘、硫化氢、氨气、焦油、氰化氢、甲苯、二甲苯、乙苯、三甲苯、萘、蒽、菎、二氧化硫、硫醇、硫醚、噻吩、甲基硫醇、甲和基硫醚，保证了净化后的煤气干净，保证了发电系统的正常运行。
Claims (10)
1.一种煤气净化吸附塔，包括壳体（1）、进料口（2）、出料口（3）、排污口（4）卸料孔（5）、装料孔（6）、吸附剂支撑板（7）和温度计套管（8）组成；进料口（2）位于壳体（1）的下部侧面，排污口（4）位于壳体（1）的下部正中间位置，吸附剂支撑板（7）位于壳体（1）内部的进料口的上部；卸料孔（5）位于吸附剂支撑板（7）上部壳体（1）的侧边；温度计套管（8）位于壳体（1）的侧方中间位置，出料口（3）位于壳体（1）的上封头正中间位置，装料孔（6）位于壳体（1）的上封头上部出料口（3）的旁边；
壳体（1）内下部含有气体分布器（9），所述的气体分布器（9）含有预分布器，气体分布器通过预分布器和进料口（2）连接；壳体（1）内部包含有不同的填料层，吸附剂支撑板（7）上部装填有瓷球，形成下部气体分布层（Ⅱ），瓷球上部装填有阻挡粉尘和焦油的填料A，形成粗过滤层（Ⅲ），填料A上部装有吸水的填料B，形成吸水层（Ⅳ），填料B上部装有脱硫填料C，形成脱硫层（Ⅴ），其中填料C为分子筛吸附剂，所述的分子筛类吸附剂中含有元素周期表中第ⅠA、ⅡA、ⅤA、ⅠB、ⅡB、ⅢB、ⅣB、ⅤB、ⅥB、ⅦB或第Ⅷ族元素中的至少一种元素。
2.根据权利要求1所述的煤气净化吸附塔，其特征在于填料C上部还装有脱芳烃的填料D，形成脱芳烃层（Ⅵ），其中，填料D为分子筛吸附剂，所述的分子筛选自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、SAPO型分子筛、MCM-22、MCM-49、MCM-56、ZSM-5/丝光沸石、ZSM-5/β沸石、ZSM-5/Y、MCM-22/丝光沸石、ZSM-5/Magadiite、ZSM-5/β沸石/丝光沸石、ZSM-5/β沸石/Y沸石或ZSM-5/Y沸石/丝光沸石中的至少一种。
3.根据权利要求2所述的煤气净化吸附塔，其特征在于填料D上部还装有瓷球，形成上部气体分布层（Ⅶ）。
4.根据权利要求3所述的煤气净化吸附塔，其特征在于上部气体分布层（Ⅵ）上部还有上部气体混合空间（Ⅷ）。
5.根据权利要求1所述的煤气净化吸附塔，其特征在于吸附剂支撑板（7）下部和壳体（1）的下封头之间还具有下部气体混合空间（Ⅰ）。
6.根据权利要求1所述的煤气净化吸附塔，其特征在于吸附塔的高度和直径的比例大于5；吸附剂支撑板（7）上面有不同直径的开孔，开孔率为20%~70%，N1为大直径孔，N2为小直径孔。
7.根据权利要求4所述的煤气净化吸附塔，其特征在于吸附塔的下部气体分布层（Ⅱ）高度为50~500mm，上部气体分布层（Ⅶ）的高度为50~500mm。
8.根据权利要求1所述的煤气净化吸附塔，其特征在于填料C为分子筛吸附剂，所述的分子筛选自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、SAPO型分子筛、MCM-22、MCM-49、MCM-56、ZSM-5/丝光沸石、ZSM-5/β沸石、ZSM-5/Y、MCM-22/丝光沸石、ZSM-5/Magadiite、ZSM-5/β沸石/丝光沸石、ZSM-5/β沸石/Y沸石或ZSM-5/Y沸石/丝光沸石中的至少一种。
9.根据权利要求1所述的煤气净化吸附塔，其特征在于其特征在于所述的气体分布器，包括进料管（1）、预分布器（2）、气体分布管（3），预分布器（2）一端连接进料管，另一端深入吸附塔的内部，预分布器（2）包括环形间隙（5）和中间出气管（6），中间出气管（6）靠近吸附塔直径处开有圆孔，气体分布管（3）连接在预分布器（2）上，和环形间隙（5）贯通；气体分布管（3）上包含圆形开孔（7）。
10.采用权利要求1所述的煤气净化吸附塔净化煤气的方法，包括如下几个步骤：
a. 炼焦炉出来的焦炉煤气进入吸附塔下部气体混合空间和下部气体分布层，气体混合均匀，形成物流Ⅰ；
b. 物流Ⅰ进入粗过滤层（Ⅲ），脱除粉尘和焦油，形成物流Ⅱ；
c. 物流Ⅱ进入吸水层（Ⅳ），脱除焦炉煤气中的部分水份后，形成物流Ⅲ；
d. 物流Ⅲ进入脱硫层（Ⅴ），脱除硫化氢、部分芳烃和部分有机硫；形成物流Ⅳ；
e. 物流Ⅳ进入脱芳烃层（Ⅵ），脱除剩余部分芳烃和剩余部分有机硫，然后从出料口（3）离开净化塔。
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