CN112940797A - 一种焦炉煤气精脱硫系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种焦炉煤气精脱硫系统，包括：第一过滤器、气柜、压缩机、第二过滤器、粗脱硫槽、加热器、预加氢反应器、一级加氢反应器、精脱硫槽和冷却器。第一过滤器用于过滤掉焦炉煤气中的焦油；压缩机用于压缩焦炉煤气；第二过滤器用于过滤掉焦炉煤气中的焦油雾滴；粗脱硫槽用于对焦炉煤气进行无机硫脱硫处理，加热器用于对焦炉煤气进行加热升温；预加氢反应器用于加氢转化焦炉煤气以进行有机硫脱硫处理；一级加氢反应器用于再次加氢转化焦炉煤气以进行有机硫再次脱硫处理；精脱硫槽用于再次对焦炉煤气进行无机硫脱硫处理；冷却器用于冷却焦炉煤气。由此可对焦炉煤气中的杂质硫进行充分处理，使得最终的焦炉煤气能够符合脱硫指标。

Description

一种焦炉煤气精脱硫系统
技术领域
本发明涉及焦炉煤气脱硫技术领域，尤其是涉及一种焦炉煤气精脱硫系统。
背景技术
焦炉煤气是炼焦工业的副产品，是指用几种烟煤配制成炼焦用煤，在炼焦炉中经过高温干馏后，在产出焦炭和焦油产品的同时所产生的一种可燃性气体。焦炉煤气的热值约为天然气热值的一半(17～19MJ/Nm3)，密度约为0.45～0.48kg/Nm3。焦炉煤气含有一定量的氢气(H2)、一氧化碳(CO)和甲烷(CH4)等，并且由于炼焦配比和操作工艺参数的不同，焦炉煤气的组成略有变化。焦炉产出的荒煤气需要首先经过脱除焦油、硫、氨、苯等初步净化处理后再做为焦炉煤气进行后续深加工应用。
焦炉煤气既可作燃料，又可作化工原料。但是焦炉煤气成分非常复杂，除了有效组份外还含有多种杂质成份。因而在后续应用中，需要对经过焦炉化产初步净化处理后的焦炉煤气中的杂质硫，采用优化合理而有效的方法进行脱硫净化处理，本申请由此产生。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提供一种焦炉煤气精脱硫系统。
本发明的技术方案如下：一种焦炉煤气精脱硫系统，包括：第一过滤器、气柜、压缩机、第二过滤器、粗脱硫槽、加热器、预加氢反应器、一级加氢反应器、精脱硫槽和冷却器；
所述第一过滤器与所述气柜相连，所述气柜与所述压缩机相连，所述压缩机与所述第二过滤器相连，所述第二过滤器与所述粗脱硫槽相连，所述粗脱硫槽与所述加热器相连，所述加热器与所述预加氢反应器相连，所述预加氢反应器与所述一级加氢反应器相连，所述一级加氢反应器与所述精脱硫槽相连，所述精脱硫槽与所述冷却器相连；
其中，所述第一过滤器用于过滤掉流入的焦炉煤气中的混杂的焦油，然后将所述焦炉煤气排向所述气柜；所述压缩机用于压缩所述气柜送入的焦炉煤气，然后排向所述第二过滤器；所述第二过滤器用于过滤掉所述焦炉煤气中的焦油雾滴，然后排向所述粗脱硫槽；所述粗脱硫槽用于对所述焦炉煤气进行无机硫脱硫处理，然后排向所述加热器；所述加热器用于对所述焦炉煤气进行加热升温，然后排向所述预加氢反应器；所述预加氢反应器用于加氢转化所述焦炉煤气以进行有机硫脱硫处理，然后排向所述一级加氢反应器；所述一级加氢反应器用于再次加氢转化所述焦炉煤气以进行有机硫再次脱硫处理，然后排向精脱硫槽；所述精脱硫槽用于再次对所述焦炉煤气进行无机硫脱硫处理，然后排向所述冷却器；所述冷却器用于冷却所述焦炉煤气，然后进行排放。
进一步地，所述压缩机用于将所述焦炉煤气的压力压缩至0.35-0.45MPa。
进一步地，所述压缩机为螺杆压缩机。
进一步地，所述粗脱硫槽以及所述精脱硫槽内均设有氧化锌脱硫剂。
进一步地，所述加热器用于将所述焦炉煤气加热至230-250度。
进一步地，所述加热器中还设有气气换热器，所述气气换热器包括第一气流通道和第二气流通道，所述第一气流通道串联连接在所述粗脱硫槽和所述预加氢反应器之间，所述第二气流通道串联连接在所述精脱硫槽和所述冷却器之间，流经所述第一气流通道的焦炉煤气和流经所述第二气流通道的焦炉煤气可进行换热，所述加热器用于对换热后的流经所述第一气流通道的焦炉煤气进行加热。
进一步地，所述加热器为电加热器。
进一步地，所述预加氢反应器内设有耐硫除氧剂和铁钼加氢催化剂，所述焦炉煤气先经过所述耐硫除氧剂处理，再经过所述铁钼加氢催化剂处理。
进一步地，所述冷却器用于将所述焦炉煤气冷却到55-65度。
进一步地，所述冷却器为水冷器。
和现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本系统在对焦炉煤气脱硫之前，需要先对焦炉煤气进行过滤净化以除去其中的焦油等杂质；对于杂质硫的脱硫采用无机脱硫和有机脱硫分别处理，以达到较好的脱硫效果，最终有利于控制焦炉煤气中的ΣS≤5mg/Nm3。本系统的工艺流程简单顺畅，能确保生产顺行，操作可靠，维护方便。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图：
图1是本发明的部分结构的连接示意图。
附图标记：
1、第二过滤器；2、粗脱硫槽；3、加热器；4、预加氢反应器；5、一级加氢反应器；6、精脱硫槽；7、冷却器；8、气气换热器。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“内”、“外”、“竖向”、“周向”、“径向”、“轴向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明的描述中，“第一特征”、“第二特征”可以包括一个或者更多个该特征。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
下面参考附图图1描述根据本发明实施例的一种焦炉煤气精脱硫系统，包括：第一过滤器、气柜、压缩机、第二过滤器1、粗脱硫槽2、加热器3、预加氢反应器4、一级加氢反应器5、精脱硫槽6和冷却器7。
第一过滤器与气柜相连，气柜与压缩机相连，压缩机与第二过滤器1相连，第二过滤器1与粗脱硫槽2相连，粗脱硫槽2与加热器3相连，加热器3与预加氢反应器4相连，预加氢反应器4与一级加氢反应器5相连，一级加氢反应器5与精脱硫槽6相连，精脱硫槽6与冷却器7相连。
其中，第一过滤器用于过滤掉流入的焦炉煤气中的混杂的焦油，然后将焦炉煤气排向气柜；压缩机用于压缩气柜送入的焦炉煤气，然后排向第二过滤器1；第二过滤器1用于过滤掉焦炉煤气中的焦油雾滴，然后排向粗脱硫槽2；粗脱硫槽2用于对焦炉煤气进行无机硫脱硫处理，然后排向加热器3；加热器3用于对焦炉煤气进行加热升温，然后排向预加氢反应器4；预加氢反应器4用于加氢转化焦炉煤气以进行有机硫脱硫处理，然后排向一级加氢反应器5；一级加氢反应器5用于再次加氢转化焦炉煤气以进行有机硫再次脱硫处理，然后排向精脱硫槽6；精脱硫槽6用于再次对焦炉煤气进行无机硫脱硫处理，然后排向冷却器7；冷却器7用于冷却焦炉煤气，然后进行排放。由此可对焦炉煤气中的无机硫以及有机硫等杂质硫进行充分处理，使得最终的焦炉煤气能够符合脱硫指标。
下面将对上述的工艺流程做详细介绍。
具体而言，焦化厂来的焦炉煤气通常混有焦油，为了避免影响脱硫效果，需要对焦油进行处理，因此先设置了第一过滤器，第一过滤器中填充有小粒度的焦炭，焦炉煤气从第一过滤器的下部进入，从顶部送出，通过焦炭的吸附作用，能够脱去大部分的焦油。
经过第一过滤器初步过滤的焦炉煤气会排向气柜进行缓冲稳压，然后经过压缩机进行压缩，其中，由于脱硫净化后的焦炉煤气作为燃料气，压力要求较低，如果采取太高的压力系统会造成能量的大量浪费；但同时适当高的压力对于杂质硫的转化脱除又是有利的，尤其是装置长周期运行也存在阻力增大问题，并且系统压力太低整个系统设备管道和占地都比较大。基于上述考虑，这里使用压缩机进行焦炉煤气的加压，加压后的焦炉煤气的压力为0.35-0.45MPa，优选为0.4MPa，压缩机选用喷水螺杆式压缩机，可保证机组长周期稳定运转。
经过加压的焦炉煤气由于还含有残余的焦油等其他杂质，因此还设置了第二过滤器1用于二次过滤，以进一步除去残余的焦油雾滴等杂质，再进行脱硫处理。
焦炉煤气中杂质硫主要包括无机硫(硫化氢H2S)和有机硫(二硫化碳CS2、羰基硫COS、硫醇R-SH、硫醚R1-S-R2、噻吩C4H4S等)，因此脱硫处理也主要分为无机硫脱硫处理和有机硫脱硫处理，由于焦炉煤气中无机硫含量相对较高，这种情况下直接进行有机硫转化会影响转化效率，因此设置了粗脱硫槽2，以脱除大部分的无机硫，其中粗脱硫槽2内设有氧化锌脱硫剂，无机硫的脱除反应为ZnO+H2S→ZnS+H2O，这种工艺方式简单，便于实现。
经过无机硫脱硫处理后的焦炉煤气在进行有机脱硫时为了提高脱硫效果，需要实现对焦炉煤气进行加热，因此设置了加热器3，加热器3为电加热器3，加热器3用于将焦炉煤气加热至230-250度，优选为240度。
升温至约240℃的焦炉煤气依次进入预加氢反应器4和一级加氢反应器5，预加氢反应器4和一级加氢反应器5的上部均装填有耐硫除氧剂，下部均装填有铁钼加氢催化剂，当通入氢气后，耐硫除氧剂用于转化部分O2及部分有机硫，升温至260～280℃进入下部装填的铁钼加氢催化剂，随后进入一级加氢反应器5转化大部分有机硫以及少量O2。
有机硫的转化反应为：
CS2+4H2→CH4+2H2S COS+H2→CO+H2S
C4H4S+4H2→C4H10+H2S R-SH+H2→RH+H2S
R1-S-R2+2H2→R1H+R2H+H2S
基于脱硫净化指标的要求和稳定操作的要求，在加氢转化前考虑脱除焦炉煤气中的少量氧，有机硫加氢转化采用预加氢串一级加氢的分级转化工艺，从而在保证有机硫转化效率的前提下，减小氧和烯烃的加氢反应造成氧温升过快对操作运行稳定性的影响。
经过有机硫脱硫处理的焦炉煤气中混杂有H2S，因此需要在精脱硫槽6内再次进行无机硫脱硫处理以净化脱除H2S，精脱硫槽6内设有氧化锌脱硫剂。
经过脱硫处理的焦炉煤气最后经冷却器7冷却到55-65度，优选为60度，再进行排放，其中冷却器7为水冷器。
进一步地，考虑到流出精脱硫槽6的焦炉煤气的温度较高，而流向预加氢反应器4的焦炉煤气则需要加热，因此为了降低加热器3以及冷却器7的工作负荷，提高能源利用率，在加热器3中还设有气气换热器8，气气换热器8包括第一气流通道和第二气流通道，第一气流通道串联连接在粗脱硫槽2和预加氢反应器4之间，第二气流通道串联连接在精脱硫槽6和冷却器7之间，流经第一气流通道的焦炉煤气和流经第二气流通道的焦炉煤气可进行换热，加热器3用于对换热后的流经第一气流通道的焦炉煤气进行加热。
综上所述，本系统在对焦炉煤气脱硫之前，需要先对焦炉煤气进行过滤净化以除去其中的焦油等杂质；对于杂质硫的脱硫采用无机脱硫和有机脱硫分别处理，以达到较好的脱硫效果，其中有机硫的脱除采用加氢转化技术，无机硫的脱除采用氧化锌干法脱硫技术，工艺路线采用“预脱硫+铁钼预加氢+铁钼加氢+氧化锌脱硫”的脱硫净化工艺，最终有利于控制焦炉煤气中的ΣS≤5mg/Nm3。本系统的工艺流程简单顺畅，能确保生产顺行，操作可靠，维护方便。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种焦炉煤气精脱硫系统，其特征在于，包括：第一过滤器、气柜、压缩机、第二过滤器、粗脱硫槽、加热器、预加氢反应器、一级加氢反应器、精脱硫槽和冷却器；
所述第一过滤器与所述气柜相连，所述气柜与所述压缩机相连，所述压缩机与所述第二过滤器相连，所述第二过滤器与所述粗脱硫槽相连，所述粗脱硫槽与所述加热器相连，所述加热器与所述预加氢反应器相连，所述预加氢反应器与所述一级加氢反应器相连，所述一级加氢反应器与所述精脱硫槽相连，所述精脱硫槽与所述冷却器相连；
其中，所述第一过滤器用于过滤掉流入的焦炉煤气中的混杂的焦油，然后将所述焦炉煤气排向所述气柜；所述压缩机用于压缩所述气柜送入的焦炉煤气，然后排向所述第二过滤器；所述第二过滤器用于过滤掉所述焦炉煤气中的焦油雾滴，然后排向所述粗脱硫槽；所述粗脱硫槽用于对所述焦炉煤气进行无机硫脱硫处理，然后排向所述加热器；所述加热器用于对所述焦炉煤气进行加热升温，然后排向所述预加氢反应器；所述预加氢反应器用于加氢转化所述焦炉煤气以进行有机硫脱硫处理，然后排向所述一级加氢反应器；所述一级加氢反应器用于再次加氢转化所述焦炉煤气以进行有机硫再次脱硫处理，然后排向精脱硫槽；所述精脱硫槽用于再次对所述焦炉煤气进行无机硫脱硫处理，然后排向所述冷却器；所述冷却器用于冷却所述焦炉煤气，然后进行排放。
2.根据权利要求1所述的焦炉煤气精脱硫系统，其特征在于，所述压缩机用于将所述焦炉煤气的压力压缩至0.35-0.45MPa。
3.根据权利要求1所述的焦炉煤气精脱硫系统，其特征在于，所述压缩机为螺杆压缩机。
4.根据权利要求1所述的焦炉煤气精脱硫系统，其特征在于，所述粗脱硫槽以及所述精脱硫槽内均设有氧化锌脱硫剂。
5.根据权利要求1所述的焦炉煤气精脱硫系统，其特征在于，所述加热器用于将所述焦炉煤气加热至230-250度。
6.根据权利要求1所述的焦炉煤气精脱硫系统，其特征在于，所述加热器中还设有气气换热器，所述气气换热器包括第一气流通道和第二气流通道，所述第一气流通道串联连接在所述粗脱硫槽和所述预加氢反应器之间，所述第二气流通道串联连接在所述精脱硫槽和所述冷却器之间，流经所述第一气流通道的焦炉煤气和流经所述第二气流通道的焦炉煤气可进行换热，所述加热器用于对换热后的流经所述第一气流通道的焦炉煤气进行加热。
7.根据权利要求1所述的焦炉煤气精脱硫系统，其特征在于，所述加热器为电加热器。
8.根据权利要求1所述的焦炉煤气精脱硫系统，其特征在于，所述预加氢反应器内设有耐硫除氧剂和铁钼加氢催化剂，所述焦炉煤气先经过所述耐硫除氧剂处理，再经过所述铁钼加氢催化剂处理。
9.根据权利要求1所述的焦炉煤气精脱硫系统，其特征在于，所述冷却器用于将所述焦炉煤气冷却到55-65度。
10.根据权利要求1所述的焦炉煤气精脱硫系统，其特征在于，所述冷却器为水冷器。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114456849A (zh) * 2022-02-28 2022-05-10 曲靖市盛凯焦化有限责任公司 一种焦炉煤气高效脱硫系统及脱硫方法

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