CN115646556B - 一种高炉煤气有机硫水解剂再生方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高炉煤气有机硫水解剂再生方法,包括特定设置的装置管路,包括放散煤气、清洗液配置、清洗水解剂、第一次干燥、活性组分溶液负载、第二次干燥等步骤实现再生完成,通过对各个步骤以及使用的装置进行具体设置,使得在线的情况下负载强度和负载率得到保证,提高了后续对高炉煤气脱硫处理整体流程的工作效率。
Description
技术领域
本发明涉及工业环保领域,具体涉及一种高炉煤气有机硫水解剂再生方法。
背景技术
高炉煤气是炼铁过程的副产物,作为钢铁企业产量最大的可燃气体,其用途广泛,一般送往高炉热风炉、轧钢加热炉、煤气发电等用户单元作为燃料使用。实施高炉煤气精脱硫进行源头治理,可保障下游用户SO2超低排放,避免了建设分散的末端治理设施,对推进钢铁行业全流程超低排放改造、促进钢铁工业绿色发展具有重要意义。
然而高炉煤气不仅成分复杂且工况温度波动较大、粉尘含量颇高(各个企业控制程度不同),对于水解催化剂(即水解剂)的效率、寿命造成不同程度的影响,最终可以在短时间内导致水解催化剂失活。对于这样的技术问题而言,如何进一步优化和延长水解剂的寿命,受限于工艺技术限制,现有技术并未有较大突破,而假如水解催化剂失活后采用更换新剂的方式,则造成运行成本过高,失去前端治理的意义,对更换下来的失活水解剂进行再生工程量较大,也会造成成本过高的问题。针对上述情况,如何对失活后的催化剂在线的再生利用是目前突破限制行业发展的重要一环。
中国发明专利公开文本CN114130187A公开了一种高炉煤气有机硫转化装置及转化方法、有机硫转化催化剂再生方法,通过设置喷洒清洗液和再生液从而实现在线对水解剂进行清洗和再生操作,但是该技术方案的再生方法清洗程度不尽完全,继而导致再生水解剂的负载结合强度不是很高,并且负载程度不尽完全,从而对后续水解效果造成不良影响。
发明内容
本发明针对上述技术问题,本发明开发出一种具备在线再生的水解系统,该系统能够极大程度的提高水解剂的运行周期、降低失活催化剂清洗过程中的破损率,提高再生率,降低生产成本运行成本。
具体通过如下技术方案实现:
一种高炉煤气有机硫水解剂再生方法,使用高炉煤气有机硫水解剂再生装置进行,所述高炉煤气有机硫水解剂再生装置包括水解反应装置、溶液储备装置、溶液循环装置和换热干燥装置。
所述水解反应装置包括水解反应壳体、煤气进口、煤气出口、喷淋层、水解剂处理层、高温气体入口、排水口和放散口;所述水解剂处理层包括催化剂支撑梁、设置在催化剂支撑梁上部的支撑多孔板以及设置在支撑多孔板上的水解剂,所述水解剂为多孔结构,多孔结构的最大孔径为18~22nm,最小孔径为3~6nm,平均孔径为11~16nm,孔容积为0.3~0.55ml/g,每层所述喷淋层设置在对应层水解剂处理层的上方,每层喷淋层均设置有喷淋层入液口;所述高温气体入口开设于最下方的水解剂处理层下方的水解反应壳体的一侧壁上;所述排水口开设于水解反应壳体的底壁上,所述放散口设置于水解反应壳体的顶壁上。
所述溶液储备装置包括再生水箱、再生水泵、再生液管道和喷淋管路,所述再生水箱包括再生水箱壳体、液位计、排气口、进水口、加料口、回水口、出液口以及排污口;所述出液口通过再生液管道与所述再生水泵连接,所述再生水泵通过喷淋管路与喷淋层的喷淋层入液口相连通;所述回水口与所述排污口通过管道连通。
其中水解反应装置底部的排水口的水平高度高于再生水箱的排污口的水平高度1.0~1.5m。
所述换热干燥装置包括换热器、蒸汽管路和氮气管路,所述换热器设置有蒸汽入口、氮气入口和气体出口,蒸汽入口与所述蒸汽管路连通,氮气入口与所述氮气管路连通,气体出口通过管道与水解反应装置的所述高温气体入口相连通,所述换热器用于利用低压蒸汽将常温氮气换热至高温后,通过气体出口排出。
所述溶液循环装置包括第一回水管路、第二回水管路、三通阀、提升管路和提升泵,所述第一回水管路的一端与水解反应装置的排水口连通,另一端与三通阀的第一端口连通,提升管路的入口端与三通阀的第二端口连通,出口端与提升泵连通,第二回水管路的一端与三通阀的第三端口连通,另一端与再生水箱的回水口与排污口之间的管道连通。
包括如下步骤:
(1)关闭水解反应装置的煤气进口和煤气出口,打开放散口,将水解反应装置内残存的煤气通过放散口进行放散,直到水解反应壳体内的压力达到常压、且温度降到环境温度。
(2)打开再生水箱的进水口,将氯离子含量<50mg/L、电导率≤10μs/cm且硬度≤2.5μmol/L的除盐水通过进水口排入到再生水箱壳体内并将再生水箱壳体注满,开启喷淋层入液口、开启排水口、调整三通阀使得开启提升管路与第一回水管路的连通口而关闭与第二回水管路的端口,并打开提升泵的出口阀。
(3)开启再生水泵,进行第一阶段清洗,将再生水箱内的除盐水通过喷淋层喷洒到水解剂处理层上并通过排水口和第一回水管路排入到提升管路内,当检测到提升管路内清洗水的氯离子浓度小于200mg/L时,则关闭再生水泵,结束第一阶段清洗。
(4)打开换热干燥装置的蒸汽入口和氮气入口,将130-135℃的热源低压水蒸汽通过蒸汽管路排入到换热器内,并将常温且压力为48~55kpa的氮气通过氮气管路排入到换热器内,开启换热干燥装置的气体出口,将通过换热器换热至95~105℃的氮气通过高温气体入口排入到水解反应壳体内,气体对水解剂处理层上的水解剂干燥之后继续向上移动至放散口排出。
(5)通过高温气体入口排入高温氮气进行22~26h后,打开再生水箱的所述加料口,加入水解剂活性组分,通过进水口排入除盐水,配置活性组分溶液,同时关闭提升泵的出口阀,调节三通阀,使得第一回水管路和第二回水管路导通,关闭再生水箱的排污口,而开启回水口,使得从水解反应装置排水口排出的液体能够回流到再生水箱中,使得水解剂活性组分形成循环。
(6)当检测到放散口的气体温度≥70℃时,关闭高温气体入口和蒸汽入口、氮气入口,停止换热器,第一次干燥完成;然后再一次开启再生水泵,将步骤(5)制备得到的活性组分溶液通过水解反应装置的喷淋层喷淋负载到水解剂上,从水解反应装置的排水口排出的活性组分溶液利用水解反应装置与再生水箱之间的高度差,自然溢流至再生水箱内,反复循环多次,直至再生水箱液位下降至设定的阈值不再变化时,关闭再生水泵而使得循环停止,关闭喷淋层入液口,水解反应装置内的液体均流回到再生水箱内,第二阶段活性组分溶液浸渍完成。水解塔内残留溶液回到再生水箱,作为下一次再生时初始溶液(即下一次再生时,第一次清洗水会是一定浓度的活性组分溶液,但浓度较低可忽略)。
其中再生水箱液位设定的阈值为使得负载的活性组分溶液的质量=(0.4~0.6)×M1+M2,其中M1为水解剂的质量,M2为再生水泵吸入口的上部95~105mm处溶液的质量。
(7)再次打开换热干燥装置的蒸汽入口和氮气入口,将热源低压蒸汽通过蒸汽管路排入到换热器内,并将常温氮气通过氮气管路排入到换热器内,开启换热干燥装置的气体出口,将通过换热器换热至95~105℃的氮气通过高温气体入口排入到水解反应壳体内,气体对水解剂处理层上的水解剂干燥之后继续向上移动至放散口排出;当检测到放散口的气体温度≥70℃时,关闭高温气体入口和蒸汽入口、氮气入口,停止换热器,第二次干燥完成。
(8)关闭水解反应装置的排水口,关闭水解反应装置两层的喷淋层入液口的阀门,关闭水解反应装置的高温气体入口阀门,打开设置于煤气出口处的氮气入口阀,通过氮气入口阀向水解反应装置内通入氮气进行氮气吹扫,实现对水解反应装置进行氮气置换,当检测到放散口排出气体中的氧气的体积含量小于等于0.25~0.35%时,氮气置换完成,关闭放散口,完成再生流程。
作为优选,所述水解反应装置中,所述煤气进口开设于最上方的喷淋层和水解剂处理层之间的水解反应壳体的侧壁上,所述煤气出口开设于最下方的水解剂处理层下方的水解反应壳体的侧壁上。
所述再生水箱中,所述液位计设置于再生水箱壳体内部,排气口、加料口和进水口开设于再生水箱壳体的顶壁上,所述出液口和排污口分别设置于再生水箱壳体侧壁的底端,所述回水口开设于再生水箱壳体的侧壁顶端。
作为优选,所述喷淋层设置有两层,所述水解剂处理层也设置有两层,每层喷淋层设置有12~18个螺旋喷嘴,每个喷嘴的喷射角度为115~125°,喷淋层覆盖面积≥120%;所述煤气进口和所述煤气出口均设置有电动盲板阀;水解剂处理层的所述支撑多孔板的孔径为2.5~2.8mm,所述水解剂的形状为球体、圆柱体、三叶草形或蝶形,平均孔径为14nm,孔容积为0.45ml/g,所述水解剂的直径或当量直径为3~6mm。
作为优选,所述水解剂为多孔结构,多孔结构的最大孔径为20nm,最小孔径为5nm,平均孔径为14nm。
作为优选,所述再生液管道上设置有闸阀、Y型过滤器和排污阀;所述再生水泵的出口设置有压力表,所述再生水泵的扬程为55~65米,流量为55~65m3/h。
作为优选,所述蒸汽入口和氮气入口处均设置有流量计,气体出口设置有温度计。
作为优选,所述换热器为板翅式换热器;步骤(4)中通过换热干燥装置的气体出口排出的氮气压力为46~53kpa。
作为优选,水解反应装置底部的排水口的水平高度高于再生水箱的排污口的水平高度1.2m。
作为优选,步骤(4)中通过氮气入口排入的氮气的压力为50kpa,通过气体出口排出的氮气的压力为49.5kpa。
作为优选,步骤(5)中,通过高温气体入口排入高温氮气进行24h后,打开再生水箱的所述加料口;步骤(6)中,M2为再生水泵吸入口的上部100mm处溶液的质量;步骤(8)中,当检测到放散口排出气体中的氧气体积含量小于等于0.3%时,氮气置换完成。
本发明的技术效果在于:
1,通过设置具体装置且在该特定装置上设置特定的在线原位清洗和再生方法,解决了目前高炉煤气精脱硫水解剂实际使用寿命较短,更换剂操作复杂,投资运行费用高等问题,极大程度的提高了装置的使用率,降低了因水解剂失活装卸过程中损耗以及人力物力的投入。通过对水解剂的多孔结构进行具体限定选择(所述水解剂为多孔结构,多孔结构的最大孔径为18~22nm,最小孔径为3~6nm,平均孔径为11~16nm,孔容积为0.3~0.55ml/g),使得水解剂与本发明具体的再生方法能够更好的配合,提高了在线进行再生方法的活性组分负载率和负载强度。
2,本发明不仅仅是简单的对水解剂进行常规清洗喷淋+再生液喷淋,本发明通过对整体工艺步骤进行设置,先在水箱中配置除盐水进行喷淋清洗,尤其是然后通过特定的高温气体干燥,(该第一次干燥能够去除第一次清洗后水解剂表面及内部孔道所吸收的水,通过具体的热氮气进行干燥,降低了水解剂的含水率,提高了水解剂的后续吸水率,为后续再生液喷淋的负载提供了好的先决条件,可以大大提高后续再生液的负载量);使得清洗程度得到巩固的同时避免清洗液残留在水解层,水解层更加纯净,然后通过特定的再生液的喷淋,使得经过干燥处理后的水解层能够更加牢固的负载于水解层上,更为重要的是通过喷洒+浸泡再生液的方法(自然溢流),对再生液在水解剂上负载过程进行了创造性的设定,尤其是通过对活性组分溶液的减少通过再生水箱的阈值进行设定,而该阈值比例的设定使得本发明的两次干燥配合自然溢流的方式进行再生的负载率得到保证,该阈值的设定并不是可以常规设定的,而是需要配合第一次干燥和第二次干燥以及自然溢流以及水解剂的孔径以及孔容积合理搭配才会得到本发明的阈值设定方式,使得水解剂充分的再次负载于水解层上,并且在再生完成之后,再次通过特定的高温气体干燥的方式对整体水解设备内部进行干燥(该第二次干燥的设置会大大降低再生后水解剂中毒而失活情况的出现。由于水解剂本身为碱性,不进行第二次干燥或干燥不彻底,当通入高炉煤气进行脱硫处理的时候,高炉煤气中含有的20%左右的二氧化碳以及氯化氢、氟化氢等酸性气体,会导致煤气中的酸性气体通过不够干燥的水解剂时形成酸性溶液,与水解剂发生酸碱反应从而导致水解剂快速中毒而失活),本发明合理设置第二次干燥的干燥强度(例如结束条件的设定),可以保证水解剂尽量长时间的活性。通过上述的步骤处理使得水解剂不仅充分的再生负载,并且使得负载的水解剂的负载强度得到了保证。
3,通过对各个步骤的具体参数进行具体设置,使得在处理过程中对清洗程度、干燥强度、再生充分性和二次干燥强度的最优化效果实现了最佳。从而使得将在线原位的水解剂再生的上述技术效果进行了最优化设置,不仅整体性的降低了水解剂再生的成本,而且使得再生后得到的水解层的后续水解效果得到了保证,并总体上降低了再生的次数,使得水解剂的利用率得到了提升。
附图说明
图1是本发明高炉煤气有机硫水解剂再生装置的结构示意图。
图中:101-放散口,102-第一喷淋管路,103-第一喷淋层,104-第一支撑多孔板,105-催化剂支撑梁,106-第二喷淋管路,107-煤气进口,108-煤气出口,109-排水口,110-高温气体入口,200-再生水箱,201-进水口,202-加料口,203-回水口,204-排污口,205-回水口与排污口之间的管道,206-排气口,207-出液口,208-再生液管道,209-再生水泵,300-换热器,301-蒸汽管路,302-氮气管路,401-第一回水管路,402-第二回水管路,403-三通阀,500-提升泵。
具体实施方式
实施例1
如图1所示,本实施例的装置包括水解反应装置、溶液储备装置、溶液循环装置和换热干燥装置。
本实施例的水解反应装置设置两层,每层设置两个DN800人孔,一组喷淋层,每层喷淋层安装16个螺旋喷嘴,喷嘴角度120℃,喷嘴材质304,喷淋层覆盖面积≥120%。煤气口和煤气出口各安装一个电动盲板阀,水解反应壳体顶部设置1个DN100的放散口,水解反应壳体底部设置一个排水口。水解反应壳体内设置两层催化剂支撑梁,支撑梁上部安装多孔板,孔径≥2.5mm,水解剂放置在孔板上部,水解剂外形可以是球形、圆柱、三叶草、蝶形,水解剂,所述水解剂为多孔结构,多孔结构的最大孔径为20nm,最小孔径为5nm,平均孔径为14nm,孔容积为0.45ml/g,直径或等效直径≥3mm。
溶液储备装置包括再生水箱、再生水泵、再生液管道和喷淋管路,其中本实施例的再生水箱尺寸为并设有液位计、排气口(DN50)、进水口(DN100)、加料口(DN500)以及排污口(DN65),再生水箱至再生水泵之间的再生液管道上安装有DN100闸阀、Y型过滤器、排污阀,再生水泵出口安装压力表,本实施例的再生水泵的扬程为60米,流量为60m3/h。其中喷淋管路从再生水泵出口经蝶阀、压力表后,分成两条支路进入水解塔两层喷淋层,进入喷淋层之前依次经过软连接、法兰式闸阀和法兰式蝶阀。
其中水解反应装置底部的排水口的水平高度高于再生水箱的排污口的水平高度1.2m。
溶液循环装置包括第一回水管路、第二回水管路、三通阀、提升管路和提升泵;清洗后的废水由水解塔底部排污口进入到业主提升泵站,进行后续处理;再生阶段进入水解塔的催化剂活性组分溶液,通过水解剂后经水解塔底部排污口返回到再生水箱,循环使用,直至达到再生要求,通过三通阀的控制对该处管路是回到再生水箱还是进入到提升泵处理进行控制。
换热干燥装置包括换热器(本实施例为板翅式换热器)、蒸汽管路和氮气管路,通过换热器利用低压蒸汽将常温氮气换热至100℃后,从水解反应装置下部进入水解反应壳体内,对再生后的水解剂进行干燥,气体从水解塔顶部放散口排出,其中冷热流体入口处(蒸汽入口、氮气入口)均安装流量计,换热器的气体出口安装有温度计,对排出的气体进行温度监测。
实施例2
如图1所示,采用实施例1的装置进行水解剂再生的工艺,包括如下步骤:
(1)关闭水解反应装置进出口电动盲板阀,打开塔顶放散口,将塔内煤气进行放散,直到塔内压力达到常压(例如本实施例的1-3kPa)、温度达到环境温度(例如本实施例的15-30℃)后,开始进行步骤(2)和(3)的第一阶段清洗操作。
(2)打开再生水箱上方除盐水(除盐水的水质要求氯离子含量<50mg/L,电导率≤10μs/cm、硬度≤2.5μmol/L)入水口阀门,将再生水箱注满除盐水,打开水解反应装置两层喷淋层所对应的喷淋入口阀门,打开水解反应壳体底部排水口的排污阀,打开提升泵站入口阀门,关闭水解反应壳体底部的第一回水管路至再生水箱之间的阀门,保证从再生水箱进入水解反应壳体的除盐废水进入到废水处理站。
(3)打开再生水泵,进行第一阶段清洗,主要目的清洗催化剂表面及内部的粉尘、油污、氯离子等有害组分。通过检测提升泵站出口清洗水的氯离子浓度来确定是否清洗完成,当监测到其中氯离子浓度<200mg/L时,表明清洗完成,关闭再生水泵,结束第一阶段清洗。
(4)第一次清洗完成后,开启换热干燥装置,打开换热器热源低压蒸汽管路阀门,通过蒸汽入口向换热器内排入130-135℃的低压水蒸汽(本实施例为132℃左右),打开换热器冷流体常温氮气,将常温且压力为50kpa的氮气通过氮气入口排入到换热器内,打开换热器的气体出口(排出的氮气温度为约100℃,压力为49.5~49.9kpa)至水解反应装置的高温气体入口。通过换热器出口温度检测仪表,调整冷热流体流量,保证出口的温度≥90℃(例如本实施例设定为约100℃),对清洗后的水解剂进行干燥。当放散口出温度≥70℃时,表明干燥完成,关闭换热干燥装置的进口阀。第一次干燥目的在于去除第一次清洗后水解剂表面及内部孔道所吸收的水,通过热氮气进行干燥,降低了水解剂的含水率,提高了吸水率,为再生液的喷淋提供较优的条件,提高再生液的负载量。
(5)热氮气干燥期间(例如本实施例即为第一次干燥开始后的24h),打开再生水箱上部加料口,加入催化剂活性组分,打开除盐水入口阀,配置活性组分溶液(本实施例为浓度为30%-40%的氢氧化钾溶液),关闭提升泵站出口阀,打开水解反应壳体底部至再生水箱管路上阀门,保证催化剂活性组分溶液可以形成循环系统。
(6)第一阶段干燥完成后,再一次打开再生水泵,将活性组分溶液通过水解反应装置(水解塔)喷淋层喷淋负载到水解剂上,从水解塔底部排出的活性组分溶液,利用水解反应装置与再生水箱之间的高度差,自然溢流至再生水箱内,如此反复循环3~5次,直至再生水箱液位下降至设定的阈值(例如本实施例设置为300mm,满足使得负载的活性组分溶液的质量=(0.4~0.6)×M1+M2的要求),停止循环,关闭再生水泵,关闭水解反应装置喷淋层入口阀门,第二阶段活性组分溶液浸渍完成。
(7)再一次打开换热干燥装置,打开换热干燥装置进口阀,进行二次干燥,与第一次干燥相同,直至水解塔顶部放散口出口温度大于等于70℃,表明干燥完成,关闭换热干燥装置所有阀门。
(8)第二次干燥完成后,关闭水解反应壳体底部的排水口的排污阀,关闭水解反应装置两层的喷淋层入液口的阀门,关闭水解反应装置的高温气体入口阀门,打开设置于煤气出口处的氮气入口阀,通过氮气入口阀相水解反应装置内通入氮气进行氮气置换,当放散口出口气体中氧含量≤0.3%时,表明置换完成,关闭放散口,此时完成整个再生流程,水解塔可以继续运行。
对比例1
本对比例的其他设置方式与实施例2相同,不同之处在于没有设置第一次干燥和第二次干燥步骤,将再生处理之后的水解剂进行相同条件下的对比性检测,得到本对比例的水解剂其活性组分负载量不足10%,且因为没有干燥,系统重新投运时,该水解剂遇到高温煤气后,蒸发大量水,导致煤气热值严重降低,同时因该水解剂属于碱性物质,煤气中含有大量酸性气体,遇水形成酸溶液,加剧再生后的水解剂中毒速率,失去在线再生的意义。而实施例2的水解剂通过第一次干燥,保证清洗后的水解剂吸水率可以恢复到新鲜剂的90%以上,因此对于活性组分溶液的吸收与负载具有良好促进作用,第二次干燥,保证了负载活性组分后的水解剂保持一种干燥状态,对煤气煤气中的酸性气体有明显的抑制作用,降低了酸碱反应程度,大幅度延长水解剂的使用周期。
对比例2
本对比例的其他设置方式与实施例2相同,不同之处在于没有设置第一次干燥步骤而设置了第二次干燥步骤,将再生处理之后的水解剂进行相同条件下的对比性检测,得到本对比例的水解剂其活性组分负载量仍然不足10%,但是略比对比例1的活性组分负载量高1%左右,而实施例2的活性组分负载量为18%-25%左右,这也证明了本发明设置两次干燥并不是各自独立完成干燥效果,而是两次干燥与清洗、负载均是密切协调的,不设置第一次干燥步骤而设置了第二次干燥步骤,是可以微量提高活性组分的负载量(即在没有第一次干燥的情况下第二次干燥也可以适当提高负载量),但是依然负载效果不是很好,从而也证明了两次不同阶段的干燥相互之间并不是独立各自的效果的,而是密切协调的,因为第二次干燥本身的作用并不是用于提高负载率的,第二次干燥是为了防止水解剂与煤气中由于未干燥的水分而形成的酸性气体进行反应,但是通过该对比例和对比例1相对比也发现,虽然都没有设置第一次干燥,本对比例的活性组分负载量也略微上升,从而说明两次不同阶段的干燥相互之间并不是独立各自的效果的,而是密切协调的。
对比例3
本对比例的其他设置方式与实施例2相同,不同之处在于步骤(6)中只是通过喷淋活性组分溶液,而没有采用自然溢流的缓慢浸泡的方式,将再生处理之后的水解剂进行相同条件下的对比性检测,得到本对比例的水解剂测得其活性组分负载量为13%左右,而实施例2活性组分负载量为18~25%左右,这是由于喷淋时负载接触时间较短,从而导致负载量少,但是由于采用了两次干燥,负载率和吸水率能够保证,因此本对比例的负载量为13%左右,但是相比实施例2,依然低很多,说明本发明设置的自然溢流方式相比单独喷淋的方式可以大大提高负载率,同时也说明自然溢流和两次不同时期的干燥操作是密切协调配合的。
Claims (10)
1.一种高炉煤气有机硫水解剂再生方法,其特征在于,使用高炉煤气有机硫水解剂再生装置进行,所述高炉煤气有机硫水解剂再生装置包括水解反应装置、溶液储备装置、溶液循环装置和换热干燥装置;
所述水解反应装置包括水解反应壳体、煤气进口、煤气出口、喷淋层、水解剂处理层、高温气体入口、排水口和放散口;所述水解剂处理层包括催化剂支撑梁、设置在催化剂支撑梁上部的支撑多孔板以及设置在支撑多孔板上的水解剂,所述水解剂为多孔结构,多孔结构的最大孔径为18~22nm,最小孔径为3~6nm,平均孔径为11~16nm,孔容积为0.3~0.55mL/g,每层所述喷淋层设置在对应层水解剂处理层的上方,每层喷淋层均设置有喷淋层入液口;所述高温气体入口开设于最下方的水解剂处理层下方的水解反应壳体的一侧壁上;所述排水口开设于水解反应壳体的底壁上,所述放散口设置于水解反应壳体的顶壁上;
所述溶液储备装置包括再生水箱、再生水泵、再生液管道和喷淋管路,所述再生水箱包括再生水箱壳体、液位计、排气口、进水口、加料口、回水口、出液口以及排污口;所述出液口通过再生液管道与所述再生水泵连接,所述再生水泵通过喷淋管路与喷淋层的喷淋层入液口相连通;所述回水口与所述排污口通过管道连通;
其中水解反应装置底部的排水口的水平高度比再生水箱的排污口的水平高度高1.0~1.5m;
所述换热干燥装置包括换热器、蒸汽管路和氮气管路,所述换热器设置有蒸汽入口、氮气入口和气体出口,蒸汽入口与所述蒸汽管路连通,氮气入口与所述氮气管路连通,气体出口通过管道与水解反应装置的所述高温气体入口相连通,所述换热器用于利用低压蒸汽将常温氮气换热至高温后,通过气体出口排出;
所述溶液循环装置包括第一回水管路、第二回水管路、三通阀、提升管路和提升泵,所述第一回水管路的一端与水解反应装置的排水口连通,另一端与三通阀的第一端口连通,提升管路的入口端与三通阀的第二端口连通,出口端与提升泵连通,第二回水管路的一端与三通阀的第三端口连通,另一端与再生水箱的回水口与排污口之间的管道连通;
包括如下步骤:
(1)关闭水解反应装置的煤气进口和煤气出口,打开放散口,将水解反应装置内残存的煤气通过放散口进行放散,直到水解反应壳体内的压力达到常压、且温度降到环境温度;
(2)打开再生水箱的进水口,将氯离子含量<50mg/L、电导率≤10μS/cm且硬度≤2.5μmol/L的除盐水通过进水口排入到再生水箱壳体内并将再生水箱壳体注满,开启喷淋层入液口、开启排水口、调整三通阀使得开启提升管路与第一回水管路的连通口而关闭与第二回水管路的端口,并打开提升泵的出口阀;
(3)开启再生水泵,进行第一阶段清洗,将再生水箱内的除盐水通过喷淋层喷洒到水解剂处理层上并通过排水口和第一回水管路排入到提升管路内,当检测到提升管路内清洗水的氯离子浓度小于200mg/L时,则关闭再生水泵,结束第一阶段清洗;
(4)打开换热干燥装置的蒸汽入口和氮气入口,将130-135℃的热源低压水蒸汽通过蒸汽管路排入到换热器内,并将常温且压力为48~55kPa的氮气通过氮气管路排入到换热器内,开启换热干燥装置的气体出口,将通过换热器换热至95~105℃的氮气通过高温气体入口排入到水解反应壳体内,气体对水解剂处理层上的水解剂干燥之后继续向上移动至放散口排出;
(5)通过高温气体入口排入高温氮气进行22~26h后,打开再生水箱的所述加料口,加入水解剂活性组分,通过进水口排入除盐水,配置活性组分溶液,同时关闭提升泵的出口阀,调节三通阀,使得第一回水管路和第二回水管路导通,关闭再生水箱的排污口,而开启回水口,使得从水解反应装置排水口排出的液体能够回流到再生水箱中,使得水解剂活性组分形成循环;
(6)当检测到放散口的气体温度≥70℃时,关闭高温气体入口和蒸汽入口、氮气入口,停止换热器,第一次干燥完成;然后再一次开启再生水泵,将步骤(5)制备得到的活性组分溶液通过水解反应装置的喷淋层喷淋负载到水解剂上,从水解反应装置的排水口排出的活性组分溶液利用水解反应装置与再生水箱之间的高度差,自然溢流至再生水箱内,反复循环多次,直至再生水箱液位下降至设定的阈值不再变化时,关闭再生水泵而使得循环停止,关闭喷淋层入液口,水解反应装置内的液体均流回到再生水箱内,第二阶段活性组分溶液浸渍完成;
其中再生水箱液位设定的阈值为使得负载的活性组分溶液的质量=(0.4~0.6)×M1+M2,其中M1为水解剂的质量,M2为再生水泵吸入口的上部95~105mm处溶液的质量;
(7)再次打开换热干燥装置的蒸汽入口和氮气入口,将热源低压蒸汽通过蒸汽管路排入到换热器内,并将常温氮气通过氮气管路排入到换热器内,开启换热干燥装置的气体出口,将通过换热器换热至95~105℃的氮气通过高温气体入口排入到水解反应壳体内,气体对水解剂处理层上的水解剂干燥之后继续向上移动至放散口排出;当检测到放散口的气体温度≥70℃时,关闭高温气体入口和蒸汽入口、氮气入口,停止换热器,第二次干燥完成;
(8)关闭水解反应装置的排水口,关闭水解反应装置两层的喷淋层入液口的阀门,关闭水解反应装置的高温气体入口阀门,打开设置于煤气出口处的氮气入口阀,通过氮气入口阀向水解反应装置内通入氮气进行氮气吹扫,实现对水解反应装置进行氮气置换,当检测到放散口排出气体中的氧的体积含量小于等于0.25~0.35%时,氮气置换完成,关闭放散口,完成再生流程。
2.根据权利要求1 所述的高炉煤气有机硫水解剂再生方法,其特征在于,所述水解反应装置中,所述煤气进口开设于最上方的喷淋层和水解剂处理层之间的水解反应壳体的侧壁上,所述煤气出口开设于最下方的水解剂处理层下方的水解反应壳体的侧壁上;
所述再生水箱中,所述液位计设置于再生水箱壳体内部,排气口、加料口和进水口开设于再生水箱壳体的顶壁上,所述出液口和排污口分别设置于再生水箱壳体侧壁的底端,所述回水口开设于再生水箱壳体的侧壁顶端。
3.根据权利要求1 所述的高炉煤气有机硫水解剂再生方法,其特征在于,所述喷淋层设置有两层,所述水解剂处理层也设置有两层,每层喷淋层设置有12~18个螺旋喷嘴,每个喷嘴的喷射角度为115~125°,喷淋层覆盖面积≥120%;所述煤气进口和所述煤气出口均设置有电动盲板阀;水解剂处理层的所述支撑多孔板的孔径为2.5~2.8mm,所述水解剂的形状为球体、圆柱体、三叶草形或蝶形,平均孔径为14nm,孔容积为0.45mL/g,所述水解剂的直径或当量直径为3~6mm。
4.根据权利要求1 所述的高炉煤气有机硫水解剂再生方法,其特征在于,所述水解剂为多孔结构,多孔结构的最大孔径为20nm,最小孔径为5nm,平均孔径为14nm。
5.根据权利要求1 所述的高炉煤气有机硫水解剂再生方法,其特征在于,所述再生液管道上设置有闸阀、Y型过滤器和排污阀;所述再生水泵的出口设置有压力表,所述再生水泵的扬程为55~65米,流量为55~65m³/h。
6.根据权利要求1 所述的高炉煤气有机硫水解剂再生方法,其特征在于,所述蒸汽入口和氮气入口处均设置有流量计,气体出口设置有温度计。
7.根据权利要求1 所述的高炉煤气有机硫水解剂再生方法,其特征在于,所述换热器为板翅式换热器;步骤(4)中通过换热干燥装置的气体出口排出的氮气压力为46~53kPa。
8.根据权利要求1 所述的高炉煤气有机硫水解剂再生方法,其特征在于,水解反应装置底部的排水口的水平高度比再生水箱的排污口的水平高度高1.2m。
9.根据权利要求1 所述的高炉煤气有机硫水解剂再生方法,其特征在于,步骤(4)中通过氮气入口排入的氮气的压力为50kPa,通过气体出口排出的氮气的压力为49.5kPa。
10.根据权利要求1 所述的高炉煤气有机硫水解剂再生方法,其特征在于,步骤(5)中,通过高温气体入口排入高温氮气进行24h后,打开再生水箱的所述加料口;步骤(6)中,M2为再生水泵吸入口的上部100mm处溶液的质量;步骤(8)中,当检测到放散口排出气体中的氧的体积含量小于等于0.3%时,氮气置换完成。
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