CN112592743B - 一种焦化炉煤气湿式吸收法脱硫方法及其装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种焦化炉煤气湿式吸收法脱硫方法，主要为：将煤气通入两端式横管冷却管，经过第一段冷却管和第二段冷却管将煤气冷却，使煤气温度冷却至5‑10℃，煤气中的焦油和萘在第二段冷却管上结晶沉淀，并在两个并联的且内部设置鼓风机的文丘里洗涤器对煤气中焦油和萘净化，完成煤气的预处理；将完成预处理的煤气通入除硫塔内，通过顶部的旋转雾化器将吸收液雾化喷洒，煤气通过多个挡板构成的净化通道和乙醇胺吸收液充分接触，从而去除煤气中的硫化氢和二氧化碳气体，喷洒出的脱硫富液通过解吸塔重新回收利用，本发明设备较少，工艺简单，成本较低，除硫效率高，适合广泛推广。

Description

一种焦化炉煤气湿式吸收法脱硫方法及其装置
技术领域
本发明涉及焦化炉煤气净化技术领域，尤其涉及一种焦化炉煤气湿式吸收法脱硫方法及其装置。
背景技术
焦炉煤气是炼焦过程中产生的副产物，我国是炼焦大国，按每吨干煤生产320m3焦炉煤气计算，全国每年排放的焦炉煤气能达到640亿立方米之多。目前，焦炉煤气已经被广泛的应用于燃料、化工原料等方面，我们知道，未经净化的焦炉煤气中含有多种气体组份，尤其是含有焦油、萘、氰化氢、硫化氢及多种结构复杂的有机硫等，用于燃料使用时，特别是焦炉煤气因其热值高、CO含量低，常用于城市民用，由于炼焦原料煤中的硫多以硫化氢的形式转入煤气，在燃烧过程中易产生二氧化硫，不但对空气造成污染，对人体也有较大的毒害性，并且对煤气管道、煤气相关设备和燃气具有严重的腐蚀作用；用于化工原料时，可作用钢铁企业炼制钢材，但焦炉煤气中硫化氢的含量则会降低钢材质量，因此，焦炉煤气在使用前必须进行脱硫处理。
但目前的焦虑煤气占地面积较大，成本较高，使用的吸收液较为普通，无法充分利用吸收液吸收煤气中的硫化氢气体，导致除硫效果不佳。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种焦化炉煤气湿式吸收法脱硫方法及其装置。
本发明的技术要点为：
一种焦化炉煤气湿式吸收法脱硫方法，主要包括以下步骤：
S1、煤气预处理
控制烟道出口的煤气压力区于10-15KPa之间后将煤气通入两端式横管冷却管，经过第一段冷却管的洗涤液将煤气温度降至20-45℃，进行初步冷却，经过第二段冷却管的洗涤液将第一段中流出的煤气进行进一步的冷却，使煤气温度冷却至5-10℃，煤气中的焦油和萘在第二段冷却管上结晶沉淀，第二段冷却管连接至两个并联的文丘里洗涤器，并通过在文丘里洗涤器的进气处设置鼓风机和加热器，使煤气升温至15-20℃，通过鼓风机对煤气中焦油和萘进一步的净化，完成煤气的预处理；
S2、煤气除硫
将完成预处理的煤气通入除硫塔内，压缩煤气压力至18-25KPa，通过除硫塔顶部的旋转雾化器将质量浓度为30-60％的乙醇胺吸收液雾化后旋转喷洒，设置旋转雾化器转速为：1000-1500r/mim，将吸收液雾化至：50μm，并控制温度30-55℃，煤气通过多个挡板构成的净化通道和乙醇胺吸收液充分接触，从而去除煤气中的硫化氢和二氧化碳气体，经过吸收液洗涤后的煤气从除硫塔顶端排出进入洗氨塔；
S3、吸收液回收
喷洒出的脱硫富液通过除硫塔底端的换热器收集并加热，随后将加热后的脱硫富液送至解吸塔的顶端，并通过喷洒头喷洒发散，通过所述解吸塔底端的蒸汽曝气头向解吸塔内通入热蒸汽，使脱硫富液与热蒸汽充分接触，此间的脱硫富液被热蒸汽加热并释放酸性气体，酸性气体通过解吸塔顶端的收集室收集，并通过克劳斯工艺，将酸性气体转化生成硫酸和硫磺产品，剩余的吸收液通过解吸塔底部的除渣槽除去残渣后重新流回除硫塔顶端，循环利用。
进一步的，在S2中，每个净化通道的进口均设置有加压泵，通过加压泵使每个所述净化通道内压力为8-10Mpa，使煤气能够在净化通道内形成稳定的气流。
进一步的，所述乙醇胺吸收液按重量百分比计，是由：60％甲基二乙醇胺、5％聚乙二醇二甲醚、30％二异丙醇胺和5％水构成，通过在压力为2.5Mpa的习惯中将甲基二乙醇胺、聚乙二醇二甲醚、二异丙醇胺和水混合压缩，制成乙醇胺吸收液，制得的乙醇胺吸收液分子结构稳定，所以使得吸收液的化学性质更加稳定，在除硫过程中，会选择性的和一氧化碳发生副反应，防止吸收液部分因为副反应而发泡降解，导致丧失除硫功能，且制备出的吸收液腐蚀性较低，不会腐蚀设备。
进一步的，在煤气进入除硫塔之前，将S1中，经过预处理后的煤气从除硫塔的底部通入煤气预除硫装置进行预除硫处理，通过所述煤气预处理装置使煤气中的硫化氢气体降低，防止硫化氢气体腐蚀设备管道。
进一步的，所述工艺所使用的除硫装置，主要包括：用于煤气初冷的两端式横管冷却管、连接所述两端式横管冷却管设置的并联式文丘里洗涤器、连接在所述文丘里洗涤器上的除硫塔、连接在所述除硫塔进气端和文丘里洗涤器之间的预除硫装置、连接在所述除硫塔底端脱硫富液出液管上的换热器、通过管道连接所述换热器另一端的解吸塔、设置在所述解吸塔顶端并与解吸塔顶部连通的收集室，所述换热器通过管道连接至解吸塔靠近顶端的侧面上，所述文丘里洗涤器内部设置鼓风机。
更进一步的，所述除硫塔内部设置有多条净化通道，每条净化通道的底端均设置有加压泵，在每条所述净化通道的内部两侧交错设置有多个挡板，所述除硫塔内部顶端设置有多个旋转雾化器，且多个旋转雾化器通过外部套装的齿轮相互啮合，每个所述旋转雾化器上均设置有多个分散头，所述解吸塔内部顶端设置有一个喷洒头，所述喷洒头通过连接管连接所述换热器，所述解吸塔的底部中心处设置有蒸汽曝气头，并在所述蒸汽曝气头上滑动套装有除渣槽，所述除渣槽的两侧滑动连接在所述解吸塔内部两侧的滑道上，所述除渣槽的底端设置多个凸轮，挡板起到了导流作用，可使乙醇胺吸收液和煤气充分接触，且挡板还起到了防止煤气倒流的作用，使净化后的煤气不会返回除硫塔底端，从而提高了煤气净化效率。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
第一，本发明通过在煤气进入设备之前对煤气进行初冷和预处理，使煤气中的硫化氢含量先一步的降低，防止了硫化氢含量过高的煤气对设备管线产生腐蚀，且经过预处理的煤气中的焦油和萘被去除，更便于后期除硫塔对煤气的净化。
第二，本发明通过在除硫塔内设置多条净化通道，且在没条净化通道的底端设置加压泵，在每条净化通道的内壁上设置交错的挡板，使得煤气可顺着净化通道内挡板所构成的精华线路与吸收液完成充分接触，保证吸收液的充分使用，从而提高了除硫塔对煤气中硫化氢气体的净化率。
第三，本发明通过对吸收液的成分和比例进行全新的配比，使的吸收液的化学性能更加稳定，可完成高选择性的除硫反应，也使得吸收液减少与一氧化碳气体的副反应，减少副反应所导致的本分吸收液的除硫效果丧失，从而导致的除硫效果不佳的现象。
附图说明
图1是本发明除硫塔、解吸塔内部结构示意图的主视图；
其中，1、除硫塔，11、预除硫装置，12、净化气出气槽，2、旋转雾化器，21、分散头，3、挡板，4、净化通道，41、加压泵，5、换热器，6、解吸塔，61、收集室，7、除渣槽，71、凸轮，72、滑道，8、蒸汽曝气头，9、喷洒头。
具体实施方式
实施例一：
一种焦化炉煤气湿式吸收法脱硫方法，主要包括以下步骤：
S1、煤气预处理
控制烟道出口的煤气压力区于10KPa后将煤气通入两端式横管冷却管，经过第一段冷却管的洗涤液将煤气温度降至20℃，进行初步冷却，经过第二段冷却管的洗涤液将第一段中流出的煤气进行进一步的冷却，使煤气温度冷却至5℃，煤气中的焦油和萘在第二段冷却管上结晶沉淀，第二段冷却管连接至两个并联的文丘里洗涤器，并通过在文丘里洗涤器的进气处设置鼓风机和加热器，使煤气升温至15℃，通过鼓风机对煤气中焦油和萘进一步的净化，完成煤气的预处理；
S2、煤气除硫
将完成预处理的煤气通入除硫塔1内，压缩煤气压力至18KPa，通过除硫塔1顶部的旋转雾化器2将质量浓度为30％的乙醇胺吸收液雾化后旋转喷洒，设置旋转雾化器2转速为：1500r/mim，将吸收液雾化至：50μm，并控制温度30℃，煤气通过多个挡板3构成的净化通道4和乙醇胺吸收液充分接触，从而去除煤气中的硫化氢和二氧化碳气体，经过吸收液洗涤后的煤气从除硫塔1顶端排出进入洗氨塔；
S3、吸收液回收
喷洒出的脱硫富液通过除硫塔1底端的换热器5收集并加热，随后将加热后的脱硫富液送至解吸塔6的顶端，并通过喷洒头9喷洒发散，通过所述解吸塔6底端的蒸汽曝气头8向解吸塔6内通入热蒸汽，使脱硫富液与热蒸汽充分接触，此间的脱硫富液被热蒸汽加热并释放酸性气体，酸性气体通过解吸塔6顶端的收集室61收集，并通过克劳斯工艺，将酸性气体转化生成硫酸和硫磺产品，剩余的吸收液通过解吸塔6底部的除渣槽7除去残渣后重新流回除硫塔1顶端，循环利用。
所述工艺所使用的除硫装置，主要包括：用于煤气初冷的两端式横管冷却管、连接所述两端式横管冷却管设置的并联式文丘里洗涤器、连接所述文丘里洗涤器设置的除硫塔1、连接在所述除硫塔1进气端和文丘里洗涤器之间的预除硫装置11、连接在所述除硫塔1底端脱硫富液出液管上的换热器5、通过管道连接所述换热器5另一端的解吸塔6、设置在所述解吸塔6顶端并与解吸塔6顶部连通的收集室61，所述换热器5通过管道连接至解吸塔6靠近顶端的侧面上，所述文丘里洗涤器内部设置鼓风机。
所述除硫塔1内部设置有多条净化通道4，在每条所述净化通道4的内部两侧交错设置有多个挡板3，所述除硫塔1内部顶端设置有多个旋转雾化器2，且多个旋转雾化器2通过外部套装的齿轮相互啮合，每个所述旋转雾化器2上均设置有多个分散头21，所述解吸塔6内部顶端设置有一个喷洒头9，所述喷洒头9通过连接管连接所述换热器5，所述解吸塔6的底部中心处设置有蒸汽曝气头8，并在所述蒸汽曝气头8上滑动套装有除渣槽7，所述除渣槽7的两侧滑动连接在所述解吸塔6内部两侧的滑道72上，所述除渣槽7的底端设置多个凸轮71。
在本次实施例的除硫塔1顶端的净化气出气槽12的位置测的煤气中的硫化氢含量，计算的出本次实施例对硫化氢气体的净化率为：97.32％。
实施例二：
与所述实施例一不同之处在于
一种焦化炉煤气湿式吸收法脱硫方法，主要包括以下步骤：
S1、煤气预处理
控制烟道出口的煤气压力区于12KPa后将煤气通入两端式横管冷却管，经过第一段冷却管的洗涤液将煤气温度降至35℃，进行初步冷却，经过第二段冷却管的洗涤液将第一段中流出的煤气进行进一步的冷却，使煤气温度冷却至8℃，煤气中的焦油和萘在第二段冷却管上结晶沉淀，第二段冷却管连接至两个并联的文丘里洗涤器，并通过在文丘里洗涤器的进气处设置鼓风机和加热器，使煤气升温至18℃，通过鼓风机对煤气中焦油和萘进一步的净化，完成煤气的预处理；
S2、煤气除硫
将完成预处理的煤气通入除硫塔1内，压缩煤气压力至20KPa，通过除硫塔1顶部的旋转雾化器2将质量浓度为45％的乙醇胺吸收液雾化后旋转喷洒，设置旋转雾化器2转速为：1200r/mim，将吸收液雾化至：50μm，并控制温度45℃，煤气通过多个挡板3构成的净化通道4和乙醇胺吸收液充分接触，从而去除煤气中的硫化氢和二氧化碳气体，经过吸收液洗涤后的煤气从除硫塔1顶端排出进入洗氨塔。
在本次实施例的除硫塔1顶端的净化气出气槽12的位置测的煤气中的硫化氢含量，计算的出本次实施例对硫化氢气体的净化率为：98.82％。
实施例三：
与所述实施例二不同之处在于
一种焦化炉煤气湿式吸收法脱硫方法，主要包括以下步骤：
S1、煤气预处理
控制烟道出口的煤气压力区于15KPa后将煤气通入两端式横管冷却管，经过第一段冷却管的洗涤液将煤气温度降至45℃，进行初步冷却，经过第二段冷却管的洗涤液将第一段中流出的煤气进行进一步的冷却，使煤气温度冷却至10℃，煤气中的焦油和萘在第二段冷却管上结晶沉淀，第二段冷却管连接至两个并联的文丘里洗涤器，并通过在文丘里洗涤器的进气处设置鼓风机和加热器，使煤气升温至20℃，通过鼓风机对煤气中焦油和萘进一步的净化，完成煤气的预处理；
S2、煤气除硫
将完成预处理的煤气通入除硫塔1内，压缩煤气压力至25KPa，通过除硫塔1顶部的旋转雾化器2将质量浓度为60％的乙醇胺吸收液雾化后旋转喷洒，设置旋转雾化器2转速为：1000r/mim，将吸收液雾化至：50μm，并控制温度55℃，煤气通过多个挡板3构成的净化通道4和乙醇胺吸收液充分接触，从而去除煤气中的硫化氢和二氧化碳气体，经过吸收液洗涤后的煤气从除硫塔1顶端排出进入洗氨塔。
在本次实施例的除硫塔1顶端的净化气出气槽12的位置测的煤气中的硫化氢含量，计算的出本次实施例对硫化氢气体的净化率为：97.83％。
实施例四：
与所述实施例三不同之处在于
在S2中，每个净化通道4的进口均设置有加压泵41，通过加压泵41使每个所述净化通道4内压力为8Mpa。
在本次实施例的除硫塔1顶端的净化气出气槽12的位置测的煤气中的硫化氢含量，计算的出本次实施例对硫化氢气体的净化率为：98.97％。
实施例五：
与所述实施例四不同之处在于
所述乙醇胺吸收液按重量百分比计，是由：60％甲基二乙醇胺、5％聚乙二醇二甲醚、30％二异丙醇胺和5％水构成。
在本次实施例的除硫塔1顶端的净化气出气槽12的位置测的煤气中的硫化氢含量，计算的出本次实施例对硫化氢气体的净化率为：99.21％。
实施例六：
与所述实施例五不同之处在于
在煤气进入除硫塔1之前，将S1中，经过预处理后的煤气从除硫塔1的底部通入煤气预除硫装置11进行预除硫处理。
在本次实施例的除硫塔1顶端的净化气出气槽12的位置测的煤气中的硫化氢含量，计算的出本次实施例对硫化氢气体的净化率为：99.33％
实施例七：
与所述实施例六不同之处在于
所述实施例七未采用使用净化通道4的方式使吸收液和煤气混合的方法进行煤气除硫。
在本次实施例的除硫塔1顶端的净化气出气槽12的位置测的煤气中的硫化氢含量，计算的出本次实施例对硫化氢气体的净化率为：94.37％.
通过实施例一、实施例二和实施例三的对比发现，乙醇吸收液的浓度为45％，喷洒旋转雾化器2转速为：1200r/mim，除硫塔1内部制温度为45℃时，对煤气中硫化氢气体的净化率最高，通过实施例四在每个净化通道4上设置加压泵41，进一步提高了除硫塔1对硫化氢气体的净化率，通过实施例五改变吸收液的配方后，使得吸收液化学性能更加稳定，除硫效果更佳，在实施例六中对煤气的预处理可使煤气中的硫化氢气体含量在净入设备前被先一步降低，并且去除焦油和萘的煤气更易被净化，综合实施例一到六，实施例六的工艺及装置对煤气中硫化氢气体的净化率最高，达到了99.33％，实施例七未使用净化通道4，无法保证煤气和吸收液的充分接触，所以净化效果最差。

Claims (6)

1.一种焦化炉煤气湿式吸收法脱硫方法，其特征在于，主要包括以下步骤：
S1、煤气预处理
控制烟道出口的煤气压力区于10-15KPa之间后将煤气通入横管冷却器，经过第一段冷却管的洗涤液将煤气温度降至20-45℃，进行初步冷却，经过第二段冷却管的洗涤液将第一段中流出的煤气进行进一步的冷却，使煤气温度冷却至5-10℃，煤气中的焦油和萘在第二段冷却管上结晶沉淀，第二段冷却管连接至两个并联的文丘里洗涤器，并通过在文丘里洗涤器的进气处设置鼓风机和加热器，使煤气升温至15-20℃，通过鼓风机对煤气中焦油和萘进一步的净化，完成煤气的预处理；
S2、煤气除硫
将完成预处理的煤气通入除硫塔(1)内，压缩煤气压力至18-25KPa，通过除硫塔(1)顶部的旋转雾化器(2)将质量浓度为30-60％的乙醇胺吸收液雾化后旋转喷洒，设置旋转雾化器(2)转速为：1000-1500r/min，将吸收液雾化至：50μm，并控制温度30-55℃，煤气通过多个挡板(3)构成的净化通道(4)和乙醇胺吸收液充分接触，从而去除煤气中的硫化氢和二氧化碳气体，经过吸收液洗涤后的煤气从除硫塔(1)顶端排出进入洗氨塔；
S3、吸收液回收
喷洒出的脱硫富液通过除硫塔(1)底端的换热器(5)收集并加热，随后将加热后的脱硫富液送至解吸塔(6)的顶端，并通过喷洒头(9)喷洒发散，通过所述解吸塔(6)底端的蒸汽曝气头(8)向解吸塔(6)内通入热蒸汽，使脱硫富液与热蒸汽充分接触，此间的脱硫富液被热蒸汽加热并释放酸性气体，酸性气体通过解吸塔(6)顶端的收集室(61)收集，并通过克劳斯工艺，将酸性气体转化生成硫酸和硫磺产品，剩余的吸收液通过解吸塔(6)底部的除渣槽(7)除去残渣后重新流回除硫塔(1)顶端，循环利用。
2.根据权利要求1所述的一种焦化炉煤气湿式吸收法脱硫方法，其特征在于，在S2中，每个净化通道(4)的进口均设置有加压泵(41)，通过加压泵(41)使每个所述净化通道(4)内压力为8-10Mpa。
3.根据权利要求1所述的一种焦化炉煤气湿式吸收法脱硫方法，其特征在于，所述乙醇胺吸收液是按重量百分比计，是由：60％甲基二乙醇胺、5％聚乙二醇二甲醚、30％二异丙醇胺和5％水在蒸馏细管内加压至2.5Mpa压缩制成。
4.根据权利要求1所述的一种焦化炉煤气湿式吸收法脱硫方法，其特征在于，在煤气进入除硫塔(1)之前，将S1中，经过预处理后的煤气从除硫塔(1)的底部通入煤气预除硫装置(11)进行预除硫处理。
5.一种实施如权利要求1-4任意一项所述方法所使用的除硫装置，其特征在于，主要包括：用于煤气初冷的横管冷却器、连接所述横管冷却器设置的并联式文丘里洗涤器、连接所述文丘里洗涤器设置的除硫塔(1)、连接在所述除硫塔(1)进气端和文丘里洗涤器之间的预除硫装置(11)、连接在所述除硫塔(1)底端脱硫富液出液管上的换热器(5)、通过管道连接所述换热器(5)另一端的解吸塔(6)、设置在所述解吸塔(6)顶端并与解吸塔(6)顶部连通的收集室(61)，所述换热器(5)通过管道连接至解吸塔(6)靠近顶端的侧面上，所述文丘里洗涤器内部设置鼓风机。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述除硫塔(1)内部设置有多条净化通道(4)，每条净化通道(4)的底端均设置有加压泵(41)，在每条所述净化通道(4)的内部两侧交错设置有多个挡板(3)，所述除硫塔(1)内部顶端设置有多个旋转雾化器(2)，且多个旋转雾化器(2)通过外部套装的齿轮相互啮合，每个所述旋转雾化器(2)上均设置有多个分散头(21)，所述解吸塔(6)内部顶端设置有一个喷洒头(9)，所述喷洒头(9)通过连接管连接所述换热器(5)，所述解吸塔(6)的底部中心处设置有蒸汽曝气头(8)，并在所述蒸汽曝气头(8)上滑动套装有除渣槽(7)，所述除渣槽(7)的两侧滑动连接在所述解吸塔(6)内部两侧的滑道(72)上，所述除渣槽(7)的底端设置多个凸轮(71)。
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