CN115287102A - 一种基于超重力床的湿式催化剂氧化法脱硫系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于煤气脱硫技术领域，具体公开了一种基于超重力床的湿式催化剂氧化法脱硫系统，包括预处理单元、脱硫单元、再生单元和硫回收单元；所述预处理单元包括加热器和过滤器，加热器一侧与煤气管道连通，加热器另一侧通过管道与过滤器连通，所述脱硫单元包括旋转填料塔、脱硫塔、富液泵、贫液泵、富液槽和贫液槽；所述旋转填料塔底端与过滤器连通，旋转填料塔顶端通过管道与脱硫塔底端连通，脱硫塔顶部设置有排气管道，旋转填料塔和脱硫塔底端通过管道与富液槽内部连通，旋转填料塔顶端和脱硫塔顶端通过管道与贫液槽内部连通，所述富液槽一侧设置有富液泵，所述富液泵通过管道与再生单元连通。
Description
技术领域
本发明涉及煤气脱硫技术领域，具体为一种基于超重力床的湿式催化剂氧化法脱硫系统。
背景技术
焦炉煤气回收净化后不仅可以作为民用和工业燃气使用，而且还可以用来发电和生产甲醇、合成氨、二甲醚、尿素、海绵铁等化工产品。焦炉煤气中H2S含量一般在2~6g/m3因煤含硫量高低而异，脱硫是焦炉煤气净化中重要的一个环节。
常用的焦炉煤气脱硫方法是湿式氧化法，其基本原理是利用氨水或碳酸钠碱液吸收焦炉煤气中的H2S，再将离子态的硫(HS~) 氧化为单质硫，碱液也随之得到再生。常用的方法有栲胶法、PDS法、ADA法、888法、配合铁法等。湿式氧化法的优点在于脱硫范围宽、脱硫精度高、操作范围广、脱硫剂便于运输、容易再生、能回收硫资源，其缺点是脱硫液硫容小、液体循环量大、电力消耗高、脱硫填料塔传质效果较差、填料易堵塞等。目前，湿式氧化法发生堵塞主要的原因仍然是由于再生氧化过程中产生的部分硫颗粒(悬浮硫含量约0.5g/L)和副盐产物转移到贫液后，当积累到一定程度时，脱硫液黏度增加，同时在填料床内析出结晶甚至凝固引起堵塞，降低了填料床的表面积，导致脱硫效果降低，焦炉煤气的处理量越大，贫液中硫颗粒和副盐产物积累的速率越快，因此现有的填料塔或填料床若使湿式氧化再生法脱硫系统，每小时处理30000m3/h，填料塔或填料床的工作时间不超过3个月，就不得不进行清洗填料。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于超重力床的湿式催化剂氧化法脱硫系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于超重力床的湿式催化剂氧化法脱硫系统，包括预处理单元、脱硫单元、再生单元和硫回收单元；所述预处理单元包括加热器和过滤器，加热器一侧与煤气管道连通，加热器另一侧通过管道与过滤器连通，所述脱硫单元包括旋转填料塔、脱硫塔、富液泵、贫液泵、富液槽和贫液槽；所述旋转填料塔底端与过滤器连通，旋转填料塔顶端通过管道与脱硫塔底端连通，脱硫塔顶部设置有排气管道，旋转填料塔和脱硫塔底端通过管道与富液槽内部连通，旋转填料塔顶端和脱硫塔顶端通过管道与贫液槽内部连通，所述富液槽一侧设置有富液泵，所述富液泵通过管道与再生单元连通。
优选的，所述再生单元包括再生器、空气压缩机和清液槽，所述再生器通过管道与富液泵连通，再生器内部设置有喷射器，再生器一侧设置有空气压缩机，且空气压缩机与再生器连通，所述清液槽通过管道与再生器底端连通。
优选的，所述清液槽内部设置有斜板结构，清液槽顶端设置有清液管，清液管与贫液槽内部连通，所述再生器顶端与硫回收单元连通。
优选的，所述硫回收单元包括高位槽和熔硫釜，所述高位槽通过管道与再生器顶端连通，高位槽另一侧顶部与熔硫釜内部连通，所述熔硫釜内部的熔硫温度为120-140℃，出液温度为70-90℃。
优选的，所述喷射器压力为0.4-0.45MPa，喷射器喷嘴处的流速为18-25m/s。
优选的，所述贫液槽一侧设置有加药罐，所述加药罐内部储存有催化剂，加药罐通过加药管道与贫液槽内部连通，所述贫液泵位于贫液槽另一侧，所述贫液泵一端与贫液槽内部连通，另一端分别与旋转填料床和脱硫塔连通。
优选的，所述脱硫塔内部由下至上依次设置有脱硫段、脱销氧化段、脱碳段和脱硝还原段，所述脱硫段采用循环喷淋法脱硫，所述脱硫塔内部对应脱碳段位置处设置有湍流分布器。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明在进行脱硫前对煤气进行预处理，减少煤气中二氧化碳的含量以及携带的杂质和大颗粒物，以减少后续脱硫单元和再生单元出现堵塞的情况，同时也能够减少在脱硫过程中催化剂的用量，通过空气压缩机和富液泵的配合，使得空气和脱硫富液能够快速接触反应，且将喷射器压力设为0.4-0.45MPa，喷射器喷嘴处的流速设为18-25m/s，通过将脱硫富液进行加压，避免喷射器的溶液向上涡流至气室，从而减少因硫泡沫中的单质硫、盐类和杂质在气室及喉管处聚集造成堵塞，又通过在贫液槽一侧设置加药罐，用于调整脱硫贫液的PH值，控制脱硫贫液的PH值为8-9，以保证硫化氢的溶解度，提高脱硫的效率。
附图说明
图1为本发明整体的流程结构示意图；
图2为本发明脱硫塔的结构示意图。
图中：1、加热器；2、过滤器；3、煤气管道；4、旋转填料塔；5、脱硫塔；6、排气管道；7、富液槽；8、贫液槽；9、富液泵；10、贫液泵；11、再生器；12、喷射器；13、清液槽；14、空气压缩机；15、斜板结构；16、高位槽；17、熔硫釜；18、加药罐；19、加药管道；20、脱硫段；21、脱销氧化段；22、脱碳段；23、脱硝还原段。
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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“上”、“下”、“水平”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。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”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。
如图1-2；本发明提供一种基于超重力床的湿式催化剂氧化法脱硫系统，包括预处理单元、脱硫单元、再生单元和硫回收单元，预处理单元包括加热器1和过滤器2，预处理单元用于对煤气进行预处理，减少煤气中二氧化碳的含量以及携带的杂质和大颗粒物，以减少后续脱硫单元和再生单元出现堵塞的情况，加热器1一侧与煤气管道3连通，加热器1另一侧通过管道与过滤器2连通；
脱硫单元包括旋转填料塔4、脱硫塔5、富液泵9、贫液泵10、富液槽7和贫液槽8；脱硫单元用于将煤气中的硫氢根去除，其中，旋转填料塔4底端与过滤器2连通，顶端与脱硫塔5连通，由旋转填料塔4对煤气进行一级脱硫，由脱硫塔5对煤气进行二级脱硫，并且在脱硫塔5内部由下至上依次设置有脱硫段20、脱销氧化段21、脱碳段22和脱硝还原段23，煤气在脱硫塔5内经脱销、脱碳和双重脱硫处理后由脱硫塔5顶端安全排出，而旋转填料塔4和脱硫塔5在脱硫时产生的脱硫富液进入富液槽7内，产生的脱硫贫液进入贫液槽8内，在富液槽7内设置有膜过滤装置，由膜过滤装置对脱硫富液进行过滤，以除去脱硫富液中的析出的盐类结晶，避免再生单元出现堵塞情况；
再生单元包括再生器11、空气压缩机14和清液槽13；在富液槽7一侧设置有富液泵9，通过富液泵9的作用将脱硫富液通入再生器11内，再生器11一侧设置有空气压缩机14，空气压缩机14通过管道与再生器11连通，脱硫富液在富液泵9的加压下由再生器11内部的喷射器12内喷出与高压空气进行接触，其中，喷射器12压力为0.4-0.45MPa，喷射器12喷嘴处的流速为18-25m/s，通过将脱硫富液进行加压，避免喷射器12的溶液向上涡流至气室，从而减少因硫泡沫中的单质硫、盐类和杂质在气室及喉管处聚集造成堵塞，利用高压空气中的氧将脱硫富液中的还原态催化剂氧化为氧化态催化剂，使其重新具备氧化能力，并使脱硫富液中的硫分离，生成的硫泡沫进入硫回收单元内，而产生的脱硫贫液则汇入清液槽13内，清液槽13内设有斜板结构15，斜板结构15再次对清液槽13内的脱硫贫液进行过滤，使位于上层的清液流入贫液槽8内，在贫液槽8一侧设置有贫液泵10，贫液槽8另一侧设置有加药罐18，加药罐18内储存有缓冲液体，由于在工作时，一方面气体的夹带和系统的滴漏难以避免，另一方面在进行脱硫时，会有少量的硫化氢进行副反应，从而会产出盐类结晶，造成催化剂的消耗，而加药罐18则能够通过加药管道19对贫液槽8内部进行添加缓冲剂，控制脱硫贫液的PH值为8-9，以保证硫化氢的溶解度，提高脱硫的效率，而位于贫液槽8内部的脱硫贫液在PH值调节完毕后可通过贫液泵10重新通入旋转填料塔4和脱硫塔5内，从而使催化剂实现再生的循环；
硫回收单元包括高位槽16和熔硫釜17，其中，高位槽16用于收集再生器11顶部产生的硫泡沫，并将硫泡沫通入熔硫釜17内，熔硫釜17采用自然对流的传热方式，且熔硫釜17的熔硫温度为120-140℃，出液温度为70-90℃，经熔硫釜17处理后的残液再通过沉降过滤，使残液中的悬浮物小于2g/L再进行排放，从而完成整个脱硫步骤。
值得注意的是：整个装置通过总控制按钮对其实现控制，由于控制按钮匹配的设备为常用设备，属于现有常识技术，在此不再赘述其电性连接关系以及具体的电路结构。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神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，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (7)
1.一种基于超重力床的湿式催化剂氧化法脱硫系统，其特征在于：包括预处理单元、脱硫单元、再生单元和硫回收单元；所述预处理单元包括加热器（1）和过滤器（2），加热器（1）一侧与煤气管道（3）连通，加热器（1）另一侧通过管道与过滤器（2）连通，所述脱硫单元包括旋转填料塔（4）、脱硫塔（5）、富液泵（9）、贫液泵（10）、富液槽（7）和贫液槽（8）；所述旋转填料塔（4）底端与过滤器（2）连通，旋转填料塔（4）顶端通过管道与脱硫塔（5）底端连通，脱硫塔（5）顶部设置有排气管道（6），旋转填料塔（4）和脱硫塔（5）底端通过管道与富液槽（7）内部连通，旋转填料塔（4）顶端和脱硫塔（5）顶端通过管道与贫液槽（8）内部连通，所述富液槽（7）一侧设置有富液泵（9），所述富液泵（9）通过管道与再生单元连通。
2.根据权利要求1所述的一种基于超重力床的湿式催化剂氧化法脱硫系统，其特征在于：所述再生单元包括再生器（11）、空气压缩机（14）和清液槽（13），所述再生器（11）通过管道与富液泵（9）连通，再生器（11）内部设置有喷射器（12），再生器（11）一侧设置有空气压缩机（14），且空气压缩机（14）与再生器（11）连通，所述清液槽（13）通过管道与再生器（11）底端连通。
3.根据权利要求2所述的一种基于超重力床的湿式催化剂氧化法脱硫系统，其特征在于：所述清液槽（13）内部设置有斜板结构（15），清液槽（13）顶端设置有清液管，清液管与贫液槽（8）内部连通，所述再生器（11）顶端与硫回收单元连通。
4.根据权利要求3所述的一种基于超重力床的湿式催化剂氧化法脱硫系统，其特征在于：所述硫回收单元包括高位槽（16）和熔硫釜（17），所述高位槽（16）通过管道与再生器（11）顶端连通，高位槽（16）另一侧顶部与熔硫釜（17）内部连通，所述熔硫釜（17）内部的熔硫温度为120-140℃，出液温度为70-90℃。
5.根据权利要求2所述的一种基于超重力床的湿式催化剂氧化法脱硫系统，其特征在于：所述喷射器（12）压力为0.4-0.45MPa，喷射器（12）喷嘴处的流速为18-25m/s。
6.根据权利要求1所述的一种基于超重力床的湿式催化剂氧化法脱硫系统，其特征在于：所述贫液槽（8）一侧设置有加药罐（18），所述加药罐（18）内部储存有催化剂，加药罐（18）通过加药管道（19）与贫液槽（8）内部连通，所述贫液泵（10）位于贫液槽（8）另一侧，所述贫液泵（10）一端与贫液槽（8）内部连通，另一端分别与旋转填料床和脱硫塔（5）连通。
7.根据权利要求1所述的一种基于超重力床的湿式催化剂氧化法脱硫系统，其特征在于：所述脱硫塔（5）内部由下至上依次设置有脱硫段（20）、脱销氧化段（21）、脱碳段（22）和脱硝还原段（23），所述脱硫段（20）采用循环喷淋法脱硫，所述脱硫塔（5）内部对应脱碳段（22）位置处设置有湍流分布器。
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