CN111826214A - 一种高炉煤气全硫脱除的湿法净化装置和工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高炉煤气全硫脱除的湿法净化装置和工艺，所述装置包括催化水解塔、脱硫塔及附属装置；经过除尘及余热余压发电以后的高炉煤气依次经过催化水解塔和脱硫塔；羰基硫(COS)和二硫化碳(CS2)等有机硫在催化水解塔中被催化水解转化成硫化氢(H2S)；通过工艺水箱、碱液储罐及送料系统向脱硫塔中喷淋水和碱性吸收剂，吸收硫化氢(H2S)、二氧化硫(SO2)、氯化氢(HCl)及其他酸性气体，实现了高炉煤气中含硫物质的脱除，从源头解决二氧化硫(SO2)超标问题，同时氯化氢(HCl)的协同脱除在一定程度上控制了煤气管道腐蚀问题。

Description

一种高炉煤气全硫脱除的湿法净化装置和工艺
技术领域
本发明涉及一种高炉煤气全硫脱除的湿法净化装置和工艺，具体涉及一种能实现高炉煤气中COS、CS2、H2S、SO2等含硫物质的脱除以及协同脱除HCl的湿法净化装置和工艺，属于环境保护工程技术领域的污染物控制技术，用于在一套工艺中实现高炉煤气的全硫脱除。
背景技术
高炉煤气作为钢铁企业产量最大的可燃气体，其统计产量高达700-800亿立方米/月。现有高炉煤气净化及后续应用主要是采用袋式除尘去除颗粒物，再经过TRT余压发电后，送往高炉热风炉、轧钢加热炉、煤气发电等用户单元作为燃料使用，但高炉煤气中仍然含有硫、氯等有害物质。随着《关于推进实施钢铁行业超低排放的意见》的颁布，钢铁行业正式进入“超低排放”时代，高炉热风炉、轧钢加热炉、煤气发电等用户均要求燃烧尾气SO2达到超低排放限值，而现有高炉煤气净化流程无法满足SO2控制要求。
目前的技术路线主要包括源头控制和燃烧后的末端治理，如采用末端治理方式，需在多点设置脱硫设施，同时，煤气燃烧后的废气量大，处理设施规模变大；若采用源头控制方式，可以集中治理，处理的煤气量只有燃烧后烟气量的60％左右，因此总投资低，总占地小，运行成本低，管理方便。同时源头治理对管网寿命、燃烧效率都有促进。实施高炉煤气全硫脱除，减少煤气中的硫分，可大大降低末端治理的压力，甚至省掉末端治理设施。
高炉煤气全硫脱除是一种新的技术发展方向，目前单项的有机硫水解技术及干法吸附脱除技术较多，高炉煤气脱氯技术也有相关应用实例，但尚未有高炉煤气全硫脱除技术的报道或者工程案例，因此高炉煤气全硫脱除技术尚属前沿探索阶段。
发明内容
本发明专利的目的在于提供一种能实现高炉煤气全硫脱除的湿法净化装置，优选为一种能实现高炉煤气中COS、CS2、H2S、SO2等含硫物质的脱除以及协同脱除HCl的湿法净化装置，以解决上述技术问题。
本发明涉及一种能实现高炉煤气全硫脱除的湿法净化装置，优选为一种能实现高炉煤气中羰基硫(COS)、二硫化碳(CS2)、硫化氢(H2S)、二氧化硫(SO2)等含硫物质的脱除以及协同脱除氯化氢(HCl)的湿法净化装置，所述湿法净化装置包括催化水解塔(2)、脱硫塔(15)、工艺水箱(21)和碱液储罐(20)；工艺水箱(21)连接脱硫塔(15)，用于将水送入脱硫塔(15)中；碱液储罐(20)连接脱硫塔(15)，用于将碱液送入脱硫塔(15)中；催化水解塔(2)中装填有水解催化剂，用于将从催化水解塔(2)上部通入的高炉煤气进行水解催化，催化水解塔(2)连接脱硫塔(15)下部，用于将经过水解催化处理后的高炉煤气送入脱硫塔(15)进行处理，脱硫塔(15)顶部设有清洁高炉煤气排出口(27)，用于将经过脱硫塔处理的高炉煤气通过清洁高炉煤气排出口(27)排出，送入高炉煤气管网。
其中，所述催化水解塔(2)具有催化水解塔进口烟道、催化水解塔外壳、催化水解塔出口烟道、催化剂支撑网(4)、加料口(3)、卸料口(5)和排污口(6)，催化水解塔外壳顶端连接所述催化水解塔进口烟道，用于将高炉煤气送入催化水解塔(2)，催化水解塔外壳的下端连接催化水解塔出口烟道，催化水解塔出口烟道连接脱硫塔(15)下部，用于将经过水解催化处理后的高炉煤气送入脱硫塔(15)进行处理；催化剂支撑网(4)设置在催化水解塔外壳内，用于支撑水解催化剂；催化水解塔外壳底端设置有排污口(6)；催化水解塔外壳上设置有加料口(3)和卸料口(5)，用于对水解催化剂进行加料和卸料。
其中，催化水解塔外壳上部为圆锥形，中间部分为圆筒形，下部为圆锥形；催化水解塔进口烟道设置上部圆锥形的顶端，排污口(6)设置在下部圆锥形的底端，催化水解塔出口烟道设置下部圆锥形上，并且位于排污口(6)的上部；催化剂支撑网(4)设置在中间圆筒形上。
其中，所述催化剂为蜂窝状、棒状、拉西环状、球状的一种或多种，将高炉煤气中的羰基硫(COS)和二硫化碳(CS2)等有机硫催化水解转化成H2S，催化剂活性组分为Na、K、Fe、Cu、Ni盐中的一种或多种，载体为活性氧化铝、活性炭、堇青石、类水滑石中的一种或多种。5.根据权利要求1-4之一所述的湿法净化装置，其特征在于，催化剂构型为拉西环状的催化剂，在催化水解塔(2)内的催化剂支撑网(4)上由大到小散乱堆积，催化剂装填一定体积，使得催化反应空速为500-4000h-1，烟气流速为0.5-2m/s；优选，使得催化水解塔(2)中，高炉煤气中80％-95％体积分数的羰基硫(COS)和二硫化碳(CS2)被催化转化成H2S。
其中，脱硫塔的高径比控制在2-5，气体流速控制在0.5-3m/s，保证布风均匀；优选高炉煤气入口温度为40-90℃，出口温度控制在20-40℃。
其中，催化水解塔出口烟道连接脱硫塔进口烟道，在脱硫塔进口烟道以上安装第一层循环水喷嘴(11)，以形成喷水层，在喷水层上方设置第二层碱液喷嘴(12)，以形成喷碱层，在喷碱层上方设置除雾器(13)，在除雾器(13)上方设置第三层冲洗水喷嘴(14)，以形成冲洗水层，采用三层喷入的方式能实现吸收液与煤气充分接触，提高物料利用率和硫脱除率；所述喷嘴的类型优选为实心圆锥喷嘴。
其中，脱硫塔的底部优选为圆锥形，脱硫塔的底部设有水封装置(10)，用于承接反应废液，水封装置(10)内设密度计和液位监测仪，脱硫塔的圆锥形底端设有紧急放水口(9)和排污口(8)，下部设有集水池(7)，水封装置(10)侧面引出管道，通过循环水泵(16)与喷水层(11)相连，用于使得部分废液直接返回脱硫塔，重新参与脱硫塔内化学反应过程，提高碱液利用率；水封装置(10)的侧面还连接有排液泵(19)，用于排放部分废液；喷碱层(12)的碱液直接通过碱液泵(17)由碱液储罐(20)供给，当脱硫塔出口硫浓度过高则加大碱液流量；冲洗水层(13)的水直接通过给水泵(18)由工艺水箱(21)供给；设备投运初期首先通过给水泵(18)给整个系统注水，系统运转稳定后关闭给水泵(18)，仅在系统需要补水或者除雾器(13)、碱液喷嘴(12)及循环水喷嘴(11)需要冲洗时开启给水泵(18)。
其中，碱液储罐中的主吸收剂为质量分数为20％-32％的氢氧化钠(NaOH)溶液，优选，氢氧化钠(NaOH)和污染物的摩尔比控制在1.0-2.0，保证高炉煤气中污染物的高效脱除。
本发明提供一种能实现高炉煤气全硫脱除的湿法净化工艺，优选为一种能实现高炉煤气中COS、CS2、H2S、SO2等含硫物质的脱除以及协同脱除HCl的湿法净化工艺；其包括如下步骤：(1)入口高炉煤气(1)首先进入催化水解塔(2)进行处理，通过催化水解塔(2)中装填的催化剂将高炉煤气中的COS和CS2催化转化成H2S；
(2)生成的H2S随高炉煤气进入脱硫塔(15)，工艺水箱(21)通过给水泵(18)将水送入脱硫塔(15)，碱液储罐(20)通过碱液泵(17)将碱液送入脱硫塔(15)，在水和碱液的作用下，实现H2S、SO2、HCl等酸性气体的同时脱除；
(3)经过脱硫塔(15)处理后的高炉煤气通过清洁高炉煤气排出口(27)排出，送入高炉煤气管网，从而实现高炉煤气脱硫。
优选，本发明涉及一种能实现高炉煤气全硫脱除的湿法净化装置，优选为一种能实现高炉煤气中羰基硫(COS)、二硫化碳(CS2)、硫化氢(H2S)、二氧化硫(SO2)等含硫物质的脱除以及协同脱除氯化氢(HCl)的湿法净化装置，其特征在于，其包括催化水解塔(2)、脱硫塔(15)、工艺水箱(21)、碱液储罐(20)、喷淋水送料系统、碱液送料系统和排液系统。工艺水箱(21)和碱液储罐(20)连接脱硫塔(15)，用于将水和碱液送入脱硫塔(15)，催化水解塔(2)中装填有水解催化剂，催化水解塔(2)连接脱硫塔(15)下部，用于将经过水解催化处理后的高炉煤气送入脱硫塔(15)进行处理，脱硫塔(15)顶部设有清洁高炉煤气排出口(27)，经过脱硫塔处理的高炉煤气通过清洁高炉煤气排出口(27)排出，送入高炉煤气管网。
优选，所述催化水解塔(2)中将COS和CS2催化转化成H2S；脱硫塔内完成H2S、SO2、HCl等的同时脱除；为了安全考虑及检修方便，高炉煤气入口(1)和高炉煤气管网(27)之间设置旁路；整个高炉煤气设备及管道系统高点、末端及隔断装置前设置放散口及置换气接口，低点设置水封式排水器。所述催化水解塔(2)具有催化水解塔进口烟道、催化水解塔外壳、催化水解塔出口烟道、催化剂支撑网(4)、加料口(3)、卸料口(5)和排污口(6)，水解塔外壳顶端连接所述进口烟道，下端连接所述出口烟道，催化剂放置在催化水解塔内部的催化剂支撑网(4)上。催化水解塔(2)内装填催化剂，所述催化剂优选为蜂窝状、棒状、拉西环状、球状的一种或多种，将高炉煤气中的COS和CS2等有机硫催化水解转化成H2S，催化剂活性组分为Na、K、Fe、Cu、Ni盐中的一种或多种，载体为活性氧化铝、活性炭、堇青石、类水滑石中的一种或多种。催化剂构型优选为拉西环状的催化剂，在催化水解塔(2)内的催化剂支撑网(4)上由大到小散乱堆积，催化剂装填一定体积，使得催化反应空速为500-4000h-1，烟气流速为0.5-2m/s；优选，使得催化水解塔(2)中，高炉煤气中80％-95％体积分数的COS和CS2被催化转化成H2S。脱硫塔的高径比控制在2-5，气体流速控制在0.5-3m/s，保证布风均匀；优选高炉煤气入口温度为40-90℃，出口温度控制在20-40℃。7.根据权利要求1-6之一所述的湿法净化装置，其特征在于，在脱硫塔进口烟道以上安装第一层循环水喷嘴(喷水层)(11)，在喷水层(11)上方设置第二层碱液喷嘴(喷碱层)(12)，在喷碱层(12)上方设置除雾器(13)，在除雾器(13)上方设置第三层冲洗水喷嘴(冲洗水层)(14)，采用三层喷入的方式能实现吸收液与煤气充分接触，提高物料利用率和硫脱除率。喷嘴类型优选为实心圆锥喷嘴。脱硫塔底部设有水封装置(10)，用于承接反应废液，内设密度计和液位监测仪，底端设有紧急放水口(9)和排污口(8)，下部设有集水池(7)，水封装置(10)侧面引出管道，通过循环水泵(16)与喷水层(11)相连，部分废液直接返回脱硫塔，重新参与脱硫塔内化学反应过程，提高碱液利用率；喷碱层(12)的碱液直接通过碱液泵(17)由碱液储罐(20)供给，当脱硫塔出口硫浓度过高则加大碱液流量；冲洗水层(13)的水直接通过给水泵(18)由工艺水箱(21)供给；设备投运初期首先通过给水泵(18)给整个系统注水，系统运转稳定后关闭给水泵(18)，仅在系统需要补水或者除雾器(13)、碱液喷嘴(12)及循环水喷嘴(11)需要冲洗时开启给水泵(18)。碱液储罐中的主吸收剂为质量分数为20％-32％的氢氧化钠(NaOH)溶液，优选，氢氧化钠(NaOH)和污染物的摩尔比控制在1.0-2.0，保证高炉煤气中污染物的高效脱除。
优选，所述湿法净化装置包括催化水解塔、脱硫塔、工艺水箱、碱液储罐、喷淋水送料系统、碱液送料系统和排液系统。工艺水箱和碱液储罐连接脱硫塔，用于将水和碱液送入脱硫塔，催化水解塔中装填有水解催化剂，催化水解塔连接脱硫塔下部，用于将经过水解催化处理后的高炉煤气送入脱硫塔进行处理，脱硫塔顶部设有清洁高炉煤气排出口，经过脱硫塔处理的高炉煤气通过清洁高炉煤气排出口排出，送入高炉煤气管网。优选，其中，催化水解塔中将COS和CS2催化转化成H2S；脱硫塔内完成H2S、SO2、HCl等的同时脱除；为了安全考虑及检修方便，高炉煤气入口和高炉煤气管网之间设置旁路；整个高炉煤气设备及管道系统高点、末端及隔断装置前设置放散口及置换气接口，低点设置水封式排水器。
本发明的原理是高炉煤气中的COS和CS2在催化水解塔中被催化转化为H2S；脱硫塔中的水及碱液吸收煤气中的H2S、SO2、HCl等酸性气体；处理后的净煤气从脱硫塔排出，并入管网。脱硫塔中采用三层喷入的方式实现吸收液与烟气充分接触，提高物料利用率和硫脱除率。脱硫废液通过循环水泵直接返回脱硫塔，提高碱液利用率。运行过程中根据水封液位调整喷淋水量，根据出口H2S浓度调整喷碱量，根据脱硫废液密度调整排液量，实现了高炉煤气中含硫物质的脱除，从源头解决SO2超标问题，同时HCl的协同脱除在一定程度上控制了煤气管道腐蚀问题。
本发明提供一种技术流程简单，造价低，可靠性好，特别是能在40-90℃温度区间内，实现高炉煤气中H2S、SO2、HCl及其他酸性气体脱除的湿法净化工艺。
本发明的有益效果：本发明提供一种同时实现高炉煤气中H2S、SO2、HCl及其他酸性气体脱除的湿法净化工艺。本发明的净化工艺，首先将COS和CS2等有机硫催化转化成H2S，然后通过喷淋水和碱液实现酸性气体的脱除。本工艺能为钢厂和环保公司提供准确的高炉煤气硫污染物控制的工艺布置方案和运行参数，从源头解决SO2超标问题，同时HCl的协同脱除在一定程度上控制了煤气管道腐蚀问题，流程简单，可靠性好，运行稳定，降低了污染物控制成本。
附图说明
图1是高炉煤气脱硫的湿法净化装置工艺流程图；
图2是高炉煤气脱硫的湿法净化装置的布置图；
图3是硫污染物的脱除过程图。
图中标记：1-入口高炉煤气，2-催化水解塔，3-催化水解塔加料口，4-催化剂支撑网，5-催化水解塔卸料口，6-催化水解塔排污口，7-集水池，8-脱硫塔排污口，9-脱硫塔紧急放水口，10-脱硫塔水封装置，11-第一层工艺水喷嘴(喷水层)，12-第二层碱液喷嘴(喷碱层)，13-除雾器，14-第三层冲洗水喷嘴(冲洗水层)，15-脱硫塔，16-循环水泵，17-碱液泵，18-给水泵，19-排液泵，20-碱液储罐，21-工艺水箱，22-冲洗水阀，23-冲洗水至碱液管道旁路阀，24-碱液管道切断阀，25-冲洗水至循环水管道旁路阀，26-循环水管道切断阀，27-出口高炉煤气。
具体实施方式
如图1、2所示，一种能实现高炉煤气全硫脱除的湿法净化装置，优选为一种能实现高炉煤气中COS、CS2、H2S、SO2等含硫物质的脱除以及协同脱除HCl的湿法净化装置，其包括催化水解塔2、脱硫塔15、工艺水箱21、碱液储罐20、喷淋水送料系统、碱液送料系统和排液系统。工艺水箱21和碱液储罐20连接脱硫塔15，用于将水和碱液送入脱硫塔15，催化水解塔2中装填有水解催化剂，催化水解塔2连接脱硫塔15下部，用于将经过水解催化处理后的高炉煤气送入脱硫塔15进行处理，脱硫塔15顶部设有清洁高炉煤气排出口27，经过脱硫塔处理的高炉煤气通过清洁高炉煤气排出口27排出，送入高炉煤气管网。
如图2所示，所述催化水解塔2具有催化水解塔进口烟道、催化水解塔外壳、催化水解塔出口烟道、催化剂支撑网4、加料口3、卸料口5和排污口6，水解塔外壳顶端连接所述进口烟道，下端连接所述出口烟道，催化剂放置在催化水解塔内部的催化剂支撑网4上。催化水解塔2内装填催化剂，所述催化剂优选为蜂窝状、棒状、拉西环状、球状的一种或多种，将高炉煤气中的COS和CS2等有机硫催化水解转化成H2S，催化剂活性组分为Na、K、Fe、Cu、Ni盐中的一种或多种，载体为活性氧化铝、活性炭、堇青石、类水滑石中的一种或多种。催化剂构型优选为拉西环状的催化剂，在催化水解塔2内的催化剂支撑网4上由大到小散乱堆积，催化剂装填一定体积，使得催化反应空速为500-4000h-1，烟气流速为0.5-2m/s；优选，使得催化水解塔2中，高炉煤气中80％-95％体积分数的COS和CS2被催化转化成H2S。
如图1、2所示，在催化水解塔2中将COS和CS2催化转化成H2S；脱硫塔内完成H2S、SO2、HCl等的同时脱除。脱硫塔的高径比控制在2-5，气体流速控制在0.5-3m/s，保证布风均匀；优选高炉煤气入口温度为40-90℃，出口温度控制在20-40℃。在脱硫塔进口烟道以上安装第一层循环水喷嘴(喷水层)11，在喷水层11上方设置第二层碱液喷嘴(喷碱层)12，在喷碱层12上方设置除雾器13，在除雾器13上方设置第三层冲洗水喷嘴(冲洗水层)14，采用三层喷入的方式能实现吸收液与煤气充分接触，提高物料利用率和硫脱除率。喷嘴类型优选为实心圆锥喷嘴。
如图2所示，脱硫塔底部设有水封装置10，用于承接反应废液，内设密度计和液位监测仪，底端设有紧急放水口9和排污口8，下部设有集水池7，水封装置10侧面引出管道，通过循环水泵16与喷水层11相连，部分废液直接返回脱硫塔，重新参与脱硫塔内化学反应过程，提高碱液利用率；喷碱层12的碱液直接通过碱液泵17由碱液储罐20供给，当脱硫塔出口硫浓度过高则加大碱液流量；其中，碱液储罐中主吸收剂为质量分数为20％-32％的NaOH溶液，优选，NaOH和污染物的摩尔比控制在1.0-2.0，保证高炉煤气中污染物的高效脱除。
如图2所示，在冲洗水喷嘴14与给水泵18之间安装冲洗水阀22、碱液喷嘴12与碱液泵17之间安装碱液管道切断阀24、循环水喷嘴11与循环水泵16之间安装循环水管道切断阀26；同时为了满足运行过程中对碱液喷嘴和循环水喷嘴的冲洗，在冲洗水阀22与给水泵18之间管道上引出旁路，分别连接至碱液管道切断阀24及循环水管道切断阀26后，并在两个旁路管道上安装冲洗水至碱液管道旁路阀23及冲洗水至循环水管道旁路阀25。冲洗水层14的水直接通过给水泵18由工艺水箱21供给；设备投运初期首先打开冲洗水阀22及碱液管道切断阀24，通过给水泵18及碱液泵17给整个系统注水及主吸收剂，系统运转稳定后关闭给水泵18及冲洗水阀22，开启循环水管道切断阀26，部分废液直接返回脱硫塔，重新参与反应过程。正常运行时，碱液管道切断阀24及循环水管道切断阀26常开，冲洗水阀22、冲洗水至碱液管道旁路阀23及冲洗水至循环水管道旁路阀25常关。当系统需要补水或者除雾器13需要清洗时，开启冲洗水阀22；当碱液喷嘴需要冲洗时，关闭碱液管道切断阀24，开启冲洗水至碱液管道旁路阀23；当循环水喷嘴需要冲洗时，关闭循环水管道切断阀26，开启冲洗水至循环水管道旁路阀25。
如图1、2所示，一种能实现高炉煤气全硫脱除的湿法净化工艺，优选为一种能实现高炉煤气中COS、CS2、H2S、SO2等含硫物质的脱除以及协同脱除HCl的湿法净化工艺，优选，净化工艺为采用图1、2所示的一种能实现高炉煤气全硫脱除的湿法净化工艺；其特征在于，其包括如下步骤：
(1)入口高炉煤气1首先进入催化水解塔2进行处理，通过催化水解塔2中装填的催化剂将高炉煤气中的COS和CS2催化转化成H2S；
(2)生成的H2S随高炉煤气进入脱硫塔15，工艺水箱21通过给水泵18将水送入脱硫塔15，碱液储罐20通过碱液泵17将碱液送入脱硫塔15，在水和碱液的作用下，实现H2S、SO2、HCl等酸性气体的同时脱除；
(3)经过脱硫塔15处理后的高炉煤气通过清洁高炉煤气排出口27排出，送入高炉煤气管网，从而实现高炉煤气全硫脱除。
运行过程中根据水封液位调整喷淋水量，根据出口H2S浓度调整喷碱量，根据脱硫废液密度调整排液量，实现了高炉煤气中含硫物质的脱除，从源头解决SO2超标问题，同时HCl的协同脱除在一定程度上控制了煤气管道腐蚀问题。
本发明的工艺过程如下：高炉炼铁生产过程中副产的可燃气体(含有氮气(N2)、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)、氢气(H2)、烃类、少量含硫化合物以及粉尘)，经过重力除尘、布袋除尘、余压透平发电装置(TRT)以后，就作为本发明所述净化工艺的入口高炉煤气1。高炉煤气经过催化水解塔2，催化水解塔2中装填有催化剂。催化剂以活性氧化铝、活性炭、堇青石、类水滑石中的一种或多种为载体，Na、K、Fe、Cu、Ni盐中的一种或多种为活性成分，催化剂构型为拉西环状的催化剂。催化剂装填一定体积，使得催化反应空速为500-4000h-1，煤气流速为0.5-2m/s，使得催化水解塔2中，高炉煤气中80％-95％体积分数的COS和CS2被催化转化成H2S。然后进入图2的脱硫塔中。水和碱液通过给水泵18和碱液泵17，由工艺水箱21和碱液储罐20经由图2中的第三层冲洗水喷嘴(冲洗水层)14和第二层碱液喷嘴(喷碱层)12送入脱硫塔中，脱硫塔底部水封装置10侧面引出管道，通过循环水泵16与第一层工艺水喷嘴(喷水层)11相连，部分废液直接返回脱硫塔，重新参与脱硫塔内化学反应过程。
如图3所示，在催化水解塔中，高炉煤气和水分在催化剂作用下发生如下的反应：
COS+H20＝CO2+H2S；
CS2+H20＝COS+H2S；
CS2+2H2O＝2H2S+CO2。
随后反应产生的H2S和高炉煤气中本身存在的少量HCl、SO2等酸性气体与吸收剂发生如下的反应：
HCl+NaOH＝NaCl+H2O；
当NaOH少量，H2S+NaOH＝NaHS+H2O，SO2+NaOH＝NaHSO3；
当NaOH过量，H2S+2NaOH＝Na2S+2H2O，SO2+2NaOH＝Na2SO3+H2O；
O2存在时，NaHSO3和Na2SO3可被氧化成Na2SO4。
实施例：
某钢厂的高炉煤气，采用本发明的装置及工艺，催化水解塔进口煤气温度为90℃，COS和CS2含量为120mg/Nm3，H2S含量为50mg/Nm3，入口煤气流量为5000Nm3/h，催化水解塔内填装有2.5m3的催化剂，垂直于烟气流动方向的催化剂的截面积为1.5m2，催化水解塔内烟气流速为1m/s，经过催化水解塔，COS和CS2催化转化成H2S的比例为91％。高炉煤气经由脱硫塔下部侧方入口进入脱硫塔，脱硫塔的截面直径为1.4m，烟气的表观流速为1.2m/s。第一层喷水层总计7个喷嘴，单个喷嘴喷射能力为500L/m3；第二层喷碱层总计4个喷嘴，单个喷嘴喷射能力为100L/m3；第三层冲洗水层总计7个喷嘴，单个喷嘴喷射能力为500L/m3。碱液中的NaOH含量为32％，此时NaOH和污染物的摩尔比控制在1.0-2.0，出口煤气温度为40℃。经过本湿法净化工艺以后，COS和CS2转化效率大于90％，出口H2S浓度低于15mg/Nm。
上述实施方式，不仅限于上述实施例，而且对相关装置的其他组合亦是本发明所保护的范围上述实施方式仅供说明本发明之用，而并非是对本发明的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也应属于本发明的范畴。

Claims (10)

1.一种能实现高炉煤气全硫脱除的湿法净化装置，优选为一种能实现高炉煤气中羰基硫(COS)、二硫化碳(CS2)、硫化氢(H2S)、二氧化硫(SO2)等含硫物质的脱除以及协同脱除氯化氢(HCl)的湿法净化装置，其特征在于，所述湿法净化装置包括催化水解塔(2)、脱硫塔(15)、工艺水箱(21)和碱液储罐(20)；工艺水箱(21)连接脱硫塔(15)，用于将水送入脱硫塔(15)中；碱液储罐(20)连接脱硫塔(15)，用于将碱液送入脱硫塔(15)中；催化水解塔(2)中装填有水解催化剂，用于将从催化水解塔(2)上部通入的高炉煤气进行水解催化，催化水解塔(2)连接脱硫塔(15)下部，用于将经过水解催化处理后的高炉煤气送入脱硫塔(15)进行处理，脱硫塔(15)顶部设有清洁高炉煤气排出口(27)，用于将经过脱硫塔处理的高炉煤气通过清洁高炉煤气排出口(27)排出，送入高炉煤气管网。
2.根据权利要求1所述的湿法净化装置，其特征在于，所述催化水解塔(2)具有催化水解塔进口烟道、催化水解塔外壳、催化水解塔出口烟道、催化剂支撑网(4)、加料口(3)、卸料口(5)和排污口(6)，催化水解塔外壳顶端连接所述催化水解塔进口烟道，用于将高炉煤气送入催化水解塔(2)，催化水解塔外壳的下端连接催化水解塔出口烟道，催化水解塔出口烟道连接脱硫塔(15)下部，用于将经过水解催化处理后的高炉煤气送入脱硫塔(15)进行处理；催化剂支撑网(4)设置在催化水解塔外壳内，用于支撑水解催化剂；催化水解塔外壳底端设置有排污口(6)；催化水解塔外壳上设置有加料口(3)和卸料口(5)，用于对水解催化剂进行加料和卸料。
3.根据权利要求1-2之一所述的湿法净化装置，其特征在于，催化水解塔外壳上部为圆锥形，中间部分为圆筒形，下部为圆锥形；催化水解塔进口烟道设置上部圆锥形的顶端，排污口(6)设置在下部圆锥形的底端，催化水解塔出口烟道设置下部圆锥形上，并且位于排污口(6)的上部；催化剂支撑网(4)设置在中间圆筒形上。
4.根据权利要求1-3之一所述的湿法净化装置，其特征在于，所述催化剂为蜂窝状、棒状、拉西环状、球状的一种或多种，将高炉煤气中的羰基硫(COS)和二硫化碳(CS2)等有机硫催化水解转化成H2S，催化剂活性组分为Na、K、Fe、Cu、Ni盐中的一种或多种，载体为活性氧化铝、活性炭、堇青石、类水滑石中的一种或多种。
5.根据权利要求1-4之一所述的湿法净化装置，其特征在于，催化剂构型为拉西环状的催化剂，在催化水解塔(2)内的催化剂支撑网(4)上由大到小散乱堆积，催化剂装填一定体积，使得催化反应空速为500-4000h-1，烟气流速为0.5-2m/s；优选，使得催化水解塔(2)中，高炉煤气中80％-95％体积分数的羰基硫(COS)和二硫化碳(CS2)被催化转化成H2S。
6.根据权利要求1-5之一所述的湿法净化装置，其特征在于，脱硫塔的高径比控制在2-5，气体流速控制在0.5-3m/s，保证布风均匀；优选高炉煤气入口温度为40-90℃，出口温度控制在20-40℃。
7.根据权利要求1-6之一所述的湿法净化装置，其特征在于，催化水解塔出口烟道连接脱硫塔进口烟道，在脱硫塔进口烟道以上安装第一层循环水喷嘴(11)，以形成喷水层，在喷水层上方设置第二层碱液喷嘴(12)，以形成喷碱层，在喷碱层上方设置除雾器(13)，在除雾器(13)上方设置第三层冲洗水喷嘴(14)，以形成冲洗水层，采用三层喷入的方式能实现吸收液与煤气充分接触，提高物料利用率和硫脱除率；所述喷嘴的类型优选为实心圆锥喷嘴。
8.根据权利要求1-7之一所述的湿法净化装置，其特征在于，脱硫塔的底部优选为圆锥形，脱硫塔的底部设有水封装置(10)，用于承接反应废液，水封装置(10)内设密度计和液位监测仪，脱硫塔的圆锥形底端设有紧急放水口(9)和排污口(8)，下部设有集水池(7)，水封装置(10)侧面引出管道，通过循环水泵(16)与喷水层(11)相连，用于使得部分废液直接返回脱硫塔，重新参与脱硫塔内化学反应过程，提高碱液利用率；水封装置(10)的侧面还连接有排液泵(19)，用于排放部分废液；喷碱层(12)的碱液直接通过碱液泵(17)由碱液储罐(20)供给，当脱硫塔出口硫浓度过高则加大碱液流量；冲洗水层(13)的水直接通过给水泵(18)由工艺水箱(21)供给；设备投运初期首先通过给水泵(18)给整个系统注水，系统运转稳定后关闭给水泵(18)，仅在系统需要补水或者除雾器(13)、碱液喷嘴(12)及循环水喷嘴(11)需要冲洗时开启给水泵(18)。
9.根据权利要求1-8之一所述的湿法净化装置，其特征在于，碱液储罐中的主吸收剂为质量分数为20％-32％的氢氧化钠(NaOH)溶液，优选，氢氧化钠(NaOH)和污染物的摩尔比控制在1.0-2.0，保证高炉煤气中污染物的高效脱除。
10.一种能实现高炉煤气全硫脱除的湿法净化工艺，优选为一种能实现高炉煤气中COS、CS2、H2S、SO2等含硫物质的脱除以及协同脱除HCl的湿法净化工艺；其特征在于，其包括如下步骤：
(1)入口高炉煤气(1)首先进入催化水解塔(2)进行处理，通过催化水解塔(2)中装填的催化剂将高炉煤气中的COS和CS2催化转化成H2S；
(2)生成的H2S随高炉煤气进入脱硫塔(15)，工艺水箱(21)通过给水泵(18)将水送入脱硫塔(15)，碱液储罐(20)通过碱液泵(17)将碱液送入脱硫塔(15)，在水和碱液的作用下，实现H2S、SO2、HCl等酸性气体的同时脱除；
(3)经过脱硫塔(15)处理后的高炉煤气通过清洁高炉煤气排出口(27)排出，送入高炉煤气管网，从而实现高炉煤气脱硫。
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