CN111500325A - 高炉煤气有机硫水解反应装置 - Google Patents

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冷廷双
赵荣志
张秋林
丁林
汤其生
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Abstract

本发明提供一种高炉煤气有机硫水解反应装置，属于高炉煤气精脱硫技术领域。该装置包括中间烟道、挡流板、入口弯头、入口变径锥、气流均布板、整流格栅、反应器、水解催化剂、内部支撑梁、出口变径锥、出口弯头和声波吹灰器，中间烟道与装置入口弯头连接，挡流板在弯头内部，入口弯头与入口变径锥连接，气流均布板位于入口变径锥内，反应器与入口变径锥连接，整流格栅安装在反应器最上部，内部支撑梁安装在反应器内，催化剂放置在内部支撑梁上部，反应器内放置催化剂，每层催化剂放置间距相等，催化剂上部放置声波吹灰器，反应器通过装置出口变径锥和弯头与外部管道连接，该装置保证了后端煤气用户最终排放烟气实现二氧化硫的超低排放。

Description

高炉煤气有机硫水解反应装置
技术领域
本发明涉及高炉煤气精脱硫技术领域，特别是指一种高炉煤气有机硫水解反应装置。
背景技术
高炉煤气是高炉炼铁过程中产生的可燃气体，可作为燃料，广泛应用于锅炉、高炉热风炉、炼钢加热炉等工序。高炉煤气的主要成份为：CO、CO2、N2和硫化物等，其中硫化物主要以COS、H2S为主。高炉煤气中的总硫含量一般在60-100mg/Nm3，其中有机硫占3/4，无机硫占1/4。无机硫能够通过碱洗很容易从煤气中脱除。
由于对高炉煤气中羰基硫认识较晚，对其成分、含量、危害及其脱除技术一直未引起重视。目前国内没有适用于钢铁行业脱除高炉煤气中羰基硫的技术及相应的工艺装备。在这种情况下，研究羰基硫的反应特性，进而开发一种能够有效转化高炉煤气中羰基硫的工艺装备是十分必要的，其成果将为进一步减少SO2排放提供有效的技术支撑，具有重要的现实意义。
例如中国发明专利：CN110527564A“高炉煤气脱硫塔”,专利所描述的设备是一种煤气碱洗脱设备，一级、二级脱硫塔设有喷枪，喷淋用于脱硫的碱水，这种设备能够脱除煤气中无机硫及脱氯，并不能实现脱除煤气中有机硫。
针对高炉煤气前端有机硫脱硫处理，目前还没有成功案例落地。部分企业在高炉TRT后端设置碱洗设施，煤气经过碱洗后煤气中大部分H2S和氯能够被脱除，有机硫并不能有效脱除。以高炉煤气为燃料的锅炉、热风炉、炼钢加热炉等工序外排烟气要实现超低排放，依旧需要在末端设置烟气净化装置。导致企业烟气净化装置分散、占地大、投资高、运行成本提高，钢铁企业难以接受。
发明内容
本发明为解决目前高炉煤气中有机硫不能有效脱除等问题，提供一种高炉煤气有机硫水解反应装置。
该装置包括中间烟道、挡流板、入口弯头、入口变径锥、气流均布板、整流格栅、反应器、水解催化剂、内部支撑梁、出口变径锥、出口弯头和声波吹灰器，中间烟道与入口弯头连接，挡流板在入口弯头内部，入口弯头与入口变径锥连接，气流均布板位于入口变径锥内，反应器与入口变径锥连接，整流格栅安装在反应器最上部，内部支撑梁安装在反应器内，水解催化剂放置在内部支撑梁上部，反应器内放置多层催化剂，每层催化剂放置间距相等，水解催化剂上部设置声波吹灰器，反应器通过装置最末端的出口变径锥和出口弯头与外部管道连接。
其中，水解催化剂每层间距为1.5-2.8m。
每层水解催化剂上的声波吹灰器个数为2-4台。
整流格栅层数为1层，在整流格栅的作用下，煤气流线与反应器界面呈90°夹角。
挡流板数量为2-4块，长度为0.2-1.5m，宽0.5-3.5m，厚6-12mm。
气流均布板数量为4-8块，长为1-5m，宽为0.5-5m，厚为6-12mm。
声波吹灰器定时运行，将催化剂表面沉积的粉尘吹扫清除。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
本发明结合目前钢铁行业高炉煤气工艺流程，开发一种羰基硫水解反应装置，在不影响TRT发电的基础上，在源头上解决高炉煤气中有机硫难处理的问题。利用TRT发电后硫化氢脱除系统将煤气中总硫控制到一定水平以下，实现钢铁企业高炉煤气在进入下游用户使用前达到深度净化，解决行业内高炉煤气下游用户烟气排放超标问题，相比于末端治理具有更高的优势。并且能够使高炉煤气更高效的与水解催化剂接触，高炉煤气经过催化水解后，煤气中S基本都转化为H2S，再经过碱洗后，煤气中总硫能大大降低，保证了后端煤气用户最终排放烟气能够实现二氧化硫的超低排放。
附图说明
图1为本发明的高炉煤气有机硫水解反应装置的结构示意图。
其中：1-中间烟道，2-挡流板，3-入口弯头，4-入口变径锥，5-气流均布板，6-整流格栅，7-反应器，8-水解催化剂，9-内部支撑梁，10-出口变径锥，11-出口弯头，12-声波吹灰器。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明提供一种高炉煤气有机硫水解反应装置。
如图1所示，该装置包括中间烟道1、挡流板2、入口弯头3、入口变径锥4、气流均布板5、整流格栅6、反应器7、水解催化剂8、内部支撑梁9、出口变径锥10、出口弯头11和声波吹灰器12，中间烟道1与装置入口弯头3连接，挡流板2在入口弯头3内部，入口弯头3与入口变径锥4连接，气流均布板5位于入口变径锥4内，反应器7与入口变径锥4连接，整流格栅6安装在反应器7最上部，内部支撑梁9安装在反应器7内，水解催化剂8放置在内部支撑梁9上部，反应器7内放置多层催化剂，每层催化剂放置间距相等，水解催化剂8上部放置声波吹灰器12，反应器7通过装置最末端的出口变径锥10和出口弯头11与外部管道连接。
一般的，水解催化剂8每层间距为1.5-2.8m。
每层水解催化剂8上的声波吹灰器12个数为2-4台。
整流格栅6用于改变煤气流向角度，层数为1层，在整流格栅6的作用下，煤气流线与反应器7界面呈90°夹角。
挡流板2用于均匀入口煤气流场，数量为2-4块，长度为0.2-1.5m，宽0.5-3.5m，厚6-12mm。
气流均布板5用于均布煤气，使进入反应器煤气在反应器界面呈均匀分布，数量为4-8块，长为1-5m，宽为0.5-5m，厚为6-12mm。
声波吹灰器12定时运行，将催化剂8表面沉积的粉尘吹扫清除。
在具体设计中，高炉煤气经过装置入口进入，在烟道挡流板2、气流均布板5的作用下，均匀分布在反应器7整个界面，在整流格栅6的作用下煤气流线与反应器界面呈90度夹角，煤气沿反应器7方向，逐层通过2-4层水解催化剂8，在水解催化剂8的作用下，煤气中COS与煤气中水蒸气作用最终水解为H2S，通过催化水解后的煤气经过装置后，通过出口弯头11管道与煤气管网连接，声波吹灰器12定时运行，将催化剂8表面沉积的粉尘吹扫清除。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种高炉煤气有机硫水解反应装置，其特征在于：包括中间烟道(1)、挡流板(2)、入口弯头(3)、入口变径锥(4)、气流均布板(5)、整流格栅(6)、反应器(7)、水解催化剂(8)、内部支撑梁(9)、出口变径锥(10)、出口弯头(11)和声波吹灰器(12)，中间烟道(1)与入口弯头(3)连接，挡流板(2)在入口弯头(3)内部，入口弯头(3)与入口变径锥(4)连接，气流均布板(5)位于入口变径锥(4)内，入口变径锥(4)下部接反应器(7)，整流格栅(6)安装在反应器(7)最上部，内部支撑梁(9)安装在反应器(7)内，水解催化剂(8)放置在内部支撑梁(9)上部，反应器(7)内放置不少于一层催化剂，每层催化剂放置间距相等，水解催化剂(8)上部设置声波吹灰器(12)，反应器(7)通过下部的出口变径锥(10)和出口弯头(11)与外部管道连接。
2.根据权利要求1所述的高炉煤气有机硫水解反应装置，其特征在于：所述水解催化剂(8)每层间距为1.5-2.8m。
3.根据权利要求1所述的高炉煤气有机硫水解反应装置，其特征在于：所述水解催化剂(8)每层上的声波吹灰器(12)个数为2-4台。
4.根据权利要求1所述的高炉煤气有机硫水解反应装置，其特征在于：所述整流格栅(6)层数为一层，在整流格栅(6)的作用下，煤气流线与反应器(7)界面呈90°夹角。
5.根据权利要求1所述的高炉煤气有机硫水解反应装置，其特征在于：所述挡流板(2)数量为2-4块，长度为0.2-1.5m，宽0.5-3.5m，厚6-12mm。
6.根据权利要求1所述的高炉煤气有机硫水解反应装置，其特征在于：所述气流均布板(5)数量为4-8块，长为1-5m，宽为0.5-5m，厚为6-12mm。
7.根据权利要求1所述的高炉煤气有机硫水解反应装置，其特征在于：所述声波吹灰器(12)定时运行，将水解催化剂(8)表面沉积的粉尘吹扫清除。
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