CN114736722A - 一种焦炉煤气吸附净化与吸附剂再生处理系统及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种焦炉煤气吸附净化与吸附剂再生处理系统及工艺，涉及焦炉煤气处理技术领域，包括多个并联的吸附塔，各吸附塔的顶部出口通过输气管路连接加热系统的入口，加热系统的出口通过出气管路与各吸附塔的热再生气入口相连；各吸附塔的热再生气出口通过抽气管路连接蒸汽引射泵系统，加热系统对吸附塔进行高温处理后，蒸汽引射泵系统抽取吸附塔内气体进行高温下的负压再生。本发明将高温脱附与低压脱附相结合，使得吸附剂在高温的前提条件下进行低压脱附；一方面可以将脱附时所需要的温度，节省了加热所需要的能源消耗，另一方面两种工艺相结合可以将吸附剂中绝大部分的吸附物进行脱除处理。

Description

一种焦炉煤气吸附净化与吸附剂再生处理系统及工艺

技术领域

本发明涉及焦炉煤气处理技术领域，尤其涉及一种焦炉煤气吸附净化与吸附剂再生处理系统及工艺。

背景技术

目前对焦炉煤气处理大多使用湿法脱硫，但使用该脱硫方法作为主要脱硫手段最终得到的焦炉煤气其含硫量仍然不符合标准，因此需要添加后脱硫工艺。现在所使用的后脱硫工艺为吸附剂做填充料的吸附塔吸附工艺，该吸附工艺中的吸附剂在初次使用时会有较好的效果，但由于没有完备的吸附剂复生工艺在经过几次使用之后吸附剂的吸附效果会大幅度降低。

目前常用脱附工艺为低压脱附工艺，一般操作使用隔膜泵、旋片泵对吸附剂所存在的空间进行抽气使得压力降低到比大气压低的程度，而在不同的真空度下会有不同的物质从吸附剂中脱除，经过长时间的真空之后，完成吸附剂中吸附物的脱出。但是，目前的真空工艺其应用领域多为对各类吸附物的收集捕捉、或是对不同物质进行分离，使用负压对吸附剂的再生工艺并没有十分明确的工艺流程，对真空度的要求也是大不相同。在这种情况下使用低压对吸附剂进行再生就显得很难让人信服。

而且在实验室的低压再生实验中发现，针对焦炉煤气使用的吸附剂，在硫化物、焦油等物质吸附饱和后仅使用低压及逆行再生时，尽管已经创造出压力低至2Kpa的环境，在该环境的情况下吸附剂的在生情况并不乐观，只有少量的硫化物可以通过低压的方式从吸附剂中脱出，而且在这种低压的环境下对吸附剂影响较大的焦油类物质想要从吸附剂中脱出需要的温度均在240℃以上。

例如现有技术公开了一种低温吸附高温脱附的高效油气回收方法，该工艺在低温下使油气进入所装填的吸附单元中。吸附单元设置有至少三塔进行一塔再生两塔吸附，三塔轮流工作对油气进行循环收集处理。此方法吸附效率高、吸附剂再生效率高，但吸附剂以及再生手段单一，只能用来对油气进行吸附、解吸，无法满足焦炉煤气净化再生所需要的条件。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种焦炉煤气吸附净化与吸附剂再生处理系统及工艺，将高温脱附与低压脱附相结合，使得吸附剂在高温的前提条件下进行低压脱附；一方面可以将脱附时所需要的温度，节省了加热所需要的能源消耗，另一方面两种工艺相结合可以将吸附剂中绝大部分的吸附物进行脱除处理。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

第一方面，本发明的实施例提供了一种焦炉煤气吸附净化与吸附剂再生处理系统，包括多个并联的吸附塔，各吸附塔的顶部出口通过输气管路连接加热系统的入口，加热系统的出口通过出气管路与各吸附塔的热再生气入口相连；

各吸附塔的热再生气出口通过抽气管路连接蒸汽引射泵系统，加热系统对吸附塔进行高温处理后，蒸汽引射泵系统抽取吸附塔内气体进行高温下的负压再生。

第二方面，本发明的实施例还提供了一种焦炉煤气吸附净化与吸附剂再生处理系统，包括多个并联的吸附塔，各吸附塔的顶部出口通过输气管路连接加热系统的入口，加热系统的出口通过出气管路与各吸附塔的热再生气入口相连；

各吸附塔的热再生气出口通过抽气管路连接喷淋电捕焦油抽吸系统，加热系统对吸附塔进行高温处理后，喷淋电捕焦油抽吸系统抽取吸附塔内气体进行高温下的负压再生。

作为进一步的实现方式，所述吸附塔的侧面入口与煤气母管连接，热再生气出口与吸附塔的侧面入口相连。

作为进一步的实现方式，各管路以及蒸汽引射泵系统均安装阀门。

作为进一步的实现方式，所述喷淋电捕焦油抽吸系统包括依次连接的管内喷淋系统、电捕焦油系统和真空泵组系统。

第三方面，本发明的实施例还提供了一种焦炉煤气吸附净化与吸附剂再生处理工艺，采用所述的系统，采用高温再生与负压再生相结合的方式：

当吸附塔吸附饱和后停止吸附，对其先进行高温再生，高温再生完毕后，启动蒸汽引射泵系统抽取吸附塔内高温煤气，当真空度达到设计要求后，维持设定时间完成再生。

作为进一步的实现方式，具体步骤包括：

吸附过程：焦炉煤气通过粗脱硫后形成物流Ⅰ，物流Ⅰ通过煤气母管进入所述系统中，以相同流量依次进入多个吸附塔中经精脱硫处理形成物流Ⅱ；物流Ⅱ离开吸附塔后按照设定比例一部分输送至用户，另一部分进入加热系统形成物流Ⅲ；物流Ⅲ经加热系统达到设定温度形成物流Ⅳ，物流Ⅳ进入吸附塔准备做脱附工作；

高温再生过程：对物流Ⅳ进行脱附处理形成物流Ⅴ，物流Ⅴ输入洗涤塔进行降温处理。

负压再生过程：当吸附塔内温度达到设定温度，启动蒸汽引射泵系统对塔内煤气进行抽取形成物流Ⅵ，脱附完成后的脱附气输入洗涤塔。

作为进一步的实现方式，吸附塔内吸附剂饱和判断由吸附塔内由下到上依次布置的多个浓度测点完成，当检测到浓度上升时，停止吸附，准备脱附。

第四方面，本发明的实施例还提供了一种焦炉煤气吸附净化与吸附剂再生处理工艺，采用所述的系统，采用高温再生与负压再生相结合的方式：

当吸附塔吸附饱和后停止吸附，对其先进行高温再生，高温再生完毕后，启动喷淋电捕焦油抽吸系统抽取吸附塔内高温煤气。

作为进一步的实现方式，在完成吸附塔内气体加热后，首先开启真空泵组系统中的水环泵，高温物流被负压吸入到连接管道内，经降温后进入电捕焦油系统，去除物流中的焦油；

当吸附塔内气压降低至设定值，开启真空泵组系统中的罗茨泵，保持泵的持续运转以保持吸附塔内真空度至脱附完成。

本发明的有益效果如下：

本发明的多个吸附塔并联，采用多塔并联进行吸附脱附工作，一塔用来进行脱附再生工作，其余塔用来做吸附工作，各塔按次序循环工作保证吸附脱附工作的流畅性；各吸附塔连接加热系统和蒸汽引射泵系统或喷淋电捕焦油抽吸系统，能够对吸附剂进行高温负压再生处理，在较短时间内完成吸附剂的高效再生以进行二次使用；通过高温脱附与低压脱附相结合，节省了加热所需要的能源消耗，提高了吸附剂的寿命，提升了吸附剂的再生效率。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明根据一个或多个实施方式的系统结构示意图；

图2是本发明根据一个或多个实施方式的喷淋电捕焦油抽吸系统结构示意图；

图3为煤气中对羰基硫、二硫化碳吸收对比图。

其中，1、第一吸附塔，2、第二吸附塔，3、第三吸附塔，4、第四吸附塔，5、第五吸附塔，6、蒸汽引射泵系统，7、加热系统，8、煤气母管，9、输气管路，10、出气管路，11、抽气管路，12、管内喷淋系统，13、电捕焦油器，14、富洗涤液储存罐，15、一级罗茨泵，16、水喷淋清洗装置，17、水池，18、水环泵，19、循环水系统。

具体实施方式

实施例一：

本实施例提供了一种焦炉煤气吸附净化与吸附剂再生处理系统，包括多个并联的吸附塔，采用多塔并联工艺进行吸附脱附工作；本实施例以五个吸附塔为例进行详细说明，即第一吸附塔1、第二吸附塔2、第三吸附塔3、第四吸附塔4、第五吸附塔5，其中四塔用于做吸附工作，一塔用来进行脱附再生工作，五塔按次序循环工作保证吸附脱附工作的流畅性。

如图1所示，各吸附塔的顶部出口均连接至输气管路9，输气管路9连接加热系统7的入口端；靠近吸附塔顶部出口引出热再生气入口，热再生气入口通过出气管路10连接加热系统7的出口端。

各吸附塔的侧面入口通过支管路连接煤气母管8，支管路引出热再生出口，通过热再生出口连接抽气管路11，抽气管路11与蒸汽引射泵系统6相连，通过蒸汽引射泵系统6实现对于高温煤气的抽取。

蒸汽引射泵系统6的作用为：1、冷却工作，即将高温的煤气进行冷却后排入洗涤塔内进行下一步流程；2、冷凝工作，即将煤气中带来的焦油进行冷凝析出；3、创造真空环境工作，即对吸附塔内煤气进行抽取以降低吸附塔内的压强。

具体的，各吸附塔侧面入口的支管路分别安装阀门A1、阀门B1、阀门C1、阀门D1、阀门E1；顶部出口分别安装阀门A2、阀门B2、阀门C2、阀门D2、阀门E2，热再生气出口分别安装阀门A3、阀门B3、阀门C3、阀门D3、阀门E3，热再生气入口分别安装阀门A4、阀门B4、阀门C4、阀门D4、阀门E4。

在本实施例中，抽气管路11形成两个支路，其中一个支路连接蒸汽引射泵系统6的入口端，其上安装阀门F；另一支路安装阀门G，并与蒸汽引射泵系统6的出口端汇入供给建材厂。

在实施例中，加热系统7采用热风炉，净化后的煤气通过单独的输气管道进入到热风炉中，与点燃的烟气进行热交换，以获得高温净煤气。

本实施例的蒸汽引射泵系统6包括多台蒸汽喷射器和多组列管式冷凝器，蒸汽喷射器和列管式冷凝器串联，开启时每一级独立开启。例如采用三级蒸汽引射，逐级启动，将塔内高温煤气抽出；配套提供三组列管冷凝器，每级蒸汽后均进行一次列管冷凝，保证蒸汽引射过程能达到所需真空度。可通过搭建一定高度(例如11米)的蒸汽引射泵平台，保证抽真空过程中蒸汽冷凝水的正常排出。蒸汽引射泵系统6在0.5～1h内将吸附塔内绝对压强降低到1KPa～10KPa，维持时间4～8h。

本实施例将净化的焦炉煤气通入吸附塔中，经过吸附剂脱除焦炉煤气中的大部分杂质，使煤气达到排放标准。当系统检测排放不达标时，对吸附剂进行高温负压再生处理，在较短时间内完成吸附剂的高效再生以进行二次使用。当吸附剂饱和时，停止吸附向吸附塔内通入高温净煤气，对吸附剂开始进行再生。

在本实施例中，高温净煤气温度需要达到250℃～300℃，保证再生时吸附塔内再生时的温度维持在250℃以上。当吸附塔内温度达到250℃以上时，维持高温净煤气的通入，维持时间为1～13h。

在对吸附塔进行高温处理之后，开启蒸汽引射泵系统6对吸附塔内气体进行抽取开始进行高温下的负压再生。通过将高温脱附与低压脱附相结合，使得吸附剂在高温的前提条件下进行低压脱附，一方面可以将脱附时所需要的温度，节省了加热所需要的能源消耗，另一方面两种工艺相结合可以将吸附剂中绝大部分的吸附物进行脱除处理。两种工艺相结合使用使得脱附时间大幅降低且脱附更加完全，提高了吸附剂的寿命，提升了吸附剂的再生效率。

本实施例对吸附剂的利用率提高，可通过实验进行验证：

相同型号的30g吸附剂在第一次吸附饱和后，分别使用真空脱附以及高温空气脱附，其条件分别为：

第一柱真空脱附：对吸附剂进行加热，加热至300℃后停止加热，维持当前温度，后开启真空泵对吸附剂所处环境进行抽真空处理使得其压强从当地大气压降低到1Kpa左右，维持1到2小时。

第二柱空气脱附：对吸附剂进行加热，加热至300℃后，维持300℃1到2小时。

两次总体加热时间相同，取出后置于同样浓度的实验室配置的煤气中对硫化物进行吸收，其中羰基硫、二硫化碳吸收对比如图3所示，可以看出在相同时间内第一柱使用真空脱附的吸附剂其对二硫化碳的吸附量比空气脱附吸附剂的二硫化碳吸收量提高100％，且图中曲线依然处在上升趋势，而第二柱已经出现下降的趋势。其寿命、吸收能力都远逊于第一柱真空脱附后的吸附剂。

实施例二：

本实施例提供了一种焦炉煤气吸附净化与吸附剂再生处理系统，包括多个并联的吸附塔，各吸附塔的顶部出口通过输气管路连接加热系统的入口，加热系统的出口通过出气管路与各吸附塔的热再生气入口相连；各吸附塔的热再生气出口通过抽气管路连接喷淋电捕焦油抽吸系统，加热系统对吸附塔进行高温处理后，喷淋电捕焦油抽吸系统抽取吸附塔内气体进行高温下的负压再生。

本实施例与实施例一的区别在于以喷淋电捕焦油抽吸系统替换蒸汽引射泵系统，如图2所示，喷淋电捕焦油抽吸系统包括依次连接的管内喷淋系统12、电捕焦油系统和真空泵组系统，管内喷淋系统12由高压氮气与冷却水通过喷嘴进入管道来实现对管道内气体降温的目的。

电捕焦油系统对一次降温的煤气进行焦油的捕捉，若温度依然过高再增加二次降温的列管散热器系统；真空泵组系统由罗茨泵、旋片泵串联组合而成，对整体的煤气进行抽取。

本实施例的电捕焦油系统采用电捕焦油器13，如图2所示，管内喷淋系统12的入口端安装截止阀，管内喷淋系统12连接至电捕焦油器13的输入端，且电捕焦油器13还连接水喷淋清洗装置16，水喷淋清洗装置16连接水池17，电捕焦油器13的排污口连接富洗涤液储存罐14。水喷淋清洗装置16的工业水通过高压水泵进入电捕焦油器顶端，以喷淋的状态完成对电捕焦油器的清洗工作(此系统只在电捕焦油器停止运转时进行使用)。

电捕焦油器的输出端连接一级罗茨泵15，一级罗茨泵15与两个水环泵18并联，每个水环泵18连接循环水系统19，水环泵18的输出端通入洗涤塔。循环水系统19主要为抽吸系统的二级真空泵即水环泵18内的高温水进行实时的更换(通过水环泵18本身的进出水口实现水的更换)，降低水环泵18内的水温，保证可以达到所需要的真空度。

实施例三：

本实施例提供了一种焦炉煤气吸附净化与吸附剂再生处理工艺，采用实施例一所述的系统，包括：

(1)吸附过程：炼焦出来的焦炉煤气通过使用氨水进行脱硫的粗脱硫塔后形成物流Ⅰ，其成分组成为H₂S(浓度0～600mg/m³)、COS(浓度0～100mg/m³)、CS₂(浓度0～100mg/m³)、苯(浓度0～4000mg/m³)、萘、氨气、噻吩等。

物流Ⅰ通过煤气母管进入系统中，以相同流量依次进入各吸附塔中经过精脱硫处理，使脏煤气达到可以使用排放的标准形成物流Ⅱ。物流Ⅱ离开吸附塔后按比例将大部分的流量通过外部管道输送至用户处供用户使用，小流量部分通过特殊管道进入在加热系统为物流Ⅲ。

物流Ⅲ经过加热系统后达到300℃，形成物流Ⅳ，物流Ⅳ通过专用管道连接至吸附塔上端准备做脱附工作。

(2)高温再生过程：当吸附塔内吸附剂饱和后关闭物流Ⅰ阀门(阀门A1、阀门B1、阀门C1、阀门D1、阀门E1)、物流Ⅱ阀门(阀门A2、阀门B2、阀门C2、阀门D2、阀门E2)，打开物流Ⅳ进气阀门(阀门A4、阀门B4、阀门C4、阀门D4、阀门E4)开始脱附，产生携带水气和脱附物的物流Ⅴ，物流Ⅴ通过专用管道经过洗涤塔降温后通往建材厂使用。

(3)负压再生过程：当塔内温度达到300℃时，关闭物流Ⅳ阀门，启动蒸汽喷射泵系统，开始对塔内煤气进行抽取形成物流Ⅵ，直到塔内压强降低到1Kpa，维持4～8小时后脱附完毕，脱附气即物流Ⅵ经过洗涤塔后通往建材厂使用。

在本实施例中，物流Ⅰ从吸附塔下层入口进入，从上层出口流出，使气体中所含有的硫化物被吸收彻底，达到可以排放使用的标准。吸附塔内吸附剂饱和判断由吸附塔内由下到上依次布置的五个浓度测点完成，当检测到浓度上升时，停止对于物流Ⅰ的吸附，准备脱附。

物流Ⅲ在进入加热系统后以热风炉的形式带热量进入到吸附塔内，吸附塔加热13小时之后，完成高温再生阶段，此阶段会带走吸附剂所吸附的大部分含硫物质以及25％的焦油即焦油的轻油部分。物流Ⅲ在进入吸附塔进行加热时采用上进下出的加热方式，以此便于吸附剂中吸收水份的脱附。

进一步的，高温再生结束后，会关闭物流Ⅳ阀门，打开蒸汽真空泵系统，对塔内高温煤气进行抽取形成物流Ⅵ，降低塔内压强，压强最终降低到1～10Kpa后，维持4～8小时，完成真空再生阶段，再生过程结束。本阶段可以完成95％左右焦油的脱附。

物流Ⅵ通过蒸汽真空泵系统的蒸汽喷射器及列管冷凝器将所携带的脱附物(以焦油为主)在冷凝器中冷凝去除。物流Ⅵ在离开蒸汽喷射泵系统时先经过气水分离器将物流Ⅵ中含有的来自蒸汽喷射泵的蒸汽冷凝去除，且经过增压风机进入洗涤塔中。

实施例四：

本实施例提供了一种焦炉煤气吸附净化与吸附剂再生处理工艺，采用实施例二所述的系统，包括：

在完成塔内气体加热之后，首先开启水环泵(该泵可由旋片泵等其他真空泵代替，此处以水环泵为例)，高温的物流Ⅵ会被水环泵形成的负压吸入到连接管道内，在管道内首先经过管内喷淋阶段，该阶段由喷淋水泵供水经过氮气加压后以极小的水颗粒喷入到管内与管内气体充分进行热交换以进行管内气体的降温，经过计算喷淋后气体温度可以降低到40℃。

在物流Ⅵ降温之后，立刻会进入电捕焦油塔器，经过塔内对焦油的电捕集，使物流Ⅵ中的焦油被全部去除。电捕焦油塔内有水喷淋装置，该装置可将捕集到的焦油冲刷下来收集到富洗涤液存储罐中，可以做循环使用。

在开启水环泵1～2小时后，塔内气压会逐渐降低至6Kpa，此时开启图中的一级罗茨真空泵，塔内压强会进一步降低至1Kpa，保持泵的持续运转以保持塔内真空度至脱附完成。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种焦炉煤气吸附净化与吸附剂再生处理系统，其特征在于，包括多个并联的吸附塔，各吸附塔的顶部出口通过输气管路连接加热系统的入口，加热系统的出口通过出气管路与各吸附塔的热再生气入口相连；

各吸附塔的热再生气出口通过抽气管路连接蒸汽引射泵系统，加热系统对吸附塔进行高温处理后，蒸汽引射泵系统抽取吸附塔内气体进行高温下的负压再生。

2.一种焦炉煤气吸附净化与吸附剂再生处理系统，其特征在于，包括多个并联的吸附塔，各吸附塔的顶部出口通过输气管路连接加热系统的入口，加热系统的出口通过出气管路与各吸附塔的热再生气入口相连；

各吸附塔的热再生气出口通过抽气管路连接喷淋电捕焦油抽吸系统，加热系统对吸附塔进行高温处理后，喷淋电捕焦油抽吸系统抽取吸附塔内气体进行高温下的负压再生。

3.根据权利要求1或2所述的一种焦炉煤气吸附净化与吸附剂再生处理系统，其特征在于，所述吸附塔的侧面入口与煤气母管连接，热再生气出口与吸附塔的侧面入口相连。

4.根据权利要求1所述的一种焦炉煤气吸附净化与吸附剂再生处理系统，其特征在于，各管路以及蒸汽引射泵系统均安装阀门。

5.根据权利要求2所述的一种焦炉煤气吸附净化与吸附剂再生处理系统，其特征在于，所述喷淋电捕焦油抽吸系统包括依次连接的管内喷淋系统、电捕焦油系统和真空泵组系统。

6.一种焦炉煤气吸附净化与吸附剂再生处理工艺，其特征在于，采用如权利要求1所述的系统，采用高温再生与负压再生相结合的方式：

当吸附塔吸附饱和后停止吸附，对其先进行高温再生，高温再生完毕后，启动蒸汽引射泵系统抽取吸附塔内高温煤气，当真空度达到设计要求后，维持设定时间完成再生。

7.根据权利要求6所述的一种焦炉煤气吸附净化与吸附剂再生处理工艺，其特征在于，具体步骤包括：

吸附过程：焦炉煤气通过粗脱硫后形成物流Ⅰ，物流Ⅰ通过煤气母管进入所述系统中，以相同流量依次进入多个吸附塔中经精脱硫处理形成物流Ⅱ；物流Ⅱ离开吸附塔后按照设定比例一部分输送至用户，另一部分进入加热系统形成物流Ⅲ；物流Ⅲ经加热系统达到设定温度形成物流Ⅳ，物流Ⅳ进入吸附塔准备做脱附工作；

高温再生过程：对物流Ⅳ进行脱附处理形成物流Ⅴ，物流Ⅴ输入洗涤塔进行降温处理。

负压再生过程：当吸附塔内温度达到设定温度，启动蒸汽引射泵系统对塔内煤气进行抽取形成物流Ⅵ，脱附完成后的脱附气输入洗涤塔。

8.根据权利要求6或7所述的一种焦炉煤气吸附净化与吸附剂再生处理工艺，其特征在于，吸附塔内吸附剂饱和判断由吸附塔内由下到上依次布置的多个浓度测点完成，当检测到浓度上升时，停止吸附，准备脱附。

9.一种焦炉煤气吸附净化与吸附剂再生处理工艺，其特征在于，采用如权利要求2所述的系统，采用高温再生与负压再生相结合的方式：

当吸附塔吸附饱和后停止吸附，对其先进行高温再生，高温再生完毕后，启动喷淋电捕焦油抽吸系统抽取吸附塔内高温煤气。

10.根据权利要求9所述的一种焦炉煤气吸附净化与吸附剂再生处理工艺，其特征在于，在完成吸附塔内气体加热后，首先开启真空泵组系统中的水环泵，高温物流被负压吸入到连接管道内，经降温后进入电捕焦油系统，去除物流中的焦油；

当吸附塔内气压降低至设定值，开启真空泵组系统中的罗茨泵，保持泵的持续运转以保持吸附塔内真空度至脱附完成。

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