CN116656399A - 一种并联式脱硫塔组 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种并联式脱硫塔组，包括若干成对设置的所述脱硫塔；成对设置的两个所述脱硫塔之间设置有一个入口W型水封管和一个出口W型水封管；所述入口W型水封管和所述出口W型水封管均包括两个侧管口和一个中心管口；所述并联式脱硫塔组内各所述入口W型水封管的中心管口均连接至煤气入口总管，各所述出口W型水封管的中心管口均连接至煤气出口总管；所述脱硫塔内部由下至上依次设置有气流均布装置和三层填料层。本发明的技术方案能够降低塔组整体阻力，并解决各单塔气流偏析、分布不均以及同时实现进出口气体快速通断的问题。

Description

一种并联式脱硫塔组

技术领域

本发明涉及冶金化工设备技术领域，具体而言，尤其涉及一种并联式脱硫塔组。

背景技术

焦炉煤气干法脱硫技术常作为焦化行业煤气净化系统中的备用脱硫装置，其通过在塔内装填活性炭(焦炭)和氧化铁脱硫剂(填料)，使焦炉煤气流经床层与脱硫剂接触反应(流动方向自塔底而上)，最终将焦炉煤气中的H2S、焦油、萘和HCN等杂质成分脱除，并实现焦炉煤气的净化；而现行填料式干法脱硫塔，常采用多级串联组合脱硫技术，该设计常造成整体气流阻力增加以及各级级脱硫塔负荷分布不均(负荷递减)不利于提高各单塔脱硫效率；另一方面，因煤气常通过直接侧入的方式进入各单塔塔内，造成各单塔内气流偏斜严重，无法实现塔内气流均布，不仅不利于实现气流与脱硫剂的充分接触反应，并且在各单塔开、停工的氮气吹扫、置换时极易存在盲区，产生安全隐患。

综上所述，如何降低多级脱硫塔组的运行阻力、提高脱硫塔运行效率以及实现塔内气流均匀分布的问题，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供了一种并联式脱硫塔组，通过在各单塔进出口均采用W型水封管实现各单塔系统气流的快速通断，同时塔内通过“设计气流均布装置+优化填料层物料布料”的方式，实现塔内气流分布均匀。

本发明采用的技术手段如下：

一种并联式脱硫塔组，包括若干成对设置的所述脱硫塔；若干所述脱硫塔呈对称式布置为两列；

成对设置的两个所述脱硫塔之间设置有一个入口W型水封管和一个出口W型水封管；

所述入口W型水封管和所述出口W型水封管均包括两个侧管口和一个中心管口；所述并联式脱硫塔组内各所述入口W型水封管的中心管口均连接至煤气入口总管，各所述出口W型水封管的中心管口均连接至煤气出口总管；

成对设置的两个所述脱硫塔中，两台所述脱硫塔的塔底气体入口分别连接至相应的所述入口W型水封管的两个侧管口，塔顶气体出口分别连接至相应的所述出口W型水封管的两个侧管口；

所述脱硫塔内部由下至上依次设置有气流均布装置和三层填料层；由下至上的第二层和第三层所述填料层分别装填有脱硫剂，第一层所述填料层装填有上层脱硫剂和下层冶金焦；所述气流均布装置位于所述脱硫塔的塔底气体入口中心处，用于使进入所述脱硫塔内的煤气气流均匀分布。

进一步地，所述并联式脱硫塔组运行时，所述入口W型水封管和所述出口W型水封管作为煤气气流通道；所述并联式脱硫塔组进行检修时，通入水的所述入口W型水封管和所述出口W型水封管用于作为水封。

进一步地，所述脱硫塔、所述入口W型水封管和所述出口W型水封管底部分别设置有煤气水封装置。

进一步地，所述入口W型水封管和所述出口W型水封管分别设置有溢流管。

进一步地，所述气流均布装置由上至下依次包括同轴设置的圆锥形风帽和进气管道；所述进气管道上部伸入所述圆锥形风帽内部气室，且侧壁沿周向设置有向所述进气管道外部延伸的倾斜的气道Ⅰ，所述气道Ⅰ上层壁面通过气道隔板Ⅱ与所述圆锥形风帽内侧表面固定连接并形成气道Ⅱ。

进一步地，所述进气管道与所述圆锥形风帽内部气室相连通，所述气道Ⅰ与所述进气管道内部相连通，所述气道Ⅱ用于连通所述圆锥形风帽内部气室与所述气流均布装置外部。

进一步地，所述气道Ⅰ内部竖直设置有若干气道隔板Ⅰ，相邻的两个所述气道隔板Ⅰ之间形成一个排气口Ⅰ，所述排气口Ⅰ用于连通所述进气管道内部与所述气流均布装置外部；所述气道Ⅰ上层壁面与所述圆锥形风帽内侧表面之间设置有若干竖直设置的所述气道隔板Ⅱ，相邻的两个所述气道隔板Ⅰ之间形成一个排气口Ⅱ，所述排气口Ⅱ用于连通所述圆锥形风帽内部气室与所述气流均布装置外部。

进一步地，所述气道Ⅰ下层壁面与所述进气管道的外表面之间固定安装有加强筋板。

进一步地，第一层所述填料层的下层冶金焦的粒度沿径向呈高-低-高的梯度分布。

进一步地，第一层所述填料层的下层冶金焦由中心向外侧依次为粒度等级为40mm的冶金焦、粒度等级为25mm的冶金焦以及粒度等级为40mm的冶金焦。

较现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明提供的并联式脱硫塔组，采用的多塔并联组合脱硫技术，且煤气主管分布于各单塔中间且同时分两路进入塔底部与床层物料接触反应，最终实现煤气净化，与多台脱硫塔串联相比，不仅避免了各单塔阻力互相叠加而导致整体塔组出现阻力增加现象，还同步提高了煤气净化效率。

2、本发明提供的并联式脱硫塔组，各脱硫单塔进、出口均设置有W型水封管，可快速实现各塔进出口主管的通断功能，同时通过在各单塔塔内设置气流均布装置实现塔底入口气流分布均匀。

3、本发明提供的并联式脱硫塔组，在各单塔第一层填料层底部，均铺设有一定高度的冶金焦，由此实现煤气中的水份、焦油等杂质的初步吸附脱除，且在该圆周平面上冶金焦粒度呈现梯度布置，改变了脱硫塔底部床层物流阻力分布情况，同时该布料方式与塔底的气流均布装置结合使用，得以实现塔内各床层内气流分布均匀，避免塔内出现气流盲区或偏斜。

基于上述理由本发明可在填料塔领域广泛推广。

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做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明所述并联式脱硫塔组结构示意图。

图2为图1中A-A方向的所述脱硫塔内气流均布装置示意图。

图3为本发明所述气流均布装置结构示意图。

图4为图3中B-B方向上的剖视图。

图5为本发明所述脱硫塔内气流均布装置和第一层填料层内物料分布状态示意图。

图中：1、入口W型水封管；2、出口W型水封管；3、脱硫塔；4、煤气入口总管；5、煤气出口总管；6、气流均布装置；61、圆锥形风帽；62、进气管道；63、气道Ⅰ；64、气道Ⅱ；65、气道隔板Ⅱ；66、排气口Ⅱ；67、气道隔板Ⅰ；68、排气口Ⅰ；69、加强筋板；610、内部气室；7、填料层；71、上层脱硫剂；72、下层冶金焦；721、粒度等级为40mm的冶金焦；722、粒度等级为25mm的冶金焦；8、支撑梁；9、卸料阀；10、煤气水封装置；11、排灰孔；12、溢流管。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。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。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任向具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是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，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

实施例1

如图1-5所示，本发明提供了一种并联式脱硫塔组，包括若干成对设置的所述脱硫塔3；若干所述脱硫塔3呈对称式布置为两列；

成对设置的两个所述脱硫塔3之间设置有一个入口W型水封管1和一个出口W型水封管2；

所述入口W型水封管1和所述出口W型水封管2均包括两个侧管口和一个中心管口；所述并联式脱硫塔组内各所述入口W型水封管1的中心管口均连接至煤气入口总管4，各所述出口W型水封管2的中心管口均连接至煤气出口总管5；

成对设置的两个所述脱硫塔3中，两台所述脱硫塔3的塔底气体入口分别连接至相应的所述入口W型水封管1的两个侧管口，塔顶气体出口分别连接至相应的所述出口W型水封管2的两个侧管口；

所述脱硫塔3内部由下至上依次设置有气流均布装置6和三层填料层7；由下至上的第二层和第三层所述填料层7分别装填有脱硫剂，第一层所述填料层7装填有上层脱硫剂71和下层冶金焦72，通过设置所述下层冶金焦，实现了对煤气中的水份、焦油等杂质的初步吸附脱除；所述气流均布装置6位于所述脱硫塔3的塔底气体入口中心处，用于使进入所述脱硫塔3内的煤气气流均匀分布。

进一步地，所述并联式脱硫塔组运行时，所述入口W型水封管1和所述出口W型水封管2作为煤气气流通道；所述并联式脱硫塔组进行检修时，通入水的所述入口W型水封管1和所述出口W型水封管2用于作为水封。

进一步地，所述入口W型水封管1和所述出口W型水封管2底部设置有倒圆锥形槽，用于对煤气气流中沉降的水分进行收集处理。

进一步地，所述入口W型水封管1和所述出口W型水封管2的水封高度H根据所述煤气入口总管4或所述煤气出口总管5的设计压力而定。

进一步地，所述脱硫塔3底部呈圆锥形，设置有排灰孔11，所述排灰孔11设置有卸料阀9，在对所述脱硫塔3进行检修时，所述排灰孔11和所述卸料阀9用于排出所述脱硫塔3底部积灰。

进一步地，所述脱硫塔3、所述入口W型水封管1和所述出口W型水封管2底部分别设置有煤气水封装置10，用于防止底部冷凝液积存；所述煤气水封装置10还能够用于对所述入口W型水封管1和所述出口W型水封管2进行上水操作，起到水封的作用，进而实现对所述脱硫塔3之间的隔离。

进一步地，所述入口W型水封管1和所述出口W型水封管2分别设置有溢流管12，通过所述煤气水封装置10对所述入口W型水封管1和所述出口W型水封管2进行上水操作的过程中，打开所述溢流管12上的阀门，直至该管口自然淌水即可停止上水操作，避免上水过多导致水从水封管窜入至各单塔内部造成事故。

进一步地，所述气流均布装置6由上至下依次包括同轴设置的圆锥形风帽61和进气管道62；所述进气管道62上部伸入所述圆锥形风帽61内部气室，且侧壁沿周向设置有向所述进气管道62外部延伸的倾斜的气道Ⅰ63，所述气道Ⅰ63上层壁面通过气道隔板Ⅱ65与所述圆锥形风帽61内侧表面固定连接并形成气道Ⅱ64；采用所述气流均布装置6能够实现所述脱硫塔3塔底气体入口气流分布均匀，其布置于各脱硫塔底部中心部位，运行时气流从所述气流均布装置6底部中心的所述进气管道62进入所述圆锥形风帽61内部气室，并经所述气道Ⅰ63和所述气道Ⅱ64均匀排出，使得气流在所述脱硫塔3塔底中心呈圆周均匀向上分散流动。

进一步地，所述进气管道62与所述圆锥形风帽61内部气室610相连通，所述气道Ⅰ63与所述进气管道62内部相连通，所述气道Ⅱ64用于连通所述圆锥形风帽61内部气室与所述气流均布装置6外部。

进一步地，所述气道Ⅰ63内部竖直设置有若干气道隔板Ⅰ67，相邻的两个所述气道隔板Ⅰ67之间形成一个排气口Ⅰ68，所述排气口Ⅰ68用于连通所述进气管道62内部与所述气流均布装置6外部；所述气道Ⅰ63上层壁面与所述圆锥形风帽61内侧表面之间设置有若干竖直设置的所述气道隔板Ⅱ65，相邻的两个所述气道隔板Ⅰ65之间形成一个排气口Ⅱ66，所述排气口Ⅱ66用于连通所述圆锥形风帽61内部气室与所述气流均布装置6外部；通过分别在每层气道内设置多个排气口，能够使进入所述气流均布装置6的气流进一步均匀化向外分散排出。

进一步地，所述气道Ⅰ63下层壁面与所述进气管道62的外表面之间固定安装有加强筋板69。

进一步地，所述气道Ⅰ63上层壁面与下层壁面的边缘与所述圆锥形风帽61的边缘在竖直方向上保持齐平。

进一步地，所述气道Ⅰ63内部设置有8个所述气道隔板Ⅰ67和8个所述排气口Ⅰ68；所述气道Ⅰ63上层壁面与所述圆锥形风帽61内侧表面之间设置有8个所述气道隔板Ⅱ65和8个所述排气口Ⅱ66。

进一步地，所述圆锥形风帽61的顶角为120°，风帽设计成圆锥形能够避免物料在上部沉积。

进一步地，所述脱硫塔3的塔体和所述气流均布装置6均采用Q235-B钢制成。

进一步地，所述气流均布装置6通过侧面设置的支撑梁8固定安装于所述脱硫塔3内部。

进一步地，如图5所示，第一层所述填料层7的下层冶金焦72的粒度沿径向呈高-低-高的梯度分布；采用本发明设计的冶金焦的粒度梯度布置方式改变了脱硫塔底部床层物流阻力分布情况，同时该布料方式与所述气流均布装置6结合使用，得以实现塔内各床层内气流分布均匀，避免塔内出现气流盲区或偏斜。

进一步地，第一层所述填料层7的下层冶金焦72由中心向外侧依次为粒度等级为40mm的冶金焦721、粒度等级为25mm的冶金焦722以及粒度等级为40mm的冶金焦721；如图5所示，正常情况下气流通过所述气流均布装置6进入至所述脱硫塔3底部，并从所述气流均布装置6的所述圆锥形风帽61四周流出，所述圆锥形风帽61顶部与填料相对的区域、以及靠近塔壁的区域的气流偏弱，粒度大的冶金焦铺设气孔以及焦炭之间的间隙大，而所述圆锥形风帽61其他部分相对应的填料部分，铺设粒度小的冶金焦能够增加气流进入该区域的阻力，进一步改变气流上行的分布情况，避免气流偏析。

本发明提供的并联式脱硫塔组工作时，每对脱硫塔的工艺流程相同，包括：煤气入口总管4→入口W型水封管1→两侧脱硫塔3塔底气体入口→两侧脱硫塔3内气流均布装置6→第一层填料层(冶金焦、脱硫剂)→第二层填料层(脱硫剂)→第三层填料层(脱硫剂)→两侧脱硫塔3塔顶气体出口→出口W型水封管2→煤气出口总管5。

本发明提供的并联式脱硫塔组，由多台脱硫单塔对称成两列组成一种并联式脱硫塔组群，且煤气主管分布于各单塔中间且同时分两路进入塔底部与床层物料接触反应，最终实现煤气净化，与多台脱硫塔串联相比，不仅避免了各单塔阻力互相叠加而导致整体塔组出现阻力增加现象，还同步提高了煤气净化效率。

现有的多级串联组合脱硫塔组在工作过程中，气流流通阻力高，且各级级脱硫塔负荷分布不均(负荷递减)，导致各级脱硫塔脱硫效率低下以及塔内气流存在偏斜、盲区的现象；本发明提供的并联式脱硫塔组，通过优化煤气入塔方式将煤气由侧入式改至塔内下喷式，同时结合气流均布装置和塔内填料层物料分布的设计，能够降低气流流通阻力并使得塔内气流分布均匀，有效避免因气流偏斜而产生盲区死角，实现焦炉煤气在塔内与脱硫剂全面均匀的接触反应，利于提高脱硫塔效率，实现脱硫塔高效、经济运行；同时通过对入口或出口W型水封管上水形成水封，保证各脱硫单塔进出煤气能够快速通断，并联双塔切换方便，可单独下线，不影响其他塔组运行。

对本发明提供的脱硫塔其进行一定改造后还可用于其他填料塔。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种并联式脱硫塔组，其特征在于，包括若干成对设置的所述脱硫塔；若干所述脱硫塔呈对称式布置为两列；

成对设置的两个所述脱硫塔之间设置有一个入口W型水封管和一个出口W型水封管；

所述入口W型水封管和所述出口W型水封管均包括两个侧管口和一个中心管口；所述并联式脱硫塔组内各所述入口W型水封管的中心管口均连接至煤气入口总管，各所述出口W型水封管的中心管口均连接至煤气出口总管；

成对设置的两个所述脱硫塔中，两台所述脱硫塔的塔底气体入口分别连接至相应的所述入口W型水封管的两个侧管口，塔顶气体出口分别连接至相应的所述出口W型水封管的两个侧管口；

所述脱硫塔内部由下至上依次设置有气流均布装置和三层填料层；由下至上的第二层和第三层所述填料层分别装填有脱硫剂，第一层所述填料层装填有上层脱硫剂和下层冶金焦；所述气流均布装置位于所述脱硫塔的塔底气体入口中心处，用于使进入所述脱硫塔内的煤气气流均匀分布。

2.根据权利要求1所述的并联式脱硫塔组，其特征在于，所述并联式脱硫塔组运行时，所述入口W型水封管和所述出口W型水封管作为煤气气流通道；所述并联式脱硫塔组进行检修时，通入水的所述入口W型水封管和所述出口W型水封管用于作为水封。

3.根据权利要求1所述的并联式脱硫塔组，其特征在于，所述脱硫塔、所述入口W型水封管和所述出口W型水封管底部分别设置有煤气水封装置。

4.根据权利要求1所述的并联式脱硫塔组，其特征在于，所述入口W型水封管和所述出口W型水封管分别设置有溢流管。

5.根据权利要求1所述的并联式脱硫塔组，其特征在于，所述气流均布装置由上至下依次包括同轴设置的圆锥形风帽和进气管道；所述进气管道上部伸入所述圆锥形风帽内部气室，且侧壁沿周向设置有向所述进气管道外部延伸的倾斜的气道Ⅰ，所述气道Ⅰ上层壁面通过气道隔板Ⅱ与所述圆锥形风帽内侧表面固定连接并形成气道Ⅱ。

6.根据权利要求5所述的并联式脱硫塔组，其特征在于，所述进气管道与所述圆锥形风帽内部气室相连通，所述气道Ⅰ与所述进气管道内部相连通，所述气道Ⅱ用于连通所述圆锥形风帽内部气室与所述气流均布装置外部。

7.根据权利要求6所述的并联式脱硫塔组，其特征在于，所述气道Ⅰ内部竖直设置有若干气道隔板Ⅰ，相邻的两个所述气道隔板Ⅰ之间形成一个排气口Ⅰ，所述排气口Ⅰ用于连通所述进气管道内部与所述气流均布装置外部；所述气道Ⅰ上层壁面与所述圆锥形风帽内侧表面之间设置有若干竖直设置的所述气道隔板Ⅱ，相邻的两个所述气道隔板Ⅰ之间形成一个排气口Ⅱ，所述排气口Ⅱ用于连通所述圆锥形风帽内部气室与所述气流均布装置外部。

8.根据权利要求6所述的并联式脱硫塔组，其特征在于，所述气道Ⅰ下层壁面与所述进气管道的外表面之间固定安装有加强筋板。

9.根据权利要求1所述的并联式脱硫塔组，其特征在于，第一层所述填料层的下层冶金焦的粒度沿径向呈高-低-高的梯度分布。

10.根据权利要求9所述的并联式脱硫塔组，其特征在于，第一层所述填料层的下层冶金焦由中心向外侧依次为粒度等级为40mm的冶金焦、粒度等级为25mm的冶金焦以及粒度等级为40mm的冶金焦。