CN110903860A - 一种焦炉荒煤气与焦炭偶合深度脱硫系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种焦炉荒煤气与焦炭偶合深度脱硫系统及方法，属于焦化技术领域，通过设置高温焦炭加氢反应器，无需另外加氢，利用荒煤气自身富含的H2即可完成焦炭的加氢反应，从而将焦炭中的硫转移至煤气中；通过设置催化加氢反应器，采用催化剂使荒煤气的有机硫接近完全转化为H2S，从源头高效深度脱除焦炉煤气中有机硫和无机硫，从而大大降低焦化苯产品和焦炭的硫含量，提高苯产品和焦炭质量，并减轻后续精脱硫的负荷与难度。

Description

一种焦炉荒煤气与焦炭偶合深度脱硫系统及方法
技术领域
本发明属于焦化技术领域，具体涉及一种焦炉荒煤气与焦炭偶合深度脱硫系统及方法。
背景技术
随着我国钢铁工业的快速发展，优质炼焦煤资源越来越短缺。而在炼焦煤资源中，硫份超过1.5％的炼焦用煤超过25％，国内炼焦煤硫份以年轻的低变质的气煤和1/3焦煤最低(1％以下)，而变质程度较高的年老气煤、肥煤和焦煤含硫份相对较高。为扩大焦煤资源和降低炼焦成本，越来越多的焦化企业不得不采用硫含量较高的炼焦煤，而由此产生的后果就是：(1)煤气中硫含量变高，造成多家企业焦化苯产品中硫含量超标，影响苯产品的价格和销售。同时，增加煤气精脱硫和环保治理负荷，成本增高。(2)焦炭中硫含量变高，降低了焦炭质量，增加炼铁成本和环保治理负荷。
焦炉煤气中含有的绝大部分无机硫和极少部分的有机硫可在焦化厂的湿法脱硫时脱掉，而大部分有机硫只能够采用干法脱除，造成精脱硫工艺长，负荷高，难度大。干法脱除有机硫的四种方法，分别为吸收法、热解法、水解法、加氢转化法，其中目前国内外主要采用水解法和加氢转化法。但是，目前的精脱硫方法都是在煤气净化工艺之后，因此，在洗苯塔之前的煤气中仍含有大部分有机硫，这是造成焦化苯产品硫超标的根本原因。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术的缺陷，本发明提供一种焦炉荒煤气与焦炭偶合深度脱硫系统，该系统能将焦炭中的硫转入煤气，并从源头高效深度脱除焦炉煤气中有机硫和无机硫。
本发明的另一目的是提供一种上述焦炉荒煤气与焦炭偶合深度脱硫系统的脱硫方法。
技术方案：本发明所述的一种焦炉荒煤气与焦炭偶合深度脱硫系统，包括沿荒煤气移动路径依次设置的高温焦炭加氢反应器、一次除尘器、催化加氢反应器、二次除尘、余热锅炉、循环氨水喷淋塔、气液分离器、煤气横管冷却器以及湿法脱硫塔；所述高温焦炭加氢反应器采用竖式连续进出料反应器，所述催化加氢反应器采用固定床式反应器。
其中，还包括煤气贮槽，所述煤气贮槽设置在所述高温焦炭加氢反应器之前。
对应于上述焦炉荒煤气与焦炭偶合深度脱硫系统，本发明所述的脱硫方法采用的技术方案是：将荒煤气和焦炭送入高温焦炭加氢反应器，使荒煤气中的H2在高温状态下与焦炭发生加氢反应，使焦炭中的无机硫和有机硫转化为H2S及气相有机硫，析出进入荒煤气；接着将荒煤气经一次除尘器后送入催化加氢反应器，使荒煤气在催化剂作用下自身发生加氢反应，荒煤气中气相有机硫转化为H2S；然后经二次除尘器后送入余热锅炉换热，换热后的荒煤气经循环氨水喷淋塔冷却，并经过气液分离器分离后，进入煤气横管冷却器进一步降温，最后进入湿法脱硫塔，深度脱除煤气中的H2S。
作为优选，荒煤气从炭化室通过对应的上升管汇入集气管中，然后从集气管汇集至煤气贮槽内，并在煤气贮槽内稳定煤气量、压力和组份。
作为优选，送入所述高温焦炭加氢反应器的荒煤气中H2质量百分比含量在40％以上。
作为优选，所述高温焦炭加氢反应器的荒煤气入口温度控制在650～900℃。
作为优选，所述高温焦炭加氢反应器的焦炭入口温度控制在950～1050℃。
作为优选，所述催化加氢反应器采用Pt-Ni-Mo-Fe-Zn基复合型催化剂。
作为优选，所述催化加氢反应器的荒煤气入口温度控制在在650～1000℃。
作为优选，所述湿法脱硫塔中采用负压脱硫工艺深度脱除煤气中的H2S。
有益效果：该系统及其脱硫方法，通过设置高温焦炭加氢反应器，无需另外加氢，利用荒煤气自身富含的H2即可完成焦炭的加氢反应，从而将焦炭中的硫转移至煤气中；通过设置催化加氢反应器，采用催化剂使荒煤气的有机硫接近完全转化为H2S，从源头高效深度脱除焦炉煤气中有机硫和无机硫，从而大大降低焦化苯产品和焦炭的硫含量，提高苯产品和焦炭质量，并减轻后续精脱硫的负荷与难度。在焦炭转移至高温焦炭加氢反应器的过程中，焦炭粒度变小，粒度分布更加均匀，有利于气固加氢反应；高温焦炭加氢反应器也能够作为过滤器过滤荒煤气中夹带的少量煤粉，使煤粉进一步完全热解；同时，高温焦炭在加氢反应器中起到闷炉和整粒作用，荒煤气中富含的CH4等低级烃裂解，产生少量的炭黑附着在焦炭孔隙中，起到了覆膜作用，可以降低焦炭的反应性，提高焦炭的反应后强度。此外，通过将荒煤气引出，可以解决焦炉本身有限的承载、空间以及安全性限制，使原上升管荒煤气余热利用变的更加容易控制，大大提高了换热效率。
附图说明
图1是本发明焦炉荒煤气与焦炭偶合深度脱硫系统的煤气流程图。
具体实施方式
下面，结合图1以及具体实施例对本发明做进一步详细说明。
对于一组2*55孔JN60－6型6m焦炉顶装焦炉，一座焦炉的炭化室通过上升管汇集到两个集气管，而后两座焦炉四个集气管汇集到煤气贮槽，平衡煤气压力、煤气量和组分。而后进入高温焦炭加氢反应器，该焦炭加氢反应器为竖式连续进出料式装置，整个炉体分为预存段、脱硫段、气体均布段。
进入高温焦炭加氢反应器的荒煤气控制其H2含量在40％以上，入口温度控制在650～900℃。焦炭从炭化室成熟后推出，通过干熄焦罐转运到高温焦炭加氢反应器，并从高温焦炭加氢反应器上部加入，通过下部旋转卸料阀排出，焦炭入口温度控制在950～1050℃。该高温焦炭加氢反应器处理能力为140t/h，高温焦炭与富含氢气的荒煤气发生加氢反应，停留时间约2h，可以脱除焦炭中大部分硫化物硫与有机硫。经脱硫的高温焦炭再转运到干熄焦炉，回收其高温热量。
出高温焦炭加氢反应器的荒煤气进入一次旋风除尘器，除去夹带的焦炭细粉颗粒。而后进入煤气催化加氢反应器，催化加氢反应器为固定床式装置，处理煤气量能力为6万m3/h，采用Pt-Ni-Mo-Fe-Zn基复合型催化剂，荒煤气入口温度控制在650～1000℃，荒煤气中的大量有机硫经催化加氢作用转化为无机H2S。而后荒煤气进入二次旋风除尘器，除去夹带的细碎小颗粒催化剂。
之后，荒煤气进入余热锅炉，部分高温热能转化为高温高压水蒸汽，水蒸汽可供煤气净化车间生产使用，控制荒煤气出口温度在500℃以上，以防止焦油冷凝，从而腐蚀换热管。
再之后，荒煤气进入氨水喷淋塔，采用焦化厂的循环氨水喷淋，将高温荒煤气冷却到80℃左右，焦油氨水冷凝下来，并进入机械化焦油氨水澄清槽。之后，经气液旋风分离器，荒煤气进入HPF脱硫塔，脱除煤气中的无机H2S。
采用本发明工艺后，焦炭中的硫含量可以降低0.2～0.5％，荒煤气中的有机硫可以脱除90％以上，焦化苯产品中的硫含量可以控制在1000mg/kg以下，焦炭质量和苯产品质量得到有效提升。另外，可以回收荒煤气余热30％左右，荒煤气显热回收对荒煤气的后续冷却及处理带来额外增效。

Claims (10)

1.一种焦炉荒煤气与焦炭偶合深度脱硫系统，其特征在于，包括沿荒煤气移动路径依次设置的高温焦炭加氢反应器、一次除尘器、催化加氢反应器、二次除尘、余热锅炉、循环氨水喷淋塔、气液分离器、煤气横管冷却器以及湿法脱硫塔；所述高温焦炭加氢反应器采用竖式连续进出料反应器，所述催化加氢反应器采用固定床式反应器。
2.根据权利要求1所述的焦炉荒煤气与焦炭偶合深度脱硫系统，其特征在于，还包括煤气贮槽，所述煤气贮槽设置在所述高温焦炭加氢反应器之前。
3.一种根据权利提要求1-2任一项所述焦炉荒煤气与焦炭偶合深度脱硫系统的脱硫方法，其特征在于，将荒煤气和焦炭送入高温焦炭加氢反应器，使荒煤气中的H2在高温状态下与焦炭发生加氢反应，使焦炭中的无机硫和有机硫转化为H2S及气相有机硫，析出进入荒煤气；接着将荒煤气经一次除尘器后送入催化加氢反应器，使荒煤气在催化剂作用下自身发生加氢反应，荒煤气中气相有机硫转化为H2S；然后经二次除尘器后送入余热锅炉换热，换热后的荒煤气经循环氨水喷淋塔冷却，并经过气液分离器分离后，进入煤气横管冷却器进一步降温，最后进入湿法脱硫塔，深度脱除煤气中的H2S。
4.根据权利要求3所述的脱硫方法，其特征在于，荒煤气从炭化室通过对应的上升管汇入集气管中，然后从集气管汇集至煤气贮槽内，并在煤气贮槽内稳定煤气量、压力和组份。
5.根据权利要求3或4所述的脱硫方法，其特征在于，送入所述高温焦炭加氢反应器的荒煤气中H2质量百分比含量在40％以上。
6.根据权利要求5所述的脱硫方法，其特征在于，所述高温焦炭加氢反应器的荒煤气入口温度控制在650～900℃。
7.根据权利要求6所述的脱硫方法，其特征在于，所述高温焦炭加氢反应器的焦炭入口温度控制在950～1050℃。
8.根据权利要求3所述的脱硫方法，其特征在于，所述催化加氢反应器采用Pt-Ni-Mo-Fe-Zn基复合型催化剂。
9.根据权利要求8所述的脱硫方法，其特征在于，所述催化加氢反应器的荒煤气入口温度控制在在650～1000℃。
10.根据权利要求3所述的脱硫方法，其特征在于，所述湿法脱硫塔中采用负压脱硫工艺深度脱除煤气中的H2S。
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