CN109181784B - 一种将粗合成气中多组分复杂有机硫转化为硫化氢的装置及工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种将粗合成气中多组分复杂有机硫转化为硫化氢的装置及工艺,所述装置包括高温加氢反应器、低温水解反应器、水汽含量调节组件以及加热组件,所述水汽含量调节组件用于对进入装置中的粗合成气的水汽含量进行控制,所述加热组件用于对进入高温加氢反应器的粗合成气进行加热,所述粗合成气先后经过高温加氢反应器和低温水解反应器进行转化处理。本发明中的粗合成气直接进行有机硫转化,无需预先经过硫化氢脱除处理,简化了全厂流程,其采用高温加氢串低温水解的有机硫转化方式,高温有利于处理噻吩、硫醚、硫醇等复杂有机硫,低温有利于提高有机硫转化平衡反应深度,从而可提高有机硫整体转化率。
Description
技术领域
本发明属于化工技术领域,特别涉及一种将粗合成气中多组分复杂有机硫转化为硫化氢的装置及工艺。
背景技术
随着煤化工产业的发展、焦炉尾气和电石尾气的资源化利用以及环保要求的进一步提高,粗煤气、焦炉尾气、电石尾气等含有多组分复杂有机硫的粗合成气的脱硫净化越发受到重视。粗合成气中的多组分复杂有机硫难以通过常规的净化工艺进行有效脱除,现有粗合成气有机硫脱除工艺大多先湿洗脱除硫化氢,再转化吸附脱除有机硫,其流程复杂,需要消耗大量脱硫吸附剂,并形成含硫废固。
发明内容
本发明的目的在于:针对上述存在的问题,提供了一种能够在无需预先脱除硫化氢的条件下,将粗合成气中多组分复杂有机硫深度转化为硫化氢的装置及工艺。
本发明的技术方案是这样实现的:一种将粗合成气中多组分复杂有机硫转化为硫化氢的装置,其特征在于:包括高温加氢反应器、低温水解反应器、水汽含量调节组件以及加热组件,所述水汽含量调节组件用于对进入装置中的粗合成气的水汽含量进行控制,所述加热组件用于对进入高温加氢反应器的粗合成气进行加热,所述粗合成气先后经过高温加氢反应器和低温水解反应器进行转化处理。
本发明所述的将粗合成气中多组分复杂有机硫转化为硫化氢的装置,其所述加热组件包括第一预热器和第二预热器,所述水汽含量调节组件通过依次布置的第一预热器和第二预热器,与高温加氢反应器的入口连接,所述高温加氢反应器的出口与第二预热器连接,所述第二预热器与低温水解反应器的入口连接,所述低温水解反应器的出口与第一预热器连接。
本发明所述的将粗合成气中多组分复杂有机硫转化为硫化氢的装置,其所述第二预热器与高温加氢反应器的入口之间设置有蒸汽加热器,所述蒸汽加热器通过过热中压蒸汽对高温加氢反应器入口气体进行加热。
本发明所述的将粗合成气中多组分复杂有机硫转化为硫化氢的装置,其所述水汽含量调节组件包括粗合成气冷却器和分离器,所述粗合成气依次经过粗合成气冷却器和分离器调节水汽含量后,进入加热组件。
一种将粗合成气中多组分复杂有机硫转化为硫化氢的工艺,其特征在于:采用高温加氢转化串低温水解转化的工艺,经水汽含量调节组件调节好水汽含量的粗合成气在加热组件加热后,进入高温加氢反应器进行加氢转化,转化后的气体再经过调节水汽含量及温度,进入低温水解反应器进行水解转化,将粗合成气中的有机硫深度转化为H2S;其中,所述高温加氢转化段的操作条件为:操作温度280℃~400℃,氢摩尔含量不低于2%,低温水解反应段的操作条件为:操作温度120℃~230℃,水汽摩尔含量1%~5%。
本发明所述的将粗合成气中多组分复杂有机硫转化为硫化氢的工艺,其所述水汽含量调节组件包括粗合成气冷却器和分离器,进入系统的粗合成气首先通过粗合成气冷却器和分离器分离调节其水汽含量,控制水蒸汽分压不超过0.2MPa。
本发明所述的将粗合成气中多组分复杂有机硫转化为硫化氢的工艺,其调节好水汽含量的粗合成气依次经过第一预热器、第二预热器和蒸汽加热器,利用低温水解反应器的出口气体、高温加氢反应器的出口气体以及过热中压蒸汽,将粗合成气加热至280℃~400℃后,进入高温加氢反应器进行有机硫的加氢反应;从高温加氢反应器送出的粗合成气在经过第二预热器加热入口气体后,喷入工艺水对其进行增湿降温,将温度调节至120℃~230℃,并加入蒸汽将水汽摩尔含量调节至1%~5%后,进入低温水解反应器进行水解反应。
本发明所述的将粗合成气中多组分复杂有机硫转化为硫化氢的工艺,其充分利用系统内反应热量,用于对高温加氢反应器入口气体的加热和低温水解反应器入口气体的增湿,具体为:首先,利用低温水解反应器出口气体对调节好水汽含量的粗合成气进行预热,以回收送出系统的粗合成气的工艺余热;经过低温水解反应器出口气体预热后的粗合成气再利用高温加氢反应器出口高温气体加热至高温加氢反应段入口所需温度后,进入高温加氢反应器进行加氢反应;高温加氢反应器出口气体加热高温加氢反应器入口气体后,喷入工艺水对其降温增湿,并加入适量蒸汽控制合适的水汽含量后,进入低温水解反应器进行水解转化反应。
本发明所述的将粗合成气中多组分复杂有机硫转化为硫化氢的工艺,其当高温加氢反应器内部反应放热不能满足入口加热器温差要求时,在高温加氢反应器入口串联设置蒸汽加热器,采用过热中压蒸汽加热,以保证高温加氢反应器入口温度满足催化剂的使用要求,加热使用后的蒸汽可补入低温水解反应段的入口粗合成气中。
本发明与现有技术相比,具有以下有益效果:
1、本发明中的粗合成气直接进行有机硫转化,无需预先经过硫化氢脱除处理,简化了全厂流程。
2、本发明采用高温加氢串低温水解的有机硫转化方式,高温有利于处理噻吩、硫醚、硫醇等复杂有机硫,低温有利于提高有机硫转化平衡反应深度,从而可提高有机硫整体转化率。
3、本发明根据原料粗合成气中的水含量,在进入高温加氢反应器前设置冷却分水措施,从而降低粗合成气的水汽含量,有利于提高加氢转化反应效果。
4、本发明的低温水解反应器入口设置蒸汽和工艺水加入措施,有利于根据粗合成气中总硫含量和总有机硫转化率要求,灵活调节进入低温水解反应器的温度和水汽含量,保证低温水解转化反应的效果。
5、本发明中通过设置第一预热器、第二预热器和蒸汽加热器,并分别依次利用低温水解反应器出口气体、高温加氢反应器出口气体和过热蒸汽加热进入高温加氢反应器的粗合成气,使装置操作稳定性强,热量得到合理有效的回收利用。
附图说明
图1是本发明的工艺流程示意图。
图中标记:1为高温加氢反应器,2为低温水解反应器,3为第一预热器,4为第二预热器,5为蒸汽加热器,6为粗合成气冷却器,7为分离器。
具体实施方式
下面结合附图,对本发明作详细的说明。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
如图1所示,一种将粗合成气中多组分复杂有机硫转化为硫化氢的装置,包括高温加氢反应器1、低温水解反应器2、水汽含量调节组件以及加热组件,所述水汽含量调节组件用于对进入装置中的粗合成气的水汽含量进行控制,所述加热组件用于对进入高温加氢反应器1的粗合成气进行加热,所述粗合成气先后经过高温加氢反应器1和低温水解反应器2进行转化处理。
在本实施例中,所述加热组件包括第一预热器3和第二预热器4,所述水汽含量调节组件通过依次布置的第一预热器3和第二预热器4,与高温加氢反应器1的入口连接,所述高温加氢反应器1的出口与第二预热器4连接,所述第二预热器4与低温水解反应器2的入口连接,所述低温水解反应器2的出口与第一预热器3连接,所述第二预热器4与高温加氢反应器1的入口之间设置有蒸汽加热器5,所述蒸汽加热器5通过过热中压蒸汽对高温加氢反应器1入口气体进行加热。其中,所述水汽含量调节组件包括粗合成气冷却器6和分离器7,所述粗合成气依次经过粗合成气冷却器6和分离器7调节水汽含量后,进入加热组件。
如图1所示,一种将粗合成气中多组分复杂有机硫转化为硫化氢的工艺,其采用高温加氢转化串低温水解转化的工艺,经水汽含量调节组件调节好水汽含量的粗合成气在加热组件加热后,进入高温加氢反应器1进行加氢转化,转化后的气体再经过调节水汽含量及温度,进入低温水解反应器2进行水解转化,将粗合成气中的有机硫深度转化为H2S,为实现下游装置一次性深度脱硫创造条件。
其中,所述高温加氢转化段的操作条件为:1)高温加氢反应器入口水汽含量:根据粗合成气压力确定,控制水蒸汽分压不超过0.2MPa;2)高温加氢反应器入口温度:根据粗合成气中有机硫的形态及含量、残氧含量、不饱和烃含量等确定,操作温度控制在280℃~400℃之间,氢摩尔含量不低于2%。高温加氢转化主要是将噻吩、硫醚、硫醇等形态复杂的有机硫转化为硫化氢;
所述低温水解反应段的操作条件为:1)低温水解反应器入口水汽含量:根据粗合成气中总硫含量及总有机硫转化率要求确定,水汽摩尔含量控制在1%-5%之间;2)低温水解反应器入口温度:根据粗合成气压力及水汽含量确定,操作温度控制在120℃~230℃之间,压力低、水汽含量低,温度取其区间的较低值,压力高、水汽含量高,温度取其区间的较高值。低温水解转化主要是将平衡转化深度受温度和水汽含量影响较高的羰基硫等有机硫深度转化为硫化氢,从而提高有机硫的总转化率。
在本实施例中,所述水汽含量调节组件包括粗合成气冷却器6和分离器7,进入系统的粗合成气首先通过粗合成气冷却器6和分离器7分离调节其水汽含量,控制水蒸汽分压不超过0.2MPa。
调节好水汽含量的粗合成气依次经过第一预热器3、第二预热器4和蒸汽加热器5,利用低温水解反应器2的出口气体、高温加氢反应器1的出口气体以及过热中压蒸汽,将粗合成气加热至280℃~400℃后,进入高温加氢反应器1进行有机硫的加氢反应,同时可将粗合成气中的残氧转化生成水,对不饱和烃进行加氢饱和;从高温加氢反应器1送出的粗合成气在经过第二预热器4加热入口气体后,喷入工艺水对其进行增湿降温,将温度调节至120℃~230℃,并加入蒸汽将水汽摩尔含量调节至1%~5%后,进入低温水解反应器2进行水解反应,将其中的羰基硫等平衡转化率受温度和水汽含量影响较大的有机硫深度水解转化为硫化氢。
其中,本发明充分利用系统内反应热量,用于高温加氢反应器1入口气体的加热和低温水解反应器2入口气体的增湿,并对蒸汽价值进行梯级利用,具体利用方法为:首先,利用低温水解反应器2出口气体对调节好水汽含量的粗合成气进行预热,以回收送出系统的粗合成气的工艺余热;经过低温水解反应器2出口气体预热后的粗合成气再利用高温加氢反应器1出口高温气体加热至高温加氢反应段入口所需温度后,进入高温加氢反应器1进行加氢反应,当高温加氢反应器1内部反应放热不能满足入口加热器温差要求时,在高温加氢反应器1入口串联设置蒸汽加热器5,采用过热中压蒸汽加热,以保证高温加氢反应器1入口温度满足催化剂的使用要求,加热使用后的蒸汽补入低温水解反应段的入口粗合成气中用于调节粗合成气的水汽含量;高温加氢反应器1出口气体加热低温水解反应器2入口气体后,喷入工艺水对其降温增湿,可根据总硫含量、有机硫转化率要求等,加入适量蒸汽控制合适的水汽含量后,进入低温水解反应器2进行水解转化反应。
本发明先在较低水汽含量和高温条件下加氢转化噻吩、硫醚、硫醇等形态复杂的有机硫,再降温增湿后进行平衡转换率受温度和水汽含量影响较大的羰基硫等有机硫的深度水解转化,以提高有机硫总转化率,经本发明工艺处理后的粗合成气中,噻吩、硫醚、硫醇等形态复杂的有机硫总含量可转化至小于1ppm(摩尔含量),总有机硫含量可以根据需要降低至5ppm(摩尔含量)以下,正常可控制在30ppm(摩尔含量)以下。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种将粗合成气中多组分复杂有机硫转化为硫化氢的装置,其特征在于:包括高温加氢反应器(1)、低温水解反应器(2)、水汽含量调节组件以及加热组件,所述水汽含量调节组件包括粗合成气冷却器(6)和分离器(7),所述粗合成气依次经过粗合成气冷却器(6)和分离器(7)调节水汽含量后,进入加热组件,所述水汽含量调节组件用于对进入装置中的粗合成气的水汽含量进行控制,在进入高温加氢反应器(1)前,降低粗合成气的水汽含量,所述加热组件用于对进入高温加氢反应器(1)的粗合成气进行加热,所述粗合成气先后经过高温加氢反应器(1)和低温水解反应器(2)进行转化处理,即采用高温加氢串低温水解的有机硫转化方式,粗合成气直接进行有机硫转化,无需预先经过硫化氢脱除处理。
2.根据权利要求1所述的将粗合成气中多组分复杂有机硫转化为硫化氢的装置,其特征在于:所述加热组件包括第一预热器(3)和第二预热器(4),所述水汽含量调节组件通过依次布置的第一预热器(3)和第二预热器(4),与高温加氢反应器(1)的入口连接,所述高温加氢反应器(1)的出口与第二预热器(4)连接,所述第二预热器(4)与低温水解反应器(2)的入口连接,所述低温水解反应器(2)的出口与第一预热器(3)连接。
3.根据权利要求2所述的将粗合成气中多组分复杂有机硫转化为硫化氢的装置,其特征在于:所述第二预热器(4)与高温加氢反应器(1)的入口之间设置有蒸汽加热器(5),所述蒸汽加热器(5)通过过热中压蒸汽对高温加氢反应器(1)入口气体进行加热。
4.一种将粗合成气中多组分复杂有机硫转化为硫化氢的工艺,其特征在于:采用高温加氢转化串低温水解转化的工艺,经水汽含量调节组件调节好水汽含量的粗合成气在加热组件加热后,进入高温加氢反应器(1)进行加氢转化,转化后的气体再经过调节水汽含量及温度,进入低温水解反应器(2)进行水解转化,将粗合成气中的有机硫深度转化为H2S,即粗合成气直接进行有机硫转化,无需预先经过硫化氢脱除处理;其中,所述高温加氢转化段的操作条件为:操作温度280℃~400℃,氢摩尔含量不低于2%,低温水解反应段的操作条件为:操作温度120℃~230℃,水汽摩尔含量1%~5%;
所述水汽含量调节组件包括粗合成气冷却器(6)和分离器(7),进入系统的粗合成气首先通过粗合成气冷却器(6)和分离器(7)分离调节其水汽含量,控制水蒸汽分压不超过0.2MPa。
5.根据权利要求4所述的将粗合成气中多组分复杂有机硫转化为硫化氢的工艺,其特征在于:调节好水汽含量的粗合成气依次经过第一预热器(3)、第二预热器(4)和蒸汽加热器(5),利用低温水解反应器(2)的出口气体、高温加氢反应器(1)的出口气体以及过热中压蒸汽,将粗合成气加热至280℃~400℃后,进入高温加氢反应器(1)进行有机硫的加氢反应;从高温加氢反应器(1)送出的粗合成气在经过第二预热器(4)加热入口气体后,喷入工艺水对其进行增湿降温,将温度调节至120℃~230℃,并加入蒸汽将水汽摩尔含量调节至1%~5%后,进入低温水解反应器(2)进行水解反应。
6.根据权利要求5所述的将粗合成气中多组分复杂有机硫转化为硫化氢的工艺,其特征在于:充分利用系统内反应热量,用于对高温加氢反应器(1)入口气体的加热和低温水解反应器(2)入口气体的增湿,具体为:首先,利用低温水解反应器(2)出口气体对调节好水汽含量的粗合成气进行预热,以回收送出系统的粗合成气的工艺余热;经过低温水解反应器(2)出口气体预热后的粗合成气再利用高温加氢反应器(1)出口高温气体加热至高温加氢反应段入口所需温度后,进入高温加氢反应器(1)进行加氢反应;高温加氢反应器(1)出口气体加热高温加氢反应器(1)入口气体后,喷入工艺水对其降温增湿,并加入适量蒸汽控制合适的水汽含量后,进入低温水解反应器(2)进行水解转化反应。
7.根据权利要求6所述的将粗合成气中多组分复杂有机硫转化为硫化氢的工艺,其特征在于:当高温加氢反应器(1)内部反应放热不能满足入口加热器温差要求时,在高温加氢反应器(1)入口串联设置蒸汽加热器(5),采用过热中压蒸汽加热,以保证高温加氢反应器(1)入口温度满足催化剂的使用要求,加热使用后的蒸汽可补入低温水解反应段的入口粗合成气中。
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