CN114011231A - 一种采用热碱液对高炉煤气进行脱硫的系统及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及高炉煤气脱硫技术领域，尤其涉及一种采用热碱液对高炉煤气进行脱硫的系统及其方法；该系统包括沿高炉煤气流向设置的预处理系统和脱硫塔，预处理系统脱除高炉煤气中的硫化氢，高炉煤气与脱硫塔中的碱液逆向接触净化后并入净煤气管网，脱硫塔从下至上设置有集液槽、热填料段、冷填料段和除雾器，脱硫塔还连接有用于碱液再生的脱硫液循环系统，脱硫液循环系统包括氧化再生槽，以及与氧化再生槽连接的热循环单元和冷循环单元，热循环单元与脱硫塔的热填料段连接，冷循环单元与冷填料段和预处理系统连接。本发明中利用预处理系统脱除高炉煤气中大部分的硫化氢，可以为热碱液脱除有机硫提供好的反应条件，且可以对碱液进行再生，循环利用。

Description

一种采用热碱液对高炉煤气进行脱硫的系统及其方法
技术领域
本发明涉及高炉煤气脱硫技术领域，尤其涉及一种采用热碱液对高炉煤气进行脱硫的系统及其方法。
背景技术
高炉煤气脱硫是国家提倡的煤气源头治理技术，但该技术难度比较大，特别是羰基硫脱除，对于大流量、成分复杂、含硫量地域差别大的高炉煤气而言，暂时没有统一的稳定技术。目前高炉煤气脱硫技术仍然不成熟，主要由以微晶吸附为代表的干法处理方法和以催化水解+碱液吸收为代表的湿法处理方法。微晶脱硫技术特点是，可以吸附硫化氢、羰基硫，吸附精度较高；吸附剂填装在脱硫塔，占地有一定要求且运行有一定阻力，阻力随吸附量逐渐增大，吸附剂为疏水型，能规避煤气含水问题，结构比较稳定，可反复再生，再生可用热煤气(1.5％的总量)或热氮气(再生出的脏煤气可去烧结)，吸附剂同时具有脱除灰尘的作用，需要用水洗灰，微晶技术问题在于运行阻力和占地问题，后期运行阻力较大，由于需要设置大型脱硫塔，占地面积也比较大。
催化水解+碱液吸收技术是采用高炉余压发电装置(TRT)前高温条件下有机硫易水解的特点，在TRT前设置有机硫水解装置，将有机硫转化为无机硫(硫化氢)，在TRT后脱除水解产物硫化氢，此技术较为成熟，整体硫脱除率最高可达90％以上，但此技术至少要设两套设备，TRT前设置有机硫水解装置有阻力影响TRT发电量，技术经济性较差；水解催化剂运行后期阻力大，且不到一年就需要整体更换，该套系统总体上存在运行阻力大，运行不灵活，占地面积大等问题。
发明内容
为了解决上述问题，一方面，本发明提供了一种采用热碱液对高炉煤气进行脱硫的系统，包括沿高炉煤气流向设置的预处理系统和脱硫塔，高炉煤气与所述脱硫塔中的碱液逆向接触净化后并入净煤气管网，所述脱硫塔内设置有至少一个热填料段、至少一个冷填料段，所述脱硫塔还连接有用于碱液再生的脱硫液循环系统，所述脱硫液循环系统包括氧化再生槽，以及与所述氧化再生槽连接的热循环单元和冷循环单元，所述热循环单元与所述脱硫塔的热填料段连接，所述冷循环单元与所述冷填料段和预处理系统连接。
进一步地，所述预处理系统为管道反应器，所述预处理系统与外网高炉煤气连接。
进一步地，所述脱硫塔还包括设置在底部的集液槽以及设置在顶部的除雾器，所述集液槽和除雾器之间设置有所述热填料段和冷填料段。
进一步地，所述氧化再生槽包括提供空气的进气管道以及排气管道，所述进气管道延伸至所述氧化再生槽底部并设置有多个出气孔。
进一步地，所述氧化再生槽和所述脱硫塔之间的流路上还设置有富液冷却器。
进一步地，所述热循环单元包括沿再生热碱液流路设置的贫液加热器和热段循环泵；所述冷循环单元包括沿再生冷碱液流路设置的冷段循环泵。
进一步地，所述热循环单元和冷循环单元还分别包括热段过滤器和冷段过滤器，所述热段过滤器和冷段过滤器分别设置在所述贫液加热器和冷段循环泵的前端。
进一步地，所述氧化再生槽的上端设置有用于收集硫泡沫的硫回收单元。
另一方面，本发明还提供了一种采用热碱液对高炉煤气进行脱硫的方法，使用如上所述的系统，包括如下步骤：
S1：高炉煤气进入预处理系统中与低温碱液发生反应，高炉煤气中的大部分硫化氢被脱除；
S2：从预处理系统中出来的高炉煤气进入脱硫塔中与碱液进行气-液逆向接触，高炉煤气中的有机硫被热填料段的热碱液吸收，高炉煤气中的硫化氢被冷填料段的低温碱液吸收，净化后的高炉煤气并入净煤气管网；
S3：S2中净化高炉煤气的碱液进入氧化再生槽中进行碱液再生，再生后的碱液分别通过热循环单元和冷循环单元给脱硫塔和预处理系统提供再生的碱液；
S4：对氧化再生槽中硫化物经氧化反应生成的硫单质进行回收。
进一步地，所述碱液为重量百分比2～20％的碳酸盐水溶液，碱液体积与高炉煤气体积比为5L/m3～20L/m3，所述热填料段中热碱液温度为50～70℃，所述冷填料段和预处理系统中低温碱液温度为30～45℃。
本发明采用热碱液对高炉煤气进行脱硫的系统及其方法的工作原理是，采用不同温度的碱液脱除高炉煤气中的硫化氢和有机硫，其中低温碱液可以对硫化氢起到很好的吸收效果，热碱液可以对有机硫起到很好的吸收效果，进而可以提高对高炉煤气中的硫化氢和有机硫脱除的效果，具体地，高炉煤气先经过预处理系统中的低温碱液脱除大部分的硫化氢，然后进入脱硫塔中用热碱液脱除高炉煤气中的有机硫，再用低温碱液脱除有机硫的反应产物硫化氢以及高炉煤气中剩余的硫化氢，净化后的高炉煤气并入官网；进行脱硫后的碱液进入氧化再生槽中，硫化物氧化为硫单质进行回收，同时产生具有吸收硫氧化物功能的碳酸盐碱液，分别通过热循环单元和冷循环单元为脱硫塔以及预处理系统提供对应温度的碱液，完成碱液的循环利用。
本发明由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，具有以下有益效果：
1)本发明中利用预处理系统脱除高炉煤气中大部分的硫化氢气体，可以为热碱液脱除有机硫提供好的反应条件，也可以减小脱硫塔中的碱液使用量；
2)本发明中通过将脱硫塔中反应后的碱液进行收集并送至氧化再生槽内完成氧化，生成硫单质进行回收，同时溶液恢复吸收硫氧化物的功能，进行循环使用；
3)本发明中再生后的碱液分别通过处理得到热碱液和低温碱液，并送至相应的位置进行脱硫处理，可提高硫化氢以及有机硫的吸收效率；
4)本发明中高炉煤气经过管道反应器几乎没有煤气阻力下降，高炉煤气经过单个脱硫塔阻力降比较小，因此系统整体上阻力降比较小；
5)本发明中管道反应器安装在管道上，无需考虑占地问题，且可根据高炉煤气中的硫化氢含量调整管道反应器的长度；脱硫塔采用立式布置方法，占地较小，其他辅助设施整体占地较小，而且可以利用脱硫塔附近进行布置，可以减少占地面积，解决占地问题。
附图说明
图1为本发明中采用热碱液对高炉煤气进行脱硫的系统的结构示意图。
1-预处理系统；2-脱硫塔；201-热填料段；202-冷填料段；203-集液槽；204-除雾器；3-富液冷却器；4-氧化再生槽；5-热循环单元；501-贫液加热器；502-热段循环泵；503-热段过滤器；6-冷循环单元；601-冷段循环泵；602-冷段过滤器。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅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做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。附图中，为清晰可见，可能放大了某部分的尺寸及相对尺寸。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“相连”应做广义解释，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，对于本领域的普通的技术人员而言，可以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，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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。
此外，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分。
如说明书附图1所示，本发明提供了一种采用热碱液对高炉煤气进行脱硫的系统，包括沿高炉煤气流向设置的预处理系统1和脱硫塔2，高炉煤气与所述脱硫塔2中的碱液逆向接触净化后并入净煤气管网，所述脱硫塔2内设置有至少一个热填料段201、至少一个冷填料段202，所述脱硫塔2还连接有用于碱液再生的脱硫液循环系统，所述脱硫液循环系统包括氧化再生槽4，以及与所述氧化再生槽4连接的热循环单元5和冷循环单元6，所述热循环单元5与所述脱硫塔2的热填料段201连接，所述冷循环单元6与所述冷填料段202和预处理系统1连接。
细化实施方式，该系统还包括可进行调控的控制面板，在高炉煤气脱硫前的管道上设置有可分别进行温度、压力、含硫量和含氧量检测的检测仪，脱硫后的管道上设置有可分别进行温度、压力和含硫量检测的检测仪，各检测仪与控制面板连接，外网高炉煤气出口设置有气体流量调节阀，热循环单元、冷循环单元上分别设置有液体流量调节阀和温度调控装置，气体流量调节阀、各液体流量调节阀以及温度调控装置与控制面板连接，且可与各检测仪之间连锁控制，实现该系统整个过程的全自动化操作，其中碱液浓度以及喷淋量根据高炉煤气的流量以及硫含量进行调节。
细化实施方式，高炉煤气中含有硫化氢和有机硫(如羰基硫)，热碱液可快速与有机硫反应，具体的，先将高炉煤气经过预处理系统1脱除高炉煤气中原本存在的硫化氢，具体地，所述预处理系统1为管道反应器，预处理系统1与外网高炉煤气连接，且管道反应器中可以喷淋低温碱液，低温碱液可以来自碱液储罐或氧化再生槽4中的再生碱液；低温碱液可以脱除高炉煤气中大部分的硫化氢，脱除硫化氢的高炉煤气再进入脱硫塔2中进行有机硫脱除，脱硫塔2中设置有至少一个可提供热碱液的热填料段201，以及至少一个可提供低温碱液的冷填料段202，热填料段201和冷填料段202的数量以及尺寸可以根据高炉煤气中的硫含量进行设置，热填料段201可以设置在冷填料段202的下方，或者热填料段201和冷填料段202交替设置，且最上层设置冷填料段201，热填料段201和冷填料段202喷淋的碱液可来自碱液储罐或氧化再生槽4中的再生碱液。所述脱硫塔2还包括设置在底部的集液槽203以及设置在顶部的除雾器204，所述集液槽203和除雾器204之间设置有所述热填料段201和冷填料段202，脱硫后的高炉煤气经过除雾器204后并入净煤气管网，集液槽204用于收集脱硫塔2中反应的碱液，将热碱液和低温碱液混合在一起，并送至氧化再生槽4中进行碱液再生，并循环至脱硫塔2以及预处理系统1中，当然，预处理系统1中脱硫后的碱液也可以送至氧化再生槽4中进行碱液再生；在脱硫塔2中，高炉煤气经逆流先与热碱液进行吸收反应，高炉煤气中的有机硫与热碱液反应生成硫化氢气体，脱硫塔2内脱除了有机硫的高炉煤气自下而上与低温碱液反应，高炉煤气中的硫化氢被低温碱液吸收，反应后的热碱液及低温碱液沿脱硫塔2进入集液槽203中。
作为实施方式之一，所述氧化再生槽4包括提供空气的进气管道以及排气管道，所述进气管道延伸至所述氧化再生槽4底部并设置有多个出气孔，具体的，压缩空气由进气管道进入氧化再生槽4内，并与待再生碱液混合均匀，空气中的氧气对溶液中的硫化物进行氧化反应，氧化反应将硫化物转变为硫单质，从而溶液恢复吸收硫氧化物的功能，使得碱液能够循环使用；氧化再生槽4内反应生成的硫单质经汇集后形成硫泡沫并聚集在溶液上层，经专用管道送至硫回收单元；进一步地，为了提高氧化再生槽4的氧化效率，也可以加入适量氧化催化剂提高氧化效率。
作为实施方式之一，所述脱硫塔2内碱液温度为30～70℃，具体的，热碱液的温度为50～70℃，低温碱液的温度为30～45℃，脱硫后的热碱液和低温碱液混合后汇集于集液槽203内，为了能提供低温碱液，所述氧化再生槽4和所述脱硫塔2之间的流路上还设置有富液冷却器3，与较冷介质进行热交换后温度降低，较低温度待再生碱液进入氧化再生槽4内。
细化实施方式，当集液槽203中的待再生碱液冷却后进入氧化再生槽4中，则所述热循环单元5包括沿再生热碱液流路设置的贫液加热器501和热段循环泵502，贫液加热器的加热温度为50～70℃；所述冷循环单元6包括沿再生冷碱液流路设置的冷段循环泵601，热循环单元5将再生碱液加热后通过管道送至脱硫塔2的热填料段201进行喷淋除硫，冷循环单元6将再生碱液通过管道送至预处理系统1以及脱硫塔2的冷填料段202中进行喷淋脱硫。
进一步优化实施方式，为了避免管道出现堵塞，所述热循环单元5和冷循环单元6还分别包括热段过滤器503和冷段过滤器602，可以对融入溶液的高炉煤气中的不容粉尘等杂质进行过滤，具体地，所述热段过滤器503和冷段过滤器602分别设置在所述贫液加热器501和冷段循环泵601的前端。
另一方面，本发明还提供了一种采用热碱液对高炉煤气进行脱硫的方法，使用如上所述的系统，对压力为5～25KPa、温度为30～80℃的高炉煤气进行脱硫处理，通过下面的实施例进行详细阐述。
实施例1
本实施例中使用的碱液为重量百分比5％的碳酸钠溶液，压力为5KPa、温度为30℃的高炉煤气进入管道反应器内，管道反应器内喷淋低温碱液，高炉煤气中的大部分硫化氢被碱液吸收，然后高炉煤气进入脱硫塔中，依次与热填充段的热碱液接触，热碱液温度为55℃，有机硫与热碱液反应生成硫化氢气体，脱除有机硫后的高炉煤气继续向上与低温碱液接触，低温碱液温度为35℃，高炉煤气中的硫化氢被冷填充段的低温碱液吸收，脱硫后的高炉煤气经过除雾器后并入净化煤气管网；脱硫塔中的反应后的碱液进入集液槽后，经富液冷却器降温后，降至35℃后进入氧化再生槽中与空气混合，碱液中的硫化物经氧化反应生成硫单质并被回收，同时生成具有脱硫功能的碳酸钠溶液，碳酸钠溶液经热段过滤器过滤后，由贫液加热器加热至55℃，再送至脱硫塔中，另一部分碳酸钠溶液经冷段过滤器过滤后，送至脱硫塔和管道反应器中。
实施例2
本实施例中使用的碱液为重量百分比20％的碳酸钠溶液，压力为20KPa、温度为80℃的高炉煤气进入管道反应器内，管道反应器内喷淋低温碱液，高炉煤气中的大部分硫化氢被碱液吸收，然后高炉煤气进入脱硫塔中，依次与热填充段的热碱液接触，热碱液温度为70℃，有机硫与热碱液反应生成硫化氢气体，脱除有机硫后的高炉煤气继续向上与低温碱液接触，低温碱液温度为40℃，高炉煤气中的硫化氢被冷填充段的低温碱液吸收，脱硫后的高炉煤气经过除雾器后并入净化煤气管网；脱硫塔中的反应后的碱液进入集液槽后，经富液冷却器降温后，降至40℃后进入氧化再生槽中与空气混合，碱液中的硫化物经氧化反应生成硫单质并被回收，同时生成具有脱硫功能的碳酸钠溶液，碳酸钠溶液经热段过滤器过滤后，由贫液加热器加热至70℃，再送至脱硫塔中，另一部分碳酸钠溶液经冷段过滤器过滤后，送至脱硫塔和管道反应器中。
实施例1和实施例2中的高炉煤气中的硫化氢以及有机硫可以有效的被脱除，经检测，从脱硫塔中出来的高炉煤气中的含硫物在正常范围内。
本技术领域的技术人员应理解，本发明可以以许多其他具体形式实现而不脱离本发明的精神和范围。尽管已描述了本发明的实施例，应理解本发明不应限制为此实施例，本技术领域的技术人员可如所附权利要求书界定的本发明精神和范围之内作出变化和修改。

Claims (10)

1.一种采用热碱液对高炉煤气进行脱硫的系统，包括沿高炉煤气流向设置的预处理系统和脱硫塔，高炉煤气与所述脱硫塔中的碱液逆向接触净化后并入净煤气管网，其特征在于，所述脱硫塔内设置有至少一个热填料段、至少一个冷填料段，所述脱硫塔还连接有用于碱液再生的脱硫液循环系统，所述脱硫液循环系统包括氧化再生槽，以及与所述氧化再生槽连接的热循环单元和冷循环单元，所述热循环单元与所述脱硫塔的热填料段连接，所述冷循环单元与所述冷填料段和预处理系统连接。
2.根据权利要求1所述的采用热碱液对高炉煤气进行脱硫的系统，其特征在于，所述预处理系统为管道反应器，所述预处理系统与外网高炉煤气连接。
3.根据权利要求1所述的采用热碱液对高炉煤气进行脱硫的系统，其特征在于，所述脱硫塔还包括设置在底部的集液槽以及设置在顶部的除雾器，所述集液槽和除雾器之间设置有所述热填料段和冷填料段。
4.根据权利要求1所述的采用热碱液对高炉煤气进行脱硫的系统，其特征在于，所述氧化再生槽包括提供空气的进气管道以及排气管道，所述进气管道延伸至所述氧化再生槽底部并设置有多个出气孔。
5.根据权利要求1所述的采用热碱液对高炉煤气进行脱硫的系统，其特征在于，所述氧化再生槽和所述脱硫塔之间的流路上还设置有富液冷却器。
6.根据权利要求1所述的采用热碱液对高炉煤气进行脱硫的系统，其特征在于，所述热循环单元包括沿再生热碱液流路设置的贫液加热器和热段循环泵；所述冷循环单元包括沿再生冷碱液流路设置的冷段循环泵。
7.根据权利要求6所述的采用热碱液对高炉煤气进行脱硫的系统，其特征在于，所述热循环单元和冷循环单元还分别包括热段过滤器和冷段过滤器，所述热段过滤器和冷段过滤器分别设置在所述贫液加热器和冷段循环泵的前端。
8.根据权利要求1所述的采用热碱液对高炉煤气进行脱硫的系统，其特征在于，所述氧化再生槽的上端设置有用于收集硫泡沫的硫回收单元。
9.一种采用热碱液对高炉煤气进行脱硫的方法，使用如权利要求1～8任一项所述的系统，其特征在于，包括如下步骤：
S1：高炉煤气进入预处理系统中与低温碱液发生反应，高炉煤气中的大部分硫化氢被脱除；
S2：从预处理系统中出来的高炉煤气进入脱硫塔中与碱液进行气-液逆向接触，高炉煤气中的有机硫被热填料段的热碱液吸收，高炉煤气中的硫化氢被冷填料段的低温碱液吸收，净化后的高炉煤气并入净煤气管网；
S3：S2中净化高炉煤气的碱液进入氧化再生槽中进行碱液再生，再生后的碱液分别通过热循环单元和冷循环单元给脱硫塔和预处理系统提供再生的碱液；
S4：对氧化再生槽中硫化物经氧化反应生成的硫单质进行回收。
10.根据权利要求9所述的采用热碱液对高炉煤气进行脱硫的方法，其特征在于，所述碱液为重量百分比2～20％的碳酸盐水溶液，碱液体积与高炉煤气体积比为5L/m3～20L/m3，所述热填料段中热碱液温度为50～70℃，所述冷填料段和预处理系统中低温碱液温度为30-45℃。
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CN115074159A (zh) * 2022-05-27 2022-09-20 宁波钢铁有限公司 一种煤气湿法脱硫装置及脱硫方法

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