CN110467944A - 高炉煤气水解塔 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种高炉煤气水解塔，它由一级水解塔、二级水解塔和塔间连接管道构成；一级水解塔和二级水解塔并排设置，一级水解塔的底部设有高炉煤气进口，二级水解塔的上部设有高炉煤气出口；塔间连接管道的一端与一级水解塔的顶部气体出口相通，其另一端从二级水解塔的顶部穿入直插至二级水解塔的底部。一级水解塔和二级水解塔的中部均设有催化剂层。高炉煤气从一级水解塔底部进入，穿过一级水解塔中部的催化剂层，完成第一次脱硫处理后，经塔间连接管道进入二级水解塔的底部，再次穿过二级水解塔中部的催化剂层，完成第二次脱硫处理后，从二级水解塔的上部高炉煤气出口输出。本发明可有效地解决高炉煤气脱硫，实现高炉煤气燃烧后达标排放。
Description
技术领域
本发明涉及一种可有效地水解催化高炉煤气中COS的高炉煤气水解塔。该高炉煤气水解塔应用于炼铁厂高炉煤气脱硫工艺中，是目前解决高炉煤气精脱硫的关键设备之一。
背景技术
高炉煤气是高炉炼铁生产过程中副产的可燃气体，其产量大，用途广泛，可作为电厂锅炉、炼铁厂热风炉、炼钢厂加热炉的燃料。高炉煤气的主要成份是CO、CO2、N2和少量的COS、 H2S、Cl-等。
由于目前高炉炼铁过程中产生的高炉煤气未经脱硫处理直接作为电厂锅炉、炼铁厂热风炉、炼钢厂加热炉的燃料使用，故，导致电厂锅炉、炼铁厂热风炉、炼钢厂加热炉的烟气排放中SO2含量均达不到国家超净排放要求，通常其排放的烟气中SO2含量大于50mg/m3，有的生产厂排放的烟气中SO2的含量甚至高达250mg/m3以上。
目前，国内还没有一座高炉煤气脱硫装置在运营使用。由于高炉煤气中的硫主要以COS 为主，H2S只占少部分，高炉煤气脱硫的关键是脱除煤气中的COS。传统煤气除硫设备例如填料塔，主要用于脱除其他种类煤气(如焦炉煤气、人工煤气等)中的H2S，其不适合脱除高炉煤气中的COS。
发明内容
鉴于上述原因，本发明的目的是提供一种高炉煤气水解塔，可将高炉煤气中COS水解转化为H2S，实现高炉煤气的真正脱硫。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种高炉煤气水解塔，它由一级水解塔、二级水解塔和塔间连接管道构成；
所述一级水解塔和二级水解塔并排设置，一级水解塔的底部设有高炉煤气进口，二级水解塔的上部设有高炉煤气出口；
所述塔间连接管道的一端与所述一级水解塔的顶部相连通，其另一端从所述二级水解塔的顶部穿入直插至所述二级水解塔的底部；
所述一级水解塔的中部设有催化剂层；所述二级水解塔的中部设有催化剂层；
高炉煤气从所述一级水解塔底部进入，穿过所述一级水解塔中部的催化剂层，完成第一次脱硫处理后，经所述塔间连接管道进入所述二级水解塔的底部，再次穿过所述二级水解塔中部的催化剂层，完成第二次脱硫处理后，从所述二级水解塔的上部高炉煤气出口输出。
在本发明较佳实施例中，
所述催化剂层为以活性炭或活性焦或TiO2或Zr2O3为基体的水解催化剂；所述催化剂层的空速为3000-5000h-。
在本发明较佳实施例中，在所述一级水解塔内催化剂层的底部设有卸料口，在催化剂层的顶部设有带有通气孔的填料压盖；在所述二级水解塔催化剂层的底部设有卸料口，在催化剂层的顶部设有带有通气孔的填料压盖。
在本发明较佳实施例中，在所述二级水解塔高炉煤气出口的下方设有一分离器。
在本发明较佳实施例中，在所述一级水解塔内，与高炉煤气进口相连的管道的端部处设有向下的斜切口。
在本发明较佳实施例中，在所述一级水解塔和二级水解塔的底部分别设有排污口和吹扫口。
附图说明
图1是本发明高炉煤气水解塔结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的结构及特征进行详细说明。需要说明的是，可以对此处公开的实施例做出各种修改，因此，说明书中公开的实施例不应该视为对本发明的限制，而仅是作为实施例的范例，其目的是使本发明的特征显而易见。
如图1所示，本发明提供的高炉煤气水解塔由一级水解塔1、二级水解塔2和塔间连接管道3构成；一级水解塔1和二级水解塔2并排设置，一级水解塔1的底部设有高炉煤气进口11，二级水解塔2的上部设有高炉煤气出口21；塔间连接管道3的一端与一级水解塔1的顶部相连通，其另一端从二级水解塔2的顶部穿入直插至二级水解塔2的底部。
高炉煤气从一级水解塔1底部进入一级粗脱塔，穿过一级水解塔中部的催化剂层，完成第一次脱硫处理后，经塔间连接管道3进入二级水解塔2的底部，再次穿过二级水解塔中部的催化剂层，完成第二次脱硫处理后，从二级水解塔的上部高炉煤气出口输出。
如图1所示，一级水解塔1的底部设有高炉煤气进口11，在一级水解塔的中部设有固态催化剂层12，在固态催化剂层的底部设有卸料口13，在固态催化剂层的顶部设有带有通气孔的填料压盖14，防止高炉煤气自塔底向塔顶移动时将固态催化剂吹起，在固态催化剂层的上方设有装料口/检修口15。
同理，如图1所示，二级水解塔2的中部也设有固态催化剂层22。在固态催化剂层的底部设有卸料口23，在固态催化剂层的顶部设有带有通气孔的填料压盖24，防止高炉煤气自塔底向塔顶移动时将固态催化剂吹起，在固态催化剂层的上方设有装料口/检修口25。
为使高炉煤气中的COS充分水解转化成H2S，本发明设计了两级水解转化塔，如图1所示，经过一级水解塔脱硫处理后的高炉煤气经塔间连接管道3从二级水解塔2的底部进入二级水解塔，再经过二级水解塔的催化剂层22进行再次脱硫处理后，从二级水解塔2上部的高炉煤气出口21输出。
由于高炉煤气中的硫主要以COS为主，H2S只占少部分，H2S中的S可以通过喷淋含碱水的方式去除，COS中的S通过喷淋含碱水的方式去除效果不好，所以，高炉煤气脱硫的关键是脱除煤气中的COS。众所周知，高炉煤气中含有一定的水分，因此，本发明将高炉煤气通入高炉煤气水解塔，在水解塔内催化剂的作用下，使高炉煤气中的COS与水在催化剂的作用下发生水解转化反应：COS+H2O＝H2S+CO2，将COS水解转化为H2S。由于H2S中的S 可以通过喷淋含碱水的方式去除，所以，在后续经过其他设备(喷淋碱水)去除H2S，从而达到高炉煤气脱硫的目的。
本发明在水解塔中，装有水解催化剂，该水解催化剂为以活性炭或活性焦或TiO2或Zr2O3为基体的水解催化剂。该催化剂层的空速为3000-5000h-。经试验，其脱硫转化效率高达92％以上。
为方便设备检修，如图1所示，本发明在一级水解塔1和二级水解塔2的底部设有排污口16、26，以及吹扫口17、27。在塔间连接管道3上设有煤气放散装置4，便于投产及检修时进行气体置换。
如图1所示，本发明二级水解塔2高炉煤气出口21的下方设有一分离器28，该分离器的作用是：避免催化剂随高炉煤气输出，进入高炉煤气后续管道，避免对高炉TRT或调压阀组的影响，确保对现有生产工艺不产生影响。
如图1所示，本发明在一级水解塔内，与高炉煤气进口11相连的管道的端部为向下的斜切口18，避免高炉煤气直接冲刷催化剂，造成催化剂损失。
如图1所示，每个塔均设有支座5，用于塔体支撑，方便安装。
构成本发明的一级水解塔和二级水解塔的直径、高度根据要处理的高炉煤气量而设计，通常其直径大概6-7米，高度高于28米，其气密性、承压性、防泄漏设计按照国家设计规范设计即可，在此不再赘述。
本发明具有以下优点：
1、本发明可有效地解决高炉煤气脱硫，实现高炉煤气燃烧后达标排放。
2、本发明对高炉煤气进行前置脱硫，将经过脱硫处理后的高炉煤气再输送给各高炉煤气用户使用，使各高炉煤气用户不必分别添置脱硫设备，节省了大量资金和工业用地。
3、将高炉煤气进行催化，使高炉煤气中COS催化为H2S，简化了高炉煤气脱硫工艺。
4、采用两级水解塔提高了高炉煤气中COS的催化率，尽可能的将COS催化成H2S，水解转化率高。
5、一级水解塔采用下进上出的设计，即使高炉煤气中有少量粉尘，也可被阻挡在下部，减少了粉尘对催化剂的影响，提高了催化剂使用效率和使用寿命；
6、二级水解塔内上部设有分离器，避免催化剂随高炉煤气输出，进入后续管道，避免对高炉TRT或调压阀组的影响，确保对现有生产工艺不产生影响。
7、在一级水解塔和二级水解塔催化剂层上方均设有填料压盖，可有效地避免催化剂被煤气吹起，保证催化剂的整体稳定，造成催化效率下降；
8、一级水解塔脱硫处理后的高炉煤气经塔间连接管道深入到二级水解塔催化剂层下部，避免了煤气直接吹刷催化剂，造成催化剂损失。
最后应说明的是：以上所述的各实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (6)
1.一种高炉煤气水解塔，其特征在于：它由一级水解塔、二级水解塔和塔间连接管道构成；
所述一级水解塔和二级水解塔并排设置，一级水解塔的底部设有高炉煤气进口，二级水解塔的上部设有高炉煤气出口；
所述塔间连接管道的一端与所述一级水解塔的顶部相连通，其另一端从所述二级水解塔的顶部穿入直插至所述二级水解塔的底部；
所述一级水解塔的中部设有催化剂层；所述二级水解塔的中部设有催化剂层；
高炉煤气从所述一级水解塔底部进入，穿过所述一级水解塔中部的催化剂层，完成第一次脱硫处理后，经所述塔间连接管道进入所述二级水解塔的底部，再次穿过所述二级水解塔中部的催化剂层，完成第二次脱硫处理后，从所述二级水解塔的上部高炉煤气出口输出。
2.根据权利要求1所述的高炉煤气水解塔，其特征在于：所述催化剂层为以活性炭或活性焦或TiO2或Zr2O3为基体的水解催化剂；所述催化剂层的空速为3000-5000h-。
3.根据权利要求2所述的高炉煤气水解塔，其特征在于：在所述一级水解塔内催化剂层的底部设有卸料口，在催化剂层的顶部设有带有通气孔的填料压盖；
在所述二级水解塔催化剂层的底部设有卸料口，在催化剂层的顶部设有带有通气孔的填料压盖。
4.根据权利要求3所述的高炉煤气水解塔，其特征在于：在所述二级水解塔高炉煤气出口的下方设有一分离器。
5.根据权利要求4所述的高炉煤气水解塔，其特征在于：在所述一级水解塔内，与高炉煤气进口相连的管道的端部处设有向下的斜切口。
6.根据权利要求5所述的高炉煤气水解塔，其特征在于：在所述一级水解塔和二级水解塔的底部分别设有排污口和吹扫口。
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