CN1368537A - 燃气高效脱硫剂 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种用还原回转窑生产常温TH铁脱硫剂的方法,主要用于生产干式填料脱硫器的TH铁脱硫剂,所述生产TH铁脱硫剂的方法是用块状的赤铁矿、褐煤和石灰石按一定的比例,加入回转窑内,控制在特定的温度和还原气氛下进行还原。该脱硫剂微孔的孔径比较小,可连续生产。脱硫剂在脱硫过程中,脱硫效果好,硫容量高,使用寿命长。
Description
本发明涉及煤制气和天然气中脱硫、脱氧、脱二氧化碳的燃气净化技术。一般在煤制气工厂和天然气矿场集输中，都有脱硫化氢工序。多采用湿法脱硫，用醇类、NH3等脱硫，其工艺复杂，建设周期长，投资大，运行费用高。这对于小煤制汽工厂，分散的天然气单井及小气量矿场来说是不合适的。为了有效地脱除燃气中所含的H2S、O2、CO2等杂质，防止集输管线的腐蚀，解决环境污染问题，需要一种干式固体燃气脱硫剂。
本发明正是基于城市煤气工程的拓展，油气田的不断开发，越来越多的天然气单井和小气量矿场，零星而分散。再采用大规模的、工艺复杂的、投资较高的湿法脱硫系统很不适合。因此我们研制一种高活性、高效率、高科技的固体脱硫剂，来满足燃气特别是天然气脱硫市场的需求。
本发明的目的是提供一种用回转窑生产的燃气高效脱硫剂。其生产脱硫剂的方法是用块状的富铁矿和褐煤及少量石灰石按一定比例，加入回转窑内，控制在特定的温度和还原气氛下进行还原。该脱硫剂为多孔状，孔径均匀，比表面积大，可连续生产，质量保证一致。该脱硫剂在燃气脱硫净化过程中，脱硫效果好，同时尚有去除O2、CO2的作用，可在干燥和常温状态下进行，从而使该脱硫剂适用于煤制气和天然气矿场集输环节的脱硫，更适合于单井及小气量矿场天然气的就地净化或脱硫。
本发明的目的是这样实现的：
所述生产燃气高效脱硫剂的方法是用块状的富铁矿和褐煤及少量石灰石按一定比例，加入回转窑内，控制在特定的温度和还原气氛下进行还原。其中：富铁矿的全铁含量≥66％，其粒度为5～20mm；所述煤的固定碳含量为45～55％，其灰分小于20％，灰分软化温度高于1200℃。富铁矿的连续加入速度为18～30.5t/h。
入窑的富铁矿与煤的比例为碳铁比(C/Fe)为0.45～0.52(即加入窑内的煤中的碳含量与加入窑内的富铁矿中的全铁含量之比)。
石灰石起脱硫作用，其加入量为所述富铁矿全铁含量的4～6％，其粒度为2～4mm，随富铁矿、加入煤一起连续在窑尾(加料端)加入。
加入回转窑的褐煤分成三部分(加入煤、粗喷煤和细喷煤)：
(1)、第一部分为加入煤，占入窑总煤量的52～65％，其粒度≤50mm，由窑尾(加料端)与富铁矿、石灰石混合，同时连续加入窑内。其加入速度可为4～12t/h。
(2)、第二部分为粗喷煤，占入窑量的23.3～32％，其粒度为6～12.5mm，由窑头(出料端)连续喷入窑内。其加入速度可为3～6.3t/h。
(3)、第三部分为细喷煤，占入窑总煤量的11.7～16.2％，其中：粒度≤6mm占65％，6～12.5mm占35％，由窑头(出料端)连续喷入窑内。其加入速度可为1.5～3.5t/h。
本发明使用的回转窑，其还原温度控制为：预热段温度670～840℃，还原段温度840～1070℃温度为窑尾低、窑头高。
回转窑的转速依据连续入窑矿量的不同，在0.36～0.44转/分之间选择。
窑头(出料端)压力应保持微正压(2～3mmH2O)。
本发明的高效脱硫剂的脱硫原理为：
高效脱硫剂存在高活性的铁，在常温条件下，活性的铁与燃气中的H2S迅速发生氧化还原反应，主要反应方程式为：
要使煤制汽及天然气中的硫化氢与脱硫剂中的活性铁迅速发生氧化还原反应，并在工业上得到广泛应用，要求固体燃气高效脱硫剂具有：
(1)、金属铁含量要高；
(2)、比表面积大。块状多孔隙，孔径要适度；
(3)、要保证有一定的强度，使用和再生过程中，不易粉碎；
只要满足上述条件，就可保证脱硫效果。本发明生产的高效脱硫剂完全达到上述要求。
本发明生产高效脱硫剂的原料是用块状的富铁矿和褐煤按一定比例，加入回转窑内，控制在特定的温度和还原气氛下进行还原。其反应过程如下：
还原后的脱硫剂半成品，再经筛分、风选、磁选和活性系统的特殊处理，得到高活性脱硫剂成品。
所述高活性脱硫剂由于用块状富铁矿和其它块状原料生产，故高效脱硫剂为块状多孔隙的颗粒，并具有大的比表面积及密度为2.3～2.6g/cm3的独特性，又由于原料中有煤和石灰石加入，使这种脱硫剂兼有脱氧和二氧化碳的作用。所述脱硫剂具有脱硫效果好、硫容量好，使用寿命长等特点。本发明使用的还原回转窑、震动筛、风选机、磁选机均为通用设备。
下面结合附图描述本发明块状燃气高效脱硫剂的生产过程：
图1为所述块状燃气高效脱硫剂的生产过程工艺流程图。
图2为实施例中所用的回转窑的尺寸示意图。
图1中，1-矿石仓，2-加煤仓，3-石灰石仓，4-粗喷煤仓，5-细喷煤仓，6-回转窑，7-后燃烧室，8-窑头罩，9-冷却筒，10-出料室，11-缓冲仓，12-振动筛，13-风选机，14-磁选机，15-活化处理间，16-脱硫剂仓库，17-袋装脱硫剂，18-冷却水系统，19-窑壳风机，20-空气压缩机，21-烟囱。
首先，根据生产量的不同，将由矿石仓1、加煤仓2、石灰石仓3输出
的原料——块状铁矿石、加入煤和石灰石按一定比例和粒度从窑尾(加料端)连续加入回转窑6内。从粗喷煤仓4和细喷煤仓5输出的喷吹煤(粗粒煤和细粒煤)，从窑头(出料端)连续喷入回转窑6中，进行矿石的还原反应。入窑的碳铁比(C/Fe)为0.45～0.52。窑内的还原温度根据矿种及矿石粒度、加矿量的不同而不同。一般还原段的温度控制在：高点温度为1070℃，低点温度为840℃。窑内的温度调节及还原气氛的形成，通过10个布置在窑壳上的窑壳风机19送入的空气量来实现。并要求窑头(出料端)压力保持微正压(2～3mmH2O)。
还原后的脱硫剂半成品经冷却筒9冷却至100℃以下，再经振动筛12筛分、风选机13风选、磁选机14磁选，将脱硫剂半成品与残碳、非磁性物等分离，再经活化处理，得到成品——块状多孔隙脱硫剂16、17。
筛分得到不同粒级的脱硫剂，根据被处理单井天然气中H2S含量、温度压力的不同，进行不同粒级组合，使脱硫剂有足够表面积与燃气中的H2S接触，实现最佳的脱硫效果。一般未处理燃气中的H2S含量≥10g/L左右，处理后燃气中H2S含量很低，均在6mg/L以下，有的几乎为零。
本发明的燃气高效脱硫剂为层状填料式布置，脱硫过程中既有化学反应又可起到过滤作用。反应生成的FeS经再生后可继续利用。
按本发明方法生产的燃气高效脱硫剂具有如下特点：
1、固体颗粒，多孔隙、孔隙均匀，粒度直径0.5～5mm；可层状排列，层厚常为0.3～0.16m，层厚、层面粒度组合要科学。
2、主要化学成分是：活性金属≥80％，SiO2+Al2O3≤5.5％；CaO+MgO≤1％，C≤0.2％。
3、主要物理性能有抗压强度≥9000Kpa，比表面积≥80000cm2/g，自然堆密度2.3～2.6g/cm3。
4、连续大规模生产，产品质量稳定。
实施实例之一：
原料采用南非锡兴赤铁矿(全铁66.3％)和陕西神府煤(固定碳50.4％)。生产中加矿量27.5t/h，粒度为5～18mm。加入煤9.5t/h，粒度≤50mm。石灰石0.75t/h，粒度≤4mm。粗喷煤5.2t/h，粒度为6～12.5mm细喷煤2.6t/h，粒度为0.5～12.5mm。还原段温度控制在840～1070℃，预热段温度控制在670～840℃，回转窑的转速为0.42转/分，窑头(出料端)压力保持为微正压(3mmH2O)。
所用回转窑直径为Φ5m，长80m，预热段长30m，还原段长50m。
高效脱硫剂半成品经振动筛筛分、风选机风选、磁选机磁选，使之与残碳、非磁性物分离，再经活化处理得到本产品——块状燃气高效脱硫剂。
Claims (3)
1、一种用回转窑生产的燃气高效脱硫剂，其特征在于所述方法是用块状的富铁矿和褐煤及少量的石灰石按一定的比例，加入回转窑内，控制在特定的温度和还原气氛下进行还原；所述生产高效脱硫剂的原料为富铁矿、褐煤和少量的石灰石。所述富铁矿的全铁含量≥66％，其粒度为5～20mm，富铁矿连续加入速度为18～30.5t/h；所述煤的固定碳含量45～55％，其灰分小于20％，灰分软化温度高于1200℃，入窑的富铁矿与煤的比例即碳铁比0.45～0.52；石灰石粒度为2～4mm，其加入量为所述富铁矿全铁含量的4～6％，随富铁矿、煤一起连续在窑尾加入；
加入回转窑的褐煤分成加入煤、粗喷煤和细喷煤三部分：
(1)、第一部分为加入煤，占入窑总煤量的52～65％，其粒度≤50mm，由窑尾与富铁矿、石灰石同时连续加入窑内；
(2)、第二部分为粗喷煤，占入窑总煤量的23.3～32％，其粒度为6～12.5mm，由窑尾连续喷入窑内；
(3)、第三部分为细喷煤，占入窑总煤量的11.7～16.2％，其中：粒度≤6mm占65％，6～12.5mm占35％，也由窑头连续喷入窑内；
回转窑的还原温度控制为：预热段温度670～840℃，还原段温度840～1070℃，其温度为窑尾低、窑头高；回转窑的转速依据连续加入窑矿量的不同，为0.36～0.44转/分。
2、权利要求1所述的方法，其特征在于回转窑温度与转速的控制，其窑头压力保持正压2～3mmH2O。
3、如权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述原料品位、粒度及配料比例。
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