CN1167813A - 煤气活性炭脱硫净化和再生工程与设备 - Google Patents

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Abstract

本发明属化工气体净化技术;用活性炭为脱硫剂,活性炭饱和后用过热蒸汽再生;脱硫塔有上下两个脱硫剂层,煤气从中间进入由上下两个出口排出;相当于两个同样直径的塔并联使用,这样同一处理量条件下塔径较小,有利于活性炭的脱硫和再生。蒸汽过热器用煤气为燃料,耐热钢管为传热面,耐火砖砌塔体能可靠的提供450~500℃以上的过热蒸汽供活性炭再生用。具有节约钢材,能源和活性炭脱硫剂以及回收有价值的优质硫的实用价值,并符合环保要求。

Description

煤气活性炭脱硫净化和再生工程与设备
本发明属化工气体净化领域。
本发明包括煤气活性炭脱硫净化和活性炭脱硫剂饱和后的再生两个主要方面的设备。
活性炭脱硫到目前为止使用厂家很多,其主要机理是催化作用和物理吸附作用。在常温常压下,煤气中的H2S与活性炭发生放热反应,生成单质硫和水,硫被吸附在活性炭的微孔中。煤气中不含氨时,其硫容量为30%,煤气中含氨(0.2~0.4g/M3)时,硫容量可为63%。当活性炭脱硫剂饱和后,可用400~500c的过热蒸汽再生,通过对活性炭的再生,可以直接生成单质硫,既不造成二次污染,又有经济价值。经过多次再生,每批活性炭可重复使用10~20次之多。400~500C的过热蒸汽可用加电加热器获得,由于成本高且增加电力安装容量大,250千瓦/吨过热蒸汽小时,增容费大。当热容量不足时,实际使用中因达不到温度,再生效果不好。另一种是采用煤气作为热源的蒸汽过热器,可以利用自己的煤气,投资小、成本低。
现有以活性炭作为脱硫剂的脱硫塔,多做成单级单向的结构见图1未脱硫的原煤气从(2)进入,通过活性炭脱硫剂层(4)并从(3)排出净化后的煤气。在同样的煤气处理量,在一定的脱硫剂层高的条件下,塔的直径要做得大些,直径大了对脱硫过程中,煤气的通过和再生过程中过热蒸汽的汽体分布都会产生不均匀的影响,会产生脱硫和再生的效果不好。现有的煤气蒸汽过热器的结构基本上只有一种形式。见图2。但有两种使用方法:一种是饱和蒸汽从(1)进入,由(2)排出,而烟气是由下向上成逆向流动,这样蒸汽的过热温度容易达到要求,虽蒸汽与烟气的温都较高,但仍能做到温差较大有利于热交换,排烟温度能做到较低,因为进入的饱和蒸汽温度较低,这样热效率较高;但下部由于蒸汽温度和烟气温度都较高,传热面的炭钢管和管板往往因承受不了这样的高温而被烧坏。另一种是饱和蒸汽由(2)进入由(1)排出,这样烟气和蒸汽顺向流动,下部因蒸汽温度低虽烟气温度高传热钢管和管板的温度较低而不会被烧坏;但由于上部过热蒸汽要达到450c以上,烟气温度要保持一定的温差而保持较高,一般应有500c以上,这样加热器的热效率就会很低,燃料消耗量大而增加活性炭再生的成本;另外这样的设计外壳和导流隔板要消耗较多的钢材,因此设备造价也高。
本发明的目的是提供一种直径小,煤气分布均匀和再生活性炭过程中过热蒸汽分布也均匀的活性炭脱琉塔,和一种能保证得到450C以上的过热蒸汽和热效率高的蒸汽过热器。
本发明的目的是这样实现的:1.把脱硫塔的直径做得是一般设计的0.7倍,高度为一般设计的1.7倍。煤气由中间进入,把活性炭脱硫剂分装在煤气入口的上下两部分。煤气出口在塔的上下方各一个。这样煤进入后分上下两个方向通过脱硫剂层脱硫后由上下两个出口排出。这样的设计就等于两个塔并联工作。由于脱硫塔直径小煤气通过脱硫剂分布均匀,在再生时过热蒸汽从塔的上方进入通过两个脱硫剂层后从底部排出时分布也均匀,同时也有利于再生时单质硫的排出。因此做到脱硫效果好,设备制造节省材料,节约投资,操作方便。
2.蒸汽过热器内的传热面下部分采用耐热钢管制造,使下部与高温烟气接触的部分不被烧坏。蒸汽由上部进入,下部排出,上下部的温差都大,做到加热器的热效率高,传热面积小,降低设备的造价并节省脱硫燃料费用。还因为能保证过热蒸汽的高温,使活性炭再生彻底,保证脱硫质量和活性炭的有效利用。
附图说明
:图1:(1)塔体,(2)原煤气进口,(3)净煤气出口,(4)放散管,(5)活性炭脱硫剂,(6)保温层。
图2:(1)饱和蒸汽入口,(2)过热蒸汽出口,(3)炭钢外壳,(4)炭钢导热管,(5)炭钢导流隔板,(6)燃烧室,(7)煤气烧嘴(8)保温层,(9)烟囱。
图3:(1)原煤气进口,(2)净煤气出口,(3)过热蒸汽入口,(4)活性炭脱硫剂,(5)可拆卸的组装栅板,(6)蒸汽凝结水和单质硫出口管,(7)凝结水溢流口,(8)水封槽,(9)入孔,(10)保温层,(11〕活性炭卸出口,(12)放散管。
图4:(1)饱和蒸汽入口,(2)联箱,(3)耐热钢传热管,(4)联箱,(5)过热蒸汽出口,(6)耐火砖塔体,(7)烟囱,(8)燃烧室,(9〕煤气烧嘴。
图5:(1)活性炭脱硫塔,(2)蒸汽过热器,(3)凝结水封箱,(4)空气管,(5)放散管,(6)煤气烧嘴,(7)减压阀,(8)温度计,(9)压力计,(10)流量计,(11)原煤气管,(12)净煤气管,(13)饱和蒸汽管,(14)过热蒸汽管,(15)蒸汽凝结水和单质硫管,(16)凝结水溢流管,(17)原煤气阀,(18)净煤气阀,(19)饱和蒸汽阀,(20)过热蒸汽阀。
本发明提出活性炭脱硫的实施方案见图3。它比一般用的塔在筒体加高一倍,煤气从中间进入,分向上和向下两个脱硫剂层通过,并由上下两个出气口排出,这样一个塔就可以作为两个同样直径的塔并联使用。在同样的煤气处理量下,塔的截面积可以减小一倍,直径减小0.7倍,除了可以节约金属外,还对脱硫时煤气流动和再生时过热蒸气流动的分布较均匀,有利于脱硫和再生的质量、原煤气从(1)进入通过附于塔体上的矩形环状通道,并经多个沿塔体周边均匀分布的方孔进入塔的整个截面,后作上下两个方向通过活性炭脱硫剂层(4)脱去H2S,并由上下方的各个沿塔体周边均匀分布的出气口进入附于塔体上的矩形环状通道并由出口(2)排出,这样就完成了过程。当脱硫剂饱和后达不到净化要求时,把上下两个净煤气出口和原煤气进口管上的阀关闭,将过热蒸汽由进口(3)及环状管借多个沿塔体周边均匀分布的小管均匀的进入塔中,并向下通过两个活性炭脱硫剂层加热再生后由出口(6)排出,进入水封槽(8)中,多余的凝结水由溢流管(7)排出,经过约10个小时的再生处理,活性炭脱硫剂得到较彻底的再生,恢复性能可继续使用约10~20次,最后失效而更换新的活性炭。塔体及矩形通道和顶部都应有很好的保温层(10),以减小过热蒸汽的热损而降温太多,以保证再生的进行。脱硫剂的加装铺平是由入孔(9)装入。平铺在可卸的组装栅板(5)上,更换时废活性炭由排出口(11)卸出,卸出口上方有小块栅板可顶开。(12)是放散管供停用或装卸时排气用。
本发明提出的蒸汽过热器实施方案见图4。饱和蒸汽是由上方进入与烟气成逆向流动,传热管采用耐热钢管,做成列管形尽量密集并与烟气流向成直交,没有金属壳体而是采用耐火砖砌体,这样能保证过热蒸汽的温度,又节约钢材。饱和蒸汽由(1)进入联箱(2)再通过耐热钢管(3)(钢传热管可以全部用耐热钢,也可以在下部采用耐热钢以节约价格昂贵的耐热钢材,即使是部分采用耐热钢材,总的造价还是会比较贵,但是能保证过热蒸汽的温度,使再生效果好,又能提高过热器的热效率,达到节能的效果还是合理的)再进入联箱(4)并由(5)排出高温的过热蒸汽。完成了蒸汽过热过程。整个管组都安装在用耐火砖砌成的方形塔(6)中并把联箱(4)砌入耐火砖体中,以防联箱体烧坏,这样就用耐火砖砌体来替代了钢材壳体,节约了钢材;塔的下方是耐火砖砌成的燃烧室(8),(9〕是煤气烧嘴。
本发明的总体实施方案见图5原煤气从管道(11)来由脱硫塔(1)中部进入,然后由(1)的上下部出来进入净煤气(12)管道送往用户。当塔内活性炭脱硫剂饱和后,将原煤气和净煤气管线上的(17),(18)阀关上;然后把饱和蒸汽由管(13)通过流量计(10)和减压阀(7)和阀门(19)进入蒸汽过热器(2).再把阀(20)打开并再把煤气蒸汽过热器(2)的煤气烧嘴(6)点燃,短时间打开放散管(5)上的阀。过热蒸汽由过热器下部出来,经过过热蒸汽管道(14),在这管道上装有压力计(9)和温度计(8)。过热蒸汽和单质硫从脱硫塔下部流出。蒸汽被凝结,单质硫被凝固于水封槽中,凝结水由溢流管(16)流出。单质固体硫由人工扒出作为商品出售。
本发明的优点是:1、设备能安全生产不会被烧坏;2、能保证过热蒸汽满足活性炭再生的温度要求;3、提高了煤气蒸汽过热器的热效率20%,也就是节约燃料20%;4、节约加热器总量的炭钢55%,虽然耐热钢增加了总量的15%或多一些,但能保证过热蒸汽的温度来满足活性炭再生的要求,提高了活性炭的利用率约6倍,因此还是合理的;5、提高了活性炭的利用率约6倍,降低了煤气脱硫的成本。

Claims (3)

1.一种煤气脱硫工程属化工气体净化技术;以活性炭作为脱硫剂,并以过热蒸汽作为活性炭饱和后的再生剂,其特征在于:活性炭脱硫塔的煤气由塔的中间进入,进入塔内后分上下两个方向通过上下两个活性炭层进行脱硫,然后分别由上下两个净煤气出口排出;这样就相当于两个同样直径的脱硫塔并联使用;蒸汽过热器是以煤气为燃料以全部或部分耐热钢管制成传热面,以耐火砖砌成方形塔体,蒸汽与烟气成逆向流动;
2.根据前述要求,脱硫塔煤气出入口的特征在于煤气是通过附于塔体的矩形环状通道经沿塔体周边均布的多个方孔进入和排出塔外;
3.根据前述要求,煤气蒸汽过热器的耐热传热钢管下端部的联箱是砌入耐火砖塔体内的,传热钢管做成交错排列的列管状,做到尽量密集在塔内空间并与烟气横向直交进行热交换。
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