CN206027727U - 焦炉煤气变温吸附脱硫时吸附剂再生及再生废气处理装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种焦炉煤气变温吸附脱硫时吸附剂再生及再生废气处理装置，包括吸附塔和焚烧炉；还包括再生气加热器和气体缓冲罐；再生气加热器采用水蒸汽‑气换热器，其气体出口连接塔后焦炉煤气输送管道，气体入口连接焦炉煤气总管或连接空气加热器后的热风管道；气体缓冲罐进气口连接塔前焦炉煤气输送管道，出气口连接焚烧炉。本实用新型采用焦炉煤气或热空气作为吸附剂再生气，再生废气直接全部送至焦化低品质硫磺及脱硫废液焚烧制酸工艺中的焚烧炉作为燃料或助燃剂；燃烧后的产物SO2是硫浆焚烧制酸工艺的原料，可增加硫酸产量；本实用新型充分利用现有工艺及设备，实现了吸附剂再生、再生废气无害化处理及硫资源的有效回收利用。
Description
技术领域
本实用新型涉及焦炉煤气变温吸附脱硫技术领域，尤其涉及一种焦炉煤气变温吸附脱硫时吸附剂再生及再生废气处理装置。
背景技术
变温吸附是一种简单、有效的气体分离和净化的工艺，目前在许多工业领域已有广泛的应用。
焦炉煤气的变温吸附脱硫工艺，是指在装填有活性炭吸附剂床层的吸附塔内，通过物理吸附，选择性地将焦炉煤气中的有机硫和H2S吸附在活性炭吸附剂的表面和内部孔隙结构中，因此，能有效脱除焦炉煤气中的有机硫和H2S。当活性炭接近或者达到吸附饱和时，需要进行活性炭吸附剂的再生，保证活性炭能循环使用。再生操作时，采用少量的变温吸附脱硫后的焦炉煤气作为再生气，换热升温后，逆向送入吸附塔，使吸附在活性炭表面和内部孔隙结构中的有机硫和H2S受热解吸进入再生气内，随再生气带出吸附塔。出吸附塔的再生气，有机硫和H2S的含量特别高，成为再生废气。
再生废气的无害化处理，是变温吸附脱硫工艺的难题。中国专利CN101323799A对再生废气的处理采用冷却降温脱除焦油、苯和萘后送入火炬管网焚烧处理或者送入焦化厂现有的燃气管网。但是，再生废气的此种处理方式有弊端：若送入火炬管网，有机硫和H2S燃烧后主要转化为SO2，高空排放到大气，会造成环境污染；焦化厂现有的燃气管网用作焦炉加热、城镇燃气和炼钢使用，若送入焦化厂现有的燃气管网，同样会造成环境的二次污染，并且降低钢材的质量。中国专利CN103446861A和CN203498338U对再生废气的处理都是采用加氢转化工艺：先将再生废气加热至300～400℃后，送入有机硫转化塔，将再生废气中的有机硫加氢转化为H2S，降温冷却后，再送至湿法脱硫工艺脱除H2S，使再生废气中的有机硫和H2S得到回收和利用，无废气外排，环保效果好。但是，工艺流程长、投资大、操作费用高。
中国专利CN103072957A和CN101092577A都是涉及一种采用氨法湿式氧化脱硫工艺中产生的低品质硫磺和脱硫废液为原料，制取硫酸的新工艺。《燃料与化工》2015年第46卷中，白玮、王嵩林、张素利对焦化低品质硫磺及脱硫废液焚烧制酸的常规工艺作了详细介绍。以上不同的制酸工艺中，硫浆(低品质硫磺+脱硫废液)的焚烧，都是采用焦炉煤气作燃料连续燃烧放热，维持焚烧炉内的焚烧温度。硫浆焚烧后的主要产物为SO2、N2、CO2、H2O的气态混合物，然后经过不同的工序制取硫酸。
发明内容
本实用新型提供了一种焦炉煤气变温吸附脱硫时吸附剂再生及再生废气处理装置，采用焦炉煤气或热空气作为吸附剂再生气，再生废气直接全部送至焦化低品质硫磺及脱硫废液焚烧制酸工艺中的焚烧炉作为燃料或助燃剂；燃烧后的产物SO2是硫浆焚烧制酸工艺的原料，可增加硫酸产量；本实用新型充分利用现有工艺及设备，实现了吸附剂再生、再生废气无害化处理及硫资源的有效回收利用。
为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案实现：
焦炉煤气变温吸附脱硫时吸附剂再生及再生废气处理装置，包括焦炉煤气变温吸附工艺中的吸附塔和焦化低品质硫磺及脱硫废液焚烧制酸工艺中的焚烧炉；所述吸附塔装填有活性炭吸附剂床层，吸附塔塔底的焦炉燃气入口连接塔前焦炉煤气输送管道，吸附塔塔顶的焦炉煤气出口通过塔后焦炉煤气输送管道连接焦炉煤气总管；焚烧炉设有硫浆入口、压缩空气入口、燃气入口及热风入口，与热风入口相连的热风管道上设有空气风机和空气加热器，与燃气入口相连的煤气管道上设有煤气风机；还包括再生气加热器和气体缓冲罐；所述再生气加热器采用水蒸汽-气换热器，其气体出口通过旁路管道一连接塔后焦炉煤气输送管道，气体入口通过旁路管道二连接焦炉煤气总管或通过旁路管道三连接空气加热器后的热风管道；所述气体缓冲罐进气口通过旁路管道四连接塔前焦炉煤气输送管道，出气口通过管道连接焚烧炉。
所述再生气加热器的气体出口通过旁路管道一连接塔后焦炉煤气输送管道，气体入口通过旁路管道二连接焦炉煤气总管；气体缓冲罐的进气口通过旁路管道四连接塔前焦炉煤气输送管道，出气口通过旁路管道五连接煤气风机前的煤气管道，煤气风机前的煤气管道同时连接外部煤气管网；煤气风机后的煤气管道连接焚烧炉的燃气入口。
所述再生气加热器的气体出口通过旁路管道一连接塔后焦炉煤气输送管道，气体入口通过旁路管道四连接焦炉煤气总管，并通过旁路管道六连接塔前焦炉煤气输送管道；塔前焦炉煤气输送管道通过旁路管道七连接煤气风机前的煤气管道，煤气风机后的煤气管道连接焚烧炉的燃气入口。
所述再生气加热器的气体出口通过旁路管道一连接塔后焦炉煤气输送管道，气体入口通过旁路管道三连接空气加热器后的热风管道，旁路管道三同时连接氮气输送管道；气体缓冲罐的进气口通过旁路管道四连接塔前焦炉煤气输送管道，出气口通过旁路管道八连接焚烧炉的助燃气入口；塔前焦炉煤气输送管道通过旁路管道七连接煤气风机前的煤气管道，煤气风机后的煤气管道连接焚烧炉的燃气入口。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
1)充分利用现有工艺及设备，实现了吸附剂再生、再生废气无害化处理及硫资源的有效回收利用；
2)工艺流程短，投资少，运行费用低，操作简单；
3)环保效果好。
附图说明
图1是本实用新型实施例1的结构示意图。(吸附塔后的焦炉煤气作为再生气)
图2是本发明实施例2的结构示意图。(吸附塔前和吸附塔后的焦炉煤气先、后作为再生气)
图3是本发明实施例3的结构示意图。(热空气作为再生气)
图中：1.吸附塔 2.再生气加热器 3.气体缓冲罐 4.焚烧炉 5.煤气风机 6.空气加热器 7.空气风机 8～15、旁路管道一～八
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明：
如图1～图3所示，焦炉煤气变温吸附脱硫时吸附剂再生及再生废气处理装置，包括焦炉煤气变温吸附工艺中的吸附塔1和焦化低品质硫磺及脱硫废液焚烧制酸工艺中的焚烧炉4；所述吸附塔1装填有活性炭吸附剂床层，吸附塔1塔底的焦炉燃气入口连接塔前焦炉煤气输送管道，吸附塔1塔顶的焦炉煤气出口通过塔后焦炉煤气输送管道连接焦炉煤气总管；焚烧炉4设有硫浆入口、压缩空气入口、燃气入口及热风入口，与热风入口相连的热风管道上设有空气风机7和空气加热器6，与燃气入口相连的煤气管道上设有煤气风机5；还包括再生气加热器2和气体缓冲罐3；所述再生气加热器2采用水蒸汽-气换热器，其气体出口通过旁路管道一8连接塔后焦炉煤气输送管道，气体入口通过旁路管道二9连接焦炉煤气总管或通过旁路管道三10连接空气加热器6后的热风管道；所述气体缓冲罐3进气口通过旁路管道四11连接塔前焦炉煤气输送管道，出气口通过管道连接焚烧炉4。
如图1所示，所述再生气加热器2的气体出口通过旁路管道一8连接塔后焦炉煤气输送管道，气体入口通过旁路管道二9连接焦炉煤气总管；气体缓冲罐3的进气口通过旁路管道四11连接塔前焦炉煤气输送管道，出气口通过旁路管道五12连接煤气风机5前的煤气管道，煤气风机5前的煤气管道同时连接外部煤气管网；煤气风机5后的煤气管道连接焚烧炉4的燃气入口。
如图2所示，所述再生气加热器2的气体出口通过旁路管道一8连接塔后焦炉煤气输送管道，气体入口通过旁路管道四11连接焦炉煤气总管，并通过旁路管道六13连接塔前焦炉煤气输送管道；塔前焦炉煤气输送管道通过旁路管道七14连接煤气风机5前的煤气管道，煤气风机5后的煤气管道连接焚烧炉4的燃气入口。
如图3所示，所述再生气加热器2的气体出口通过旁路管道一8连接塔后焦炉煤气输送管道，气体入口通过旁路管道三10连接空气加热器6后的热风管道，旁路管道三10同时连接氮气输送管道；气体缓冲罐3的进气口通过旁路管道四11连接塔前焦炉煤气输送管道，出气口通过旁路管道八15连接焚烧炉4的助燃气入口；塔前焦炉煤气输送管道通过旁路管道七14连接煤气风机5前的煤气管道，煤气风机5后的煤气管道连接焚烧炉4的燃气入口。
所述塔前焦炉煤气输送管道、塔后焦炉煤气输送管道、煤气风机前的煤气管道、氮气输送管道、旁路管道一～八8～15上分别设有阀门。
以下实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。下述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。
【实施例1】
如图1所示，所述再生气加热器2的气体出口通过旁路管道一8连接塔后焦炉煤气输送管道，气体入口通过旁路管道二9连接焦炉煤气总管；气体缓冲罐3的进气口通过旁路管道四11连接塔前焦炉煤气输送管道，出气口通过旁路管道五12连接煤气风机5前的煤气管道，煤气风机5前的煤气管道同时连接外部煤气管网；煤气风机5后的煤气管道连接焚烧炉4的燃气入口。
应用本实施例所述装置的工艺流程如下：
来自湿法脱硫单元之后的焦炉煤气，通过装填活性炭吸附剂床层的吸附塔1，选择性脱除焦炉煤气中的有机硫和H2S，然后送至下游用户使用。为降低操作成本，活性炭吸附剂必须可以重复利用，因此，接近或达到吸附饱和的活性炭吸附剂必须再生。
活性炭吸附剂床层需要再生的吸附塔1，通过程控阀自动从系统中隔离出来，进行再生操作。采用少量吸附塔1后的焦炉煤气作为再生气，送至再生气加热器2，与水蒸汽间接换热，升温至150～400℃，然后逆向送入需要再生的吸附塔1，使吸附在活性炭表面和内部孔隙结构中的有机硫和H2S受热解吸进入再生气内。出吸附塔1的再生气，有机硫和H2S的含量特别高，成为再生废气。
再生废气既不冷却降温也不吸热升温，直接经气体缓冲罐3缓冲和制酸工艺中的煤气风机5升压后，全部送至焚烧炉4。由于再生废气中有机硫和H2S的含量特别高，不仅可作为燃料燃烧提供热量，维持焚烧温度，而且燃烧后的主要产物SO2是焚烧制酸工艺的原料，增加了硫酸的产量。
本实施例中，当变温吸附脱硫工艺过程中没有吸附塔1需要进行再生操作时，不产生再生废气，切换使用焦化厂燃气管网的焦炉煤气作为焚烧炉的燃料气；当制酸工艺需要检修而停止运行时，将再生废气先贮存在气体缓冲罐3中。
【实施例2】
如图2所示，所述再生气加热器2的气体出口通过旁路管道一8连接塔后焦炉煤气输送管道，气体入口通过旁路管道四11连接焦炉煤气总管，并通过旁路管道六13连接塔前焦炉煤气输送管道；塔前焦炉煤气输送管道通过旁路管道七14连接煤气风机5前的煤气管道，煤气风机5后的煤气管道连接焚烧炉4的燃气入口。
应用本实施例所述装置的工艺流程如下：
来自湿法脱硫单元之后的焦炉煤气，通过装填活性炭吸附剂床层的吸附塔1，选择性脱除焦炉煤气中的有机硫和H2S，然后送至下游用户使用。为降低操作成本，活性炭吸附剂必须可以重复利用，因此，接近或达到吸附饱和的活性炭吸附剂必须再生。
活性炭吸附剂床层需要再生的吸附塔1，通过程控阀自动从系统中隔离出来，进行再生操作。首先采用少量吸附塔1前的焦炉煤气作为再生气，送至再生气加热器2，与水蒸汽间接换热，升温至150～400℃，然后逆向送入需要再生的吸附塔1，使吸附在活性炭表面和内部孔隙结构中的有机硫和H2S受热解吸进入再生气内。由于吸附塔1前的焦炉煤气本身含有机硫和H2S，所以随着再生操作的进行，再生气越来越难以从活性炭吸附剂中解析出有机硫和H2S。此时，不再使用吸附塔1前的焦炉煤气作为再生气，而是采用少量的吸附塔1后的焦炉煤气作为再生气，送至再生气加热器2，与水蒸汽间接换热，升温至150～400℃，然后逆向送入需要再生的吸附塔1，使吸附在活性炭表面和内部孔隙结构中残留的有机硫和H2S受热解吸进入再生气内。出吸附塔1的再生气，有机硫和H2S的含量特别高，成为再生废气。
再生废气既不冷却降温也不吸热升温，直接经气体缓冲罐3缓冲和制酸工艺中的煤气风机升压后，全部送至焚烧炉4。由于再生废气中有机硫和H2S的含量特别高，不仅作为燃料燃烧提供热量，维持焚烧温度，而且燃烧后的主要产物SO2是焚烧制酸工艺的原料，增加了硫酸的产量。
采用吸附塔1前和吸附塔1后的焦炉煤气先、后作为再生气，不仅不会影响再生效果，而且每年可以节约大量净化后的焦炉煤气，提高变温吸附脱硫工艺的经济效益。
【实施例3】
如图3所示，所述再生气加热器2的气体出口通过旁路管道一8连接塔后焦炉煤气输送管道，气体入口通过旁路管道三10连接空气加热器6后的热风管道，旁路管道三10同时连接氮气输送管道；气体缓冲罐3的进气口通过旁路管道四11连接塔前焦炉煤气输送管道，出气口通过旁路管道八15连接焚烧炉4的助燃气入口；塔前焦炉煤气输送管道通过旁路管道七14连接煤气风机5前的煤气管道，煤气风机5后的煤气管道连接焚烧炉4的燃气入口。
应用本实施例所述装置的工艺流程如下：
来自湿法脱硫单元之后的焦炉煤气，通过装填活性炭吸附剂床层的吸附塔1，选择性脱除焦炉煤气中的有机硫和H2S，然后送至下游用户使用。为降低操作成本，活性炭吸附剂必须可以重复利用，因此，接近或达到吸附饱和的活性炭吸附剂必须再生。
活性炭吸附剂床层需要再生的吸附塔1，通过程控阀自动从系统中隔离出来，进行再生操作。首先采用来自氮气管网的少量氮气，不需要换热升温(再生气加热器2内不通入蒸汽)，直接逆向送入需要再生的吸附塔1，置换吸附塔内的煤气，置换出的煤气送入焚烧炉4。吸附塔1内的煤气置换干净后，切断氮气。常规焚烧制酸工艺中，焚烧炉通过空气风机7抽取空气到空气加热器6中与水蒸汽换热后作为助燃剂，本实施例将空气加热器6后的少量热空气作为再生气，温度在150～400℃，不需要换热升温(再生气加热器2内不通入蒸汽)，直接逆向送入需要再生的吸附塔1，使吸附在活性炭表面和内部孔隙结构中的有机硫和H2S受热解吸进入再生气内。热态再生操作结束后，切断热空气，采用氮气冷吹(再生气加热器2内不通入蒸汽)，并置换出吸附塔1内的热空气。出吸附塔1的再生气，有机硫和H2S的含量特别高，成为再生废气。
再生废气既不冷却降温也不吸热升温，直接经气体缓冲罐3缓冲后，全部送至焚烧炉4。由于再生废气有机硫和H2S的含量特别高，不仅可作为硫浆和煤气燃烧的助燃剂，而且燃烧后的产物SO2是焚烧制酸工艺的原料，增加了硫酸的产量。
本实施例中，变温吸附脱硫工艺过程中没有吸附塔1需要进行再生操作时，不产生再生废气，则焚烧制酸工艺中的热空气全部送至焚烧炉4；当制酸工艺需要检修而停止运行时，则采用少量的氮气作为再生气，在再生气加热器2内与水蒸气换热升温后进行再生操作，再生后的废气先贮存在气体缓冲罐3中。
采用焚烧制酸工艺中空气加热器6后的少量热空气作为再生气，不仅能提升再生效果，而且每年可以节约大量的干净的焦炉煤气和水蒸汽，提高变温吸附脱硫工艺的经济效益。
以上涉及到管道的前、后概念是针对管道内介质流动方向而言的。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
Claims (4)
1.焦炉煤气变温吸附脱硫时吸附剂再生及再生废气处理装置，包括焦炉煤气变温吸附工艺中的吸附塔和焦化低品质硫磺及脱硫废液焚烧制酸工艺中的焚烧炉；所述吸附塔装填有活性炭吸附剂床层，吸附塔塔底的焦炉燃气入口连接塔前焦炉煤气输送管道，吸附塔塔顶的焦炉煤气出口通过塔后焦炉煤气输送管道连接焦炉煤气总管；焚烧炉设有硫浆入口、压缩空气入口、燃气入口及热风入口，与热风入口相连的热风管道上设有空气风机和空气加热器，与燃气入口相连的煤气管道上设有煤气风机；其特征在于，还包括再生气加热器和气体缓冲罐；所述再生气加热器采用水蒸汽-气换热器，其气体出口通过旁路管道一连接塔后焦炉煤气输送管道，气体入口通过旁路管道二连接焦炉煤气总管或通过旁路管道三连接空气加热器后的热风管道；所述气体缓冲罐进气口通过旁路管道四连接塔前焦炉煤气输送管道，出气口通过管道连接焚烧炉。
2.根据权利要求1所述的焦炉煤气变温吸附脱硫时吸附剂再生及再生废气处理装置，其特征在于，所述再生气加热器的气体出口通过旁路管道一连接塔后焦炉煤气输送管道，气体入口通过旁路管道二连接焦炉煤气总管；气体缓冲罐的进气口通过旁路管道四连接塔前焦炉煤气输送管道，出气口通过旁路管道五连接煤气风机前的煤气管道，煤气风机前的煤气管道同时连接外部煤气管网；煤气风机后的煤气管道连接焚烧炉的燃气入口。
3.根据权利要求1所述的焦炉煤气变温吸附脱硫时吸附剂再生及再生废气处理装置，其特征在于，所述再生气加热器的气体出口通过旁路管道一连接塔后焦炉煤气输送管道，气体入口通过旁路管道四连接焦炉煤气总管，并通过旁路管道六连接塔前焦炉煤气输送管道；塔前焦炉煤气输送管道通过旁路管道七连接煤气风机前的煤气管道，煤气风机后的煤气管道连接焚烧炉的燃气入口。
4.根据权利要求1所述的焦炉煤气变温吸附脱硫时吸附剂再生及再生废气处理装置，其特征在于，所述再生气加热器的气体出口通过旁路管道一连接塔后焦炉煤气输送管道，气体入口通过旁路管道三连接空气加热器后的热风管道，旁路管道三同时连接氮气输送管道；气体缓冲罐的进气口通过旁路管道四连接塔前焦炉煤气输送管道，出气口通过旁路管道八连接焚烧炉的助燃气入口；塔前焦炉煤气输送管道通过旁路管道七连接煤气风机前的煤气管道，煤气风机后的煤气管道连接焚烧炉的燃气入口。
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