CN112680256B - 一种高炉煤气湿法脱氯脱硫的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种高炉煤气湿法脱氯脱硫的装置和方法，属于脱硫装置技术领域。该装置包括湿法脱氯系统和湿法脱硫系统，所述的湿法脱氯系统包括冷却洗涤塔、氢氧化钠溶液放置槽、洗涤液循环泵和洗涤液冷却器，所述的冷却洗涤塔进气连接TRT余压透平发电装置，出气连接脱硫再生塔，所述的氢氧化钠溶液放置槽连接洗涤液循环泵，洗涤液循环泵与洗涤液冷却器连接，洗涤液冷却器与冷却洗涤塔的上部连通；冷却洗涤塔、洗涤液循环泵和洗涤液冷却器形成循环系统。本发明还提供一种高炉煤气湿法脱氯脱硫的方法。通过本发明的装置和方法，脱氯效率达到95‑99％；硫化氢脱除效率达到95‑99％；有机硫脱除效率达到70‑85％。

Description

一种高炉煤气湿法脱氯脱硫的装置和方法

技术领域

本发明属于脱硫装置技术领域，具体涉及一种高炉煤气湿法脱氯脱硫的装置和方法。

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，是一种低热值的气体燃料，是整个钢铁公司的主要燃料之一，常作为发电、高炉热风炉、轧钢厂热风炉、炼铁厂加热炉燃料使用等。高炉煤气的主要成分是CO、CO₂、N₂，还含有少量的HCL、COS、H₂S、粉尘等。

高炉煤气中HCL含量在100-200mg/Nm3，钢铁厂采用进口原料矿石在海运过程中喷洒海水，氯离子会随原料进入到煤气中；炼铁用烧结矿采用含氯助剂也会导致煤气中含有大量氯离子等腐蚀性物质。高炉煤气中硫形态主要以COS、H₂S为主，并有少量CS₂，含有0-200mg/Nm³的COS，0—200mmg/Nm³的H₂S。

高炉煤气中HCL的存在，会造成脱硫系统设备管道腐蚀，同时也影响脱硫效果，因此需要把HCL脱除；经过脱硫净化系统处理的高炉煤气送到热风炉、加热炉等后续装置必须确保烟气SO₂排放浓度，因此必须把硫脱除。

目前高炉煤气脱氯脱硫方法通常采用的工艺为：高炉煤气出布袋除尘器后入干法脱氯塔，通过脱氯剂脱除HCL，再入水解塔进行COS水解生成H₂S，然后入余压TRT发电，出TRT后进干法脱硫塔通过干法脱硫剂吸附H₂S。该工艺中，脱氯塔和水解塔床层会产生10-20KPa压力降，造成TRT发电量下降2.5-5％，由于除尘效果差脱氯塔阻力上升后，TRT发电量下降的更多；脱氯所用吸附剂吸附氯的量是一定的，当吸附多了就需要更换，水解剂使用一定时间也需要更换，这样导致了干法脱氯剂与水解剂更换频率高、停机时间长，增加生产成本、影响生产；由于脱硫所用的干法脱硫剂吸附硫的量是一定的，在20％以下，当吸附的硫多了则需要进行更换，这样导致了干法脱硫剂更换频率高、停机时间长，增加生产成本、影响生产；更换下来的干法脱氯剂、水解剂、干法脱硫剂都属于危废，需要危废处理，增加企业生产成本。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的干法脱氯塔和水解塔阻力影响TRT发电问题，且干法脱氯剂、水解剂、干法脱硫剂需要危废处理，增加生产成本的问题，而提供一种高炉煤气湿法脱氯脱硫的装置和方法。

本发明首先提供一种高炉煤气湿法脱氯脱硫的装置，该装置包括湿法脱氯系统和湿法脱硫系统；

所述的湿法脱氯系统包括冷却洗涤塔、氢氧化钠溶液放置槽、洗涤液循环泵和洗涤液冷却器，所述的冷却洗涤塔进气连接TRT余压透平发电装置，出气连接脱硫再生塔，所述的氢氧化钠溶液放置槽连接洗涤液循环泵，洗涤液循环泵与洗涤液冷却器连接，洗涤液冷却器与冷却洗涤塔的上部连通；冷却洗涤塔、洗涤液循环泵和洗涤液冷却器形成循环系统；

所述的湿法脱硫系统包括脱硫再生塔、加药槽、加药管道、液位调节器、第一贫液管道、第二贫液管道、溶液配置槽、溶液配置泵、脱硫循环泵、冷却器、硫酸钠结晶釜、过滤泵、过滤机；所述的脱硫再生塔由喷射再生槽和脱硫塔组成，喷射再生槽设置在脱硫塔上部，脱硫塔内部从上到下包括喷淋层和底部液相区，所述的脱硫塔的底部液相区液面上部进气连接冷却洗涤塔，出气连接界外；

所述的底部液相区通过脱硫循环泵连接喷射再生槽；

所述的加药槽设置在喷射再生槽的一端，加药槽的一侧与加药管道连接，加药管道与液位调节器连接，第一贫液管道的一端与喷射再生槽连接，另一端与液位调节器的一侧连接，第二贫液管道一端与液位调节器的底部连接，第二贫液管道的另一端与脱硫塔上部的喷淋层连接；

所述的溶液配置槽通过溶液制备泵与第二贫液管道连接；

所述的喷射再生槽底部一侧连接冷却器，冷却器连接硫酸钠结晶釜，硫酸钠结晶釜通过过滤泵连接过滤机，过滤机与底部液相区连接。

优选的是，所述的与脱硫塔连接的第二贫液管道为U型。

本发明还提供一种高炉煤气湿法脱氯脱硫的方法，包括：

步骤一：将出TRT发电的高炉煤气通入冷却洗涤塔底部，同时将氢氧化钠溶液放置槽中的NaOH溶液通过洗涤液循环泵经洗涤液冷却器进入冷却洗涤塔上部，通过冷却洗涤塔上部的喷淋区喷淋，在冷却洗涤塔底部与高炉煤气进行脱氯反应，脱氯后的煤气通过出气口进入脱硫再生塔，生成的NaCL溶液作为循环液再通过洗涤液循环泵和洗涤液冷却器循环；

步骤二：将NaOH溶液和脱盐水分别加入溶液配置槽中，然后通过溶液制备泵进入第二贫液管道，同时氧化剂和催化剂加入加药槽中，并依次通过加药管道和液位调节器进入第二贫液管道与NaOH溶液、脱盐水形成脱硫贫液，脱硫贫液进入脱硫塔内的喷淋层，经过喷淋后与从底部液相区液面上部进入的脱氯后的煤气反应进行脱硫反应，脱硫后的煤气通过出气口连通到界外，同时在底部液相区反应生成脱硫富液，该脱硫富液通过脱硫循环泵进入到喷射再生槽，在喷射再生槽进行再生反应后，生成脱硫贫液和含有硫酸钠的产物，其中脱硫贫液经过第一贫液管道、液位调节器和第二贫液管道后再循环回脱硫塔内，含有硫酸钠的产物经过冷却器冷却、硫酸钠结晶釜结晶、过滤机过滤后，过滤机过滤出的硫酸钠装袋，过滤清液滤液自流到底部液相区。

优选的是，所述的步骤一脱氯反应温度为30-80℃。

优选的是，所述的催化剂为DSH-3催化剂，所述的氧化剂为过氧化氢。

优选的是，所述的步骤二的脱硫反应温度为30-40℃。

优选的是，所述的步骤二中再生反应温度为35-45℃，反应时间为10-15min。

优选的是，所述的NaOH溶液的加入量为2-5g/L，氧化剂的加入量为0.2-0.5g/L，催化剂的加入量为30-50ppm。

本发明的有益效果

本发明提供一种高炉煤气湿法脱氯脱硫的装置和方法，由于在余压TRT发电后对高炉煤气进行湿法脱氯，没有在TRT发电前利用脱氯剂干法脱氯的步骤，避免了TRT入口压力损失，提高了TRT入口压力，提高了TRT发电量；另外由于在余压TRT发电后对高炉煤气利用冷却洗涤液进行湿法脱氯，不需要更换脱氯剂，降低了脱氯成本，且无需进行脱氯剂的危废处理；在脱氯后利用湿法脱硫技术对高炉煤气中硫化氢和COS一次性脱除，没有在TRT发电前利用水解剂水解COS的步骤，避免了TRT入口压力损失，提高了TRT入口压力，提高了TRT发电量；同时该脱硫过程不需要更换水解剂、干法脱硫剂，降低了脱硫成本，且无需进行水解剂、干法脱硫剂的危废处理。实验结果表明：通过本发明的装置和方法，脱氯效率达到95-99％；硫化氢脱除效率达到95-99％；有机硫脱除效率达到70-85％。

附图说明

图1为本发明一种高炉煤气湿法脱氯脱硫的装置的结构示意图。

1、冷却洗涤塔，2、氢氧化钠溶液放置槽，3、洗涤液循环泵，4、洗涤液冷却器，5、脱硫塔，6、再生反应槽，7、溶液配制槽，8、溶液配置泵，9、加药槽，10、加药管道，11、液位调节器，12、第一贫液管道，13、第二贫液管道，14、脱硫循环泵，15、硫酸钠结晶釜，16、过滤泵，17、冷却器，18、过滤机。

具体实施方式

本发明首先提供一种高炉煤气湿法脱氯脱硫的装置，如图1所示，该装置包括湿法脱氯系统和湿法脱硫系统；

所述的湿法脱氯系统包括冷却洗涤塔1、氢氧化钠溶液放置槽2、洗涤液循环泵3和洗涤液冷却器4，所述的冷却洗涤塔1进气连接TRT余压透平发电装置，出气连接脱硫再生塔，所述的氢氧化钠溶液放置槽2连接洗涤液循环泵3，洗涤液循环泵3与洗涤液冷却器4连接，洗涤液冷却器4与冷却洗涤塔1的上部连通；冷却洗涤塔1、洗涤液循环泵3和洗涤液冷却器4形成循环系统；冷却洗涤塔1的底部还连通冷却水；

所述的湿法脱硫系统包括脱硫再生塔、加药槽9、加药管道10、液位调节器11、第一贫液管道12、第二贫液管道13、溶液配置槽7、溶液配置泵8、脱硫循环泵14、冷却器17、硫酸钠结晶釜15、过滤泵16、过滤机18；所述的脱硫再生塔由喷射再生槽6和脱硫塔5组成，喷射再生槽6设置在脱硫塔5上部，脱硫塔内部从上到下包括喷淋层和底部液相区，所述的脱硫塔的底部液相区液面上部进气连接冷却洗涤塔1，出气连接界外；

所述的底部液相区通过脱硫循环泵14连接喷射再生槽6；

所述的加药槽9设置在喷射再生槽6的一端，加药槽9的一侧与加药管道10连接，加药管道10与液位调节器11连接，第一贫液管道12的一端与喷射再生槽6连接，另一端与液位调节器11的一侧连接，第二贫液管道13一端与液位调节器11的底部连接，第二贫液管道13的另一端与脱硫塔5上部的喷淋层连接；为防止塔内气体漏到喷射再生槽6里，与脱硫塔5连接的第二贫液管道13的一端设计为U型液封形状；

所述的溶液配置槽7通过溶液制备泵8与第二贫液管道13连接；

所述的喷射再生槽6底部一侧连接冷却器17，冷却器17连接硫酸钠结晶釜15，硫酸钠结晶釜15通过过滤泵16连接过滤机18，过滤机18的一侧与脱硫塔5的底部液相区连接，过滤机18的底部排出硫酸钠。

本发明还提供一种高炉煤气湿法脱氯脱硫的方法，包括：

步骤一：将出TRT发电的高炉煤气通入冷却洗涤塔1底部，同时将氢氧化钠溶液放置槽2中的NaOH溶液通过洗涤液循环泵3经洗涤液冷却器4进入冷却洗涤塔1上部，通过冷却洗涤塔1上部的喷淋区喷淋，在冷却洗涤塔1底部与高炉煤气进行脱氯反应，所述的脱氯反应温度优选为30-80℃，脱氯后的煤气通过出气口进入脱硫再生塔，生成的NaCL溶液作为循环液再通过洗涤液循环泵3和洗涤液冷却器4循环，当循环液中NaCL浓度过高时，通过向冷却洗涤塔1底部注入冷却水进行置换，同时形成的含尘废水从冷却洗涤塔1底部排出；

该脱氯过程的原理主要是利用NaOH溶液与高炉煤气中的HCL反应生成NaCL，达到脱除高炉煤气中氯离子的目的。

步骤二：脱氯后的煤气通过出气口进入脱硫塔5内的底部液相区，同时将NaOH溶液和脱盐水分别加入溶液配置槽7中，然后通过溶液制备泵8进入第二贫液管道13，同时氧化剂和催化剂加入加药槽9中，并依次通过加药管道10和液位调节器11进入第二贫液管道13与NaOH溶液、脱盐水形成脱硫贫液，脱硫贫液进入脱硫塔1内的喷淋层，经过喷淋后与从底部液相区液面上部进入的脱氯后的煤气反应进行脱硫反应，所述的脱硫反应温度优选为30-40℃，脱硫后的煤气通过出气口连通到界外，同时在底部液相区反应生成脱硫富液，该脱硫富液通过脱硫循环泵14进入到喷射再生槽6，在喷射再生槽6进行再生反应后，所述的再生反应温度优选为35-45℃，反应时间优选为10-15min，生成脱硫贫液和含有硫酸钠的产物，其中脱硫贫液经过第一贫液管道12、液位调节器11和第二贫液管道13后再循环回脱硫塔5内，含有硫酸钠的产物经过冷却器17冷却、硫酸钠结晶釜15结晶、过滤机18过滤后，过滤机18过滤出的硫酸钠装袋，过滤清液滤液自流到脱硫塔5的底部液相区。当脱硫贫液中的催化剂、过氧化剂、脱盐水和氢氧化钠溶液浓度过低时，再通过加药槽9和溶液配置槽7分别进行补加。

该脱硫过程的原理主要是在DSYZ催化剂的作用下，利用氧化剂H₂O₂、NaOH与高炉煤气中的硫化氢和COS反应生成硫酸钠，将转化吸收硫化氢和COS后形成的富含硫酸钠脱硫富液进行冷却、结晶、过滤进行分离，得到副产品硫酸钠，过滤清液返回脱硫液。

本实施方式所述的催化剂为DSH-3催化剂，所述的DSH-3催化剂为长春东狮科技(集团)有限责任公司生产的，具体制备过程参见申请号为201811529230.1，名称为“一种用于脱除硫化氢的抑盐脱硫催化剂”的发明专利，所述的氧化剂为过氧化氢。

本实施方式所述的NaOH溶液的加入量优选为2-5g/L，氧化剂的加入量优选为0.2-0.5g/L，催化剂的加入量优选为30-50ppm。

下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的描述，实施例中涉及到的原料均为商购。

实施例1

步骤一：将出TRT发电的400m³/h高炉煤气(脱硫液循环量控制5m³/h)通入冷却洗涤塔1底部，同时将氢氧化钠溶液放置槽2中2-5g/L的NaOH溶液通过洗涤液循环泵3经洗涤液冷却器4进入冷却洗涤塔1上部，通过冷却洗涤塔1上部的喷淋区喷淋，在冷却洗涤塔1底部与高炉煤气在50℃下进行脱氯反应，脱氯后的煤气通过出气口进入脱硫再生塔，生成的NaCL溶液作为循环液再通过洗涤液循环泵3和洗涤液冷却器4循环，当循环液中NaCL浓度达到300g/L时，通过向冷却洗涤塔1底部注入冷却水进行置换至200g/L，同时形成的含尘废水从冷却洗涤塔1底部排出，采用间断排放，每5天排放1次，每次排放1m³；

步骤二：脱氯后的煤气通过出气口进入脱硫塔5内的底部液相区，先初始配置3m³脱硫贫液，将脱盐水和10kg NaOH溶液分别加入溶液配置槽7中，然后通过溶液制备泵8进入第二贫液管道13，同时1kg氧化剂和0.15kg催化剂加入加药槽9中，并依次通过加药管道10和液位调节器11进入第二贫液管道13与NaOH溶液、脱盐水形成3m³的脱硫贫液，脱硫贫液进入脱硫塔1内的喷淋层，经过喷淋后与从底部液相区液面上部进入的脱氯后的煤气反应在35℃下进行脱硫反应，脱硫后的煤气通过出气口连通到界外，同时在底部液相区反应生成脱硫富液，该脱硫富液通过脱硫循环泵14进入到喷射再生槽6，在喷射再生槽6中在40℃下进行再生反应10min后，生成脱硫贫液和含有硫酸钠的产物，其中脱硫贫液经过第一贫液管道12、液位调节器11和第二贫液管道13后再循环回脱硫塔5内，含有硫酸钠的产物经过冷却器17冷却、硫酸钠结晶釜15结晶、过滤机18过滤后，过滤机18过滤出的硫酸钠装袋，过滤清液滤液自流到脱硫塔5的底部液相区。当脱硫贫液中的催化剂含量低于30-50ppm、过氧化剂含量低于0.2-0.5g/L、氢氧化钠溶液浓度低于2-5g/L时，再通过加药槽9和溶液配置槽7分别进行补加。

通过实施例1的脱氯脱硫方法，结果表明：脱氯效率达到99％；硫化氢脱除效率达到99％；有机硫脱除效率达到85％。

Claims (8)

1.一种高炉煤气湿法脱氯脱硫的方法，其特征在于，包括：

步骤一：将出TRT发电的高炉煤气通入冷却洗涤塔底部，同时将氢氧化钠溶液放置槽中的NaOH溶液通过洗涤液循环泵经洗涤液冷却器进入冷却洗涤塔上部，通过冷却洗涤塔上部的喷淋区喷淋，在冷却洗涤塔底部与高炉煤气进行脱氯反应，脱氯后的煤气通过出气口进入脱硫再生塔，生成的NaCl溶液作为循环液再通过洗涤液循环泵和洗涤液冷却器循环；

步骤二：将 NaOH溶液和脱盐水分别加入溶液配置槽中，然后通过溶液制备泵进入第二贫液管道，同时氧化剂和催化剂加入加药槽中，并依次通过加药管道和液位调节器进入第二贫液管道与NaOH溶液、脱盐水形成脱硫贫液，脱硫贫液进入脱硫塔内的喷淋层，经过喷淋后与从底部液相区液面上部进入的脱氯后的煤气反应进行脱硫反应，脱硫后的煤气通过出气口连通到界外，同时在底部液相区反应生成脱硫富液，该脱硫富液通过脱硫循环泵进入到喷射再生槽，在喷射再生槽进行再生反应后，生成脱硫贫液和含有硫酸钠的产物，其中脱硫贫液经过第一贫液管道、液位调节器和第二贫液管道后再循环回脱硫塔内，含有硫酸钠的产物经过冷却器冷却、硫酸钠结晶釜结晶、过滤机过滤后，过滤机过滤出的硫酸钠装袋，过滤清液滤液自流到底部液相区；

在TRT发电前没有利用脱氯剂干法脱氯的步骤。

2.根据权利要求1所述的一种高炉煤气湿法脱氯脱硫的方法，其特征在于，所述的步骤一脱氯反应温度为30-80℃。

3.根据权利要求1所述的一种高炉煤气湿法脱氯脱硫的方法，其特征在于，所述的催化剂为DSH-3催化剂，所述的氧化剂为过氧化氢。

4.根据权利要求1所述的一种高炉煤气湿法脱氯脱硫的方法，其特征在于，所述的步骤二的脱硫反应温度为30-40℃。

5.根据权利要求1所述的一种高炉煤气湿法脱氯脱硫的方法，其特征在于，所述的步骤二中再生反应温度为35-45℃，反应时间为10-15min。

6.根据权利要求1所述的一种高炉煤气湿法脱氯脱硫的方法，其特征在于，所述的NaOH溶液的加入量为2-5g/L，氧化剂的加入量为0.2-0.5g/L，催化剂的加入量为30-50ppm。

7.根据权利要求1所述的一种高炉煤气湿法脱氯脱硫方法的装置，其特征在于，该装置包括湿法脱氯系统和湿法脱硫系统；

所述的湿法脱氯系统包括冷却洗涤塔、氢氧化钠溶液放置槽、洗涤液循环泵和洗涤液冷却器，所述的冷却洗涤塔进气连接TRT余压透平发电装置，出气连接脱硫再生塔，所述的氢氧化钠溶液放置槽连接洗涤液循环泵，洗涤液循环泵与洗涤液冷却器连接，洗涤液冷却器与冷却洗涤塔的上部连通；冷却洗涤塔、洗涤液循环泵和洗涤液冷却器形成循环系统；

所述的湿法脱硫系统包括脱硫再生塔、加药槽、加药管道、液位调节器、第一贫液管道、第二贫液管道、溶液配置槽、溶液配置泵、脱硫循环泵、冷却器、硫酸钠结晶釜、过滤泵、过滤机；所述的脱硫再生塔由喷射再生槽和脱硫塔组成，喷射再生槽设置在脱硫塔上部，脱硫塔内部从上到下包括喷淋层和底部液相区，所述的脱硫塔的底部液相区液面上部进气连接冷却洗涤塔，出气连接界外；

所述的底部液相区通过脱硫循环泵连接喷射再生槽；

所述的加药槽设置在喷射再生槽的一端，加药槽的一侧与加药管道连接，加药管道与液位调节器连接，第一贫液管道的一端与喷射再生槽连接，另一端与液位调节器的一侧连接，第二贫液管道一端与液位调节器的底部连接，第二贫液管道的另一端与脱硫塔上部的喷淋层连接；

所述的溶液配置槽通过溶液制备泵与第二贫液管道连接；

所述的喷射再生槽底部一侧连接冷却器，冷却器连接硫酸钠结晶釜，硫酸钠结晶釜通过过滤泵连接过滤机，过滤机与底部液相区连接。

8.根据权利要求7所述的一种高炉煤气湿法脱氯脱硫方法的装置，其特征在于，所述的与脱硫塔连接的第二贫液管道为U型。

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