CN109251771B - 一种催化剂法脱硫、脱氰的工艺及装置 - Google Patents

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Abstract

一种催化剂法脱硫、脱氰的工艺及装置，装置包括三级脱硫再生塔段、预冷塔段，预冷塔段的煤气出口连接三级脱硫再生塔段的煤气入口，三级脱硫再生塔段的煤气出口通过旋风除雾器连接硫铵工序饱和器。与现有的技术相比，本发明的有益效果是：1)本发明用于填补某钢厂在煤气净化领域的空白，为轧钢系统生产优质板材提供高质量的还原性气体，为能生产出高附加值的板材提供强有力的保障。2)本发明是在湿法脱硫脱氰的基础上，结合工况实际特点开发的一种新型工艺。它具有投资少、脱硫效率高、占地面积小、自动化程度高等特点。3)采用本发明的工艺可以确保净化后煤气H2S、HCH含量在20mg/Nm3以下。

Description

一种催化剂法脱硫、脱氰的工艺及装置
技术领域
本发明涉及炼焦技术领域，尤其涉及一种催化剂法脱硫、脱氰的工艺及装置。
背景技术
焦炉煤气中H2S、HCN含量：～5000mg/Nm3，该含量下焦炉煤气无法被轧钢系统或发电机组使用，严重影响钢材品质，腐蚀发电机系统重要设备。
发明内容
本发明的目的是提供一种催化剂法脱硫、脱氰的工艺及装置，为轧钢系统生产优质板材提供高质量的还原性气体，为能生产出高附加值的板材提供强有力的保障。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种催化剂法脱硫、脱氰的工艺，具体如下：
1)由鼓风机送来约50℃～60℃的煤气，经预冷塔由氨水、冷凝液冷却脱萘后，进一步脱焦油，温度被冷却到28℃～38℃、含萘小于0.5g/m3，然后进入一级脱硫再生塔下部的脱硫段与顶部下来的脱硫液逆流接触，在催化剂的作用下，将煤气中的H2S、HCN吸收在脱硫液中，从一级脱硫再生塔净化后的焦炉煤气进入二级、三级脱硫再生塔，过程同一级再生塔5，使煤气中的H2S含量小于20mg/m3，脱硫后煤气去硫铵工段；
2)预冷塔冷凝工序中：预冷塔塔底槽内的氨水与来自鼓风冷凝工序的氨水在氨水换热器内换热后循环进入预冷塔上部对煤气进行喷洒冷却，然后回落入预冷塔塔底槽中，氨水温度：26℃～36℃；
预冷塔塔底槽内的冷凝液与来自鼓风冷凝工序的冷凝液在冷凝液换热器内换热后循环进入预冷塔下段对煤气进行喷洒冷却，然后回落入预冷塔塔底槽中；冷凝液温度：25℃～35℃；
3)脱硫再生塔脱硫工序中：吸收了H2S、HCN以后的脱硫液通过塔底煤气水封槽由脱硫液循环泵打至脱硫塔上部的再生段喷洒装置，并通过喷射器与空气接触，进行氧化再生，再生后溶液经液位调节器自流到脱硫段循环使用；
催化剂通过加药箱在脱硫循环泵入口加入到脱硫液中，在再生段喷洒装置中还原后参与循环脱硫过程；
再生段槽中脱硫液温度：35℃～45℃；脱硫液指标：PH值8.2～8.7、催化剂浓度40ppm～70ppm、副盐含量≯250g/L、悬浮硫含量≯1.5g/L、挥发氨含量≮3g/L；
4)三级脱硫塔再生段的泡沫进入到泡沫槽的浓缩槽内，清液返回一级脱硫再生塔，泡沫通过螺杆泵打入到熔硫器内；进入熔硫器内的硫泡沫从上至下依次经过熔硫器的换热段、加热段、熔硫段、放硫段，最终产品硫膏在放硫段排出系统外，过滤后的清液由下至上进入沉降罐，最终返回一级脱硫再生塔塔底槽；
熔硫器的加热段带有热电阻、压力变送器、气动调节阀，热电阻测量熔硫器加热段温度，熔硫温度控制在115-135℃，当温度低于规定温度时，气动调节阀开度增大，进入加热段蒸汽量增多，温度升高，压力变送器测量加热段清液压力，当压力高于0.25MPa时，气动调节阀全开向沉降罐放清液；
换热段利用底部返回的高温清液对拟进入加热段的低温清液进行换热，节约蒸汽消耗；
清液在沉降罐内进一步加热净化，最终同样返回一级脱硫再生塔塔底槽循环利用。
一种催化剂法脱硫、脱氰的工艺采用的装置，包括三级脱硫再生塔段、预冷塔段、泡沫槽、熔硫器，预冷塔段的煤气出口连接三级脱硫再生塔段的煤气入口，三级脱硫再生塔段的煤气出口通过旋风除雾器连接硫铵工序饱和器，三级脱硫再生塔段的塔底槽连接泡沫槽，泡沫槽通过螺杆泵连接熔硫器。
所述预冷塔段包括预冷塔、冷凝液换热器、氨水换热器、氨水泵、冷凝液泵，预冷塔底部的氨水槽通过氨水换热器连接预冷塔上段的喷洒装置，循环动力由氨水泵提供；预冷塔底部的冷凝液槽通过冷凝液冷却器、冷凝液换热器连接预冷塔下段的喷洒装置，循环动力由冷凝液泵提供。
所述三级脱硫再生塔段包括三级脱硫再生塔、脱硫循环泵、煤气主管，煤气主管的煤气入口连接预冷塔的煤气出口，煤气主管的煤气出口连接旋风除雾器；三级脱硫再生塔的煤气入口及煤气出口分别通过旁通管道连接煤气主管，在每个旁通管道前端的煤气主管上分别设置有控制阀门，在旁通管道上也分别设有控制阀门；三级脱硫再生塔的塔底槽通过脱硫循环泵连接塔顶的再生段喷洒装置。
所述的再生段喷洒装置包括再生段槽、环形脱硫液管道、环形空气管道、若干个喷射管，环形脱硫液管道的脱硫液入口连接脱硫循环泵，若干个喷射管的下端插入到再生段槽中下部，上端与环形脱硫液管道、环形空气管道连通。
与现有的技术相比，本发明的有益效果是：
1)本发明用于填补某钢厂在煤气净化领域的空白，为轧钢系统生产优质板材提供高质量的还原性气体，为能生产出高附加值的板材提供强有力的保障。
2)本发明是在湿法脱硫脱氰的基础上，结合工况实际特点开发的一种新型工艺。它具有投资少、脱硫效率高、占地面积小、自动化程度高等特点。
3)采用本发明的工艺可以确保净化后煤气H2S、HCH含量在20mg/Nm3以下。
附图说明
图1是本发明一种催化剂法脱硫、脱氰的工艺流程图。
图2是再生段喷洒装置的结构示意图。
图3是再生段喷洒装置的俯视图。
图中：1-氨水换热器、2-氨水、3-液量计、4-预冷塔、5-一级脱硫再生塔、6-液位调节器、7-二级脱硫再生塔、8-三级脱硫再生塔、9-再生段喷洒装置、10-煤气主管、11-泡沫槽、12-旋风除雾器、13-脱硫循环泵、14-塔底槽放散管、15-塔底槽、16-塔底煤气水封槽、17-冷凝液冷却器、18-冷凝液换热器、19-再生段槽、20-喷射管、21-空气入口、22-脱硫液入口、23-环形脱硫液管道、24-环形空气管道、25-冷凝液泵、26-熔硫器、27-压力变送器、28-热电阻。
具体实施方式
下面对本发明的实施方式进一步说明：
一种催化剂法脱硫、脱氰的工艺，具体如下：
1)由鼓风机送来约50℃～60℃的煤气，经预冷塔4由氨水、冷凝液冷却脱萘后，进一步脱焦油，温度被冷却到28℃～38℃、含萘小于0.5g/m3，然后进入一级脱硫再生塔5下部的脱硫段通过填料与顶部下来的脱硫液逆流接触，在催化剂的作用下，将煤气中的H2S、HCN吸收在脱硫液中，从一级脱硫再生塔5净化后的焦炉煤气进入二级、三级脱硫再生塔7、8，过程同一级再生塔5，使煤气中的H2S含量小于20mg/m3，脱硫后煤气去硫铵工段；
2)预冷塔冷凝工序中：预冷塔4塔底槽内的氨水与来自鼓风冷凝工序的氨水在螺旋板氨水换热器1内换热后循环进入预冷塔4上部对煤气进行喷洒冷却，然后回落入预冷塔4塔底槽中，氨水温度：26℃～36℃；
预冷塔4塔底槽内的冷凝液与来自鼓风冷凝工序的冷凝液在螺旋板冷凝液换热器18内换热后循环进入预冷塔4下段对煤气进行喷洒冷却，然后回落入预冷塔4塔底槽中；冷凝液温度：25℃～35℃；
冷凝液氨水循环总量：400m3/h～500m3/h。
3)脱硫再生塔脱硫工序中：吸收了H2S、HCN以后的脱硫液通过塔底煤气水封槽16由脱硫液循环泵13打至脱硫塔上部的再生段喷洒装置9，并通过自吸式喷射管20与空气接触，进行氧化再生，再生后溶液经液位调节器6自流到脱硫段循环使用；
脱硫循环泵13将脱硫液打入脱硫塔塔顶喷射管20喷射过程中形成负压，空气通过喷射管20连接的环形空气管道24进入再生段槽19，对催化剂进行还原；
催化剂通过加药箱在脱硫循环泵13入口加入到脱硫液中，在再生段喷洒装置9中还原后参与循环脱硫过程；
再生段槽19中脱硫液温度：35℃～45℃；脱硫液指标：PH值8.2～8.7、催化剂浓度40ppm～70ppm、副盐含量≯250g/L、悬浮硫含量≯1.5g/L、挥发氨含量≮3g/L、脱硫液循环量：2200m3/h～2600m3/h；
三级脱硫塔出口H2S含量：≯20mg/m3。单台脱硫塔煤气阻力：≯1.5kPa、预冷塔阻力：≯1.5kPa。喷射管20喷射压力：≮0.2MPa。
整个工艺中主要发生的化学反应：
吸收反应：
H2S(气)＝H2S(液)＝HS－+H+
NH3+H2O＝＝＝＝NH4 ++OH－＝NH3H2O
HS－+NH4 +＝NH4HS
NH3H2O+H2S(液)＝＝＝＝NH4HS+H2O
NH3H2O+CO2＝NH4HCO3
NH3H2O+HCN＝＝＝＝NH4CN+H2O
催化反应：
NH4HCO3+NH4HS+(X-1)S＝＝＝＝(NH4)2Sx+CO2+H2O
NH4HS+(NH4)2Sx＝＝＝＝NH4CNS+(NH4)2S(x-1)
NH4HS+NH3H2O+(X-1)S＝(NH4)2Sx+H2O
(NH4)2S(x-1)+S＝＝＝＝(NH4)2Sx
催化再生反应：
NH4HS+1/2O2＝＝＝＝S↓+NH3H2O
(NH4)2S+1/2O2+H2O＝＝＝＝S↓+2NH3H2O
(NH4)2Sx+1/2O2+H2O＝＝＝＝Sx+2NH3H2O
NH4CNS+1/2O2＝＝＝＝NH4CNO+S↓
NH4CNO+3H2O＝＝＝NH3H2O+CO2↑
副反应：
(NH4)2Sx+NH4CN＝＝＝NH4SCN+(NH4)2S(x-1)
2NH4SH+O2＝＝＝2(NH4)2S2O3+H2O
2(NH4)2S2O3+O2＝2(NH4)2SO4+2S↓。
4)三级脱硫再生塔段的泡沫进入到泡沫槽11的浓缩槽内，清液返回一级脱硫再生塔5，泡沫通过螺杆泵打入到熔硫器26内；进入熔硫器26内的硫泡沫从上至下依次经过熔硫器的换热段、加热段、熔硫段、放硫段，最终产品硫膏在放硫段排出系统外，可用于生产工业硫氰酸铵以及复合铵盐。过滤后的清液由下至上进入沉降罐，最终返回一级脱硫再生塔5塔底槽15；
熔硫器26的加热段带有热电阻28、压力变送器27、气动调节阀，热电阻28测量熔硫器26加热段温度，熔硫温度控制在115-135℃，当温度低于规定温度时，气动调节阀开度增大，进入加热段蒸汽量增多，温度升高，压力变送器27测量加热段清液压力，当压力高于0.25MPa时，气动调节阀全开向沉降罐放清液；
换热段利用底部返回的高温清液对拟进入加热段的低温清液进行换热，节约蒸汽消耗；
清液在沉降罐内进一步加热净化，最终同样返回一级脱硫再生塔5塔底槽15循环利用
一种催化剂法脱硫、脱氰的工艺采用的装置，包括三级脱硫再生塔段、预冷塔段、泡沫槽11、熔硫器26，预冷塔段的煤气出口连接三级脱硫再生塔段的煤气入口，三级脱硫再生塔段的煤气出口通过旋风除雾器12连接硫铵工序饱和器，三级脱硫再生塔段的塔底槽15连接泡沫槽11，泡沫槽11通过螺杆泵连接熔硫器26。
所述预冷塔段包括预冷塔4、冷凝液换热器18、氨水换热器1、氨水泵2、冷凝液泵25，预冷塔4底部的氨水槽通过氨水换热器1连接预冷塔4上段的喷洒装置，循环动力由氨水泵2提供；预冷塔4底部的冷凝液槽通过冷凝液冷却器17、冷凝液换热器18连接预冷塔4下段的喷洒装置，循环动力由冷凝液泵25提供。
所述三级脱硫再生塔段包括三级脱硫再生塔、脱硫循环泵13、煤气主管10，煤气主管10的煤气入口连接预冷塔4的煤气出口，煤气主管10的煤气出口连接旋风除雾器12；三级脱硫再生塔的煤气入口及煤气出口分别通过旁通管道连接煤气主管10，在每个旁通管道前端的煤气主管10上分别设置有控制阀门，在旁通管道上也分别设有控制阀门；三级脱硫再生塔的塔底槽15通过脱硫循环泵13连接塔顶的再生段喷洒装置9。
正常工作时，各级脱硫再生塔煤气出口旁通管道前端的煤气主管10的控制阀门关闭，三个脱硫再生塔通过煤气主管道10构成串联结构形式，煤气由一级脱硫再生塔进入二级脱硫再生塔，再由二级脱硫再生塔进入三级脱硫再生塔。当检修时，各旁通管道上的控制阀门关闭，煤气主管道10上的控制阀门开启，煤气由煤气主管道10直接排走，便于脱硫再生塔的分别检修。
所述的再生段喷洒装置9包括再生段槽19、环形脱硫液管道23、环形空气管道24、若干个喷射管20，环形脱硫液管道23的脱硫液入口连接脱硫循环泵13，若干个喷射管20的下端插入到再生段槽19中下部，上端与环形脱硫液管道23、环形空气管道24连通。

Claims (5)

1.一种催化剂法脱硫、脱氰的工艺，其特征在于，具体如下：
1）由鼓风机送来50℃~60℃的煤气，经预冷塔由氨水、冷凝液冷却脱萘后，进一步脱焦油，温度被冷却到28℃~38℃、含萘小于0.5g/m3，然后进入一级脱硫再生塔下部的脱硫段与顶部下来的脱硫液逆流接触，在催化剂的作用下，将煤气中的H2S、HCN吸收在脱硫液中，从一级脱硫再生塔净化后的焦炉煤气进入二级、三级脱硫再生塔，过程同一级脱硫再生塔，使煤气中的H2S含量小于20mg/m3，脱硫后煤气去硫铵工段；
2）预冷塔冷凝工序中：预冷塔塔底槽内的氨水与来自鼓风冷凝工序的氨水在氨水换热器内换热后循环进入预冷塔上部对煤气进行喷洒冷却，然后回落入预冷塔塔底槽中，氨水温度：26℃～36℃；
预冷塔塔底槽内的冷凝液与来自鼓风冷凝工序的冷凝液在冷凝液换热器内换热后循环进入预冷塔下段对煤气进行喷洒冷却，然后回落入预冷塔塔底槽中；冷凝液温度：25℃～35℃；
3）脱硫再生塔脱硫工序中：吸收了H2S、HCN以后的脱硫液通过塔底煤气水封槽由脱硫液循环泵打至脱硫塔上部的再生段喷洒装置，并通过喷射器与空气接触，进行氧化再生，再生后溶液经液位调节器自流到脱硫段循环使用；
催化剂通过加药箱在脱硫循环泵入口加入到脱硫液中，在再生段喷洒装置中还原后参与循环脱硫过程；
再生段槽中脱硫液温度：35℃～45℃；脱硫液指标：PH值8.2～8.7、催化剂浓度40ppm～70ppm、副盐含量≯250g/L、悬浮硫含量≯1.5g/L、挥发氨含量≮3g/L；
4）三级脱硫塔再生段的泡沫进入到泡沫槽的浓缩槽内，清液返回一级脱硫再生塔，泡沫通过螺杆泵打入到熔硫器内；进入熔硫器内的硫泡沫从上至下依次经过熔硫器的换热段、加热段、熔硫段、放硫段，最终产品硫膏在放硫段排出系统外，过滤后的清液由下至上进入沉降罐，最终返回一级脱硫再生塔塔底槽；
熔硫器的加热段带有热电阻、压力变送器、气动调节阀，热电阻测量熔硫器加热段温度，熔硫温度控制在115-135℃，当温度低于规定温度时，气动调节阀开度增大，进入加热段蒸汽量增多，温度升高，压力变送器测量加热段清液压力，当压力高于0.25MPa时，气动调节阀全开向沉降罐放清液；
换热段利用底部返回的高温清液对拟进入加热段的低温清液进行换热，节约蒸汽消耗；
清液在沉降罐内进一步加热净化，最终同样返回一级脱硫再生塔塔底槽循环利用。
2.一种如权利要求1所述的催化剂法脱硫、脱氰的工艺采用的装置，其特征在于，包括三级脱硫再生塔段、预冷塔段、泡沫槽、熔硫器，预冷塔段的煤气出口连接三级脱硫再生塔段的煤气入口，三级脱硫再生塔段的煤气出口通过旋风除雾器连接硫铵工序饱和器，三级脱硫再生塔段的塔底槽连接泡沫槽，泡沫槽通过螺杆泵连接熔硫器。
3.根据权利要求2所述的一种催化剂法脱硫、脱氰的装置，其特征在于，所述预冷塔段包括预冷塔、冷凝液换热器、氨水换热器、氨水泵、冷凝液泵，预冷塔底部的氨水槽通过氨水换热器连接预冷塔上段的喷洒装置，循环动力由氨水泵提供；预冷塔底部的冷凝液槽通过冷凝液冷却器、冷凝液换热器连接预冷塔下段的喷洒装置，循环动力由冷凝液泵提供。
4.根据权利要求2所述的一种催化剂法脱硫、脱氰的装置，其特征在于，所述三级脱硫再生塔段包括三级脱硫再生塔、脱硫循环泵、煤气主管，煤气主管的煤气入口连接预冷塔的煤气出口，煤气主管的煤气出口连接旋风除雾器；三级脱硫再生塔的煤气入口及煤气出口分别通过旁通管道连接煤气主管，在每个旁通管道前端的煤气主管上分别设置有控制阀门，在旁通管道上也分别设有控制阀门；三级脱硫再生塔的塔底槽通过脱硫循环泵连接塔顶的再生段喷洒装置。
5.根据权利要求4所述的一种催化剂法脱硫、脱氰的装置，其特征在于，所述的再生段喷洒装置包括再生段槽、环形脱硫液管道、环形空气管道、若干个喷射管，环形脱硫液管道的脱硫液入口连接脱硫循环泵，若干个喷射管的下端插入到再生段槽中下部，上端与环形脱硫液管道、环形空气管道连通。
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