CN217578788U - 一种焦化煤气二次深脱硫装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种焦化煤气二次深脱硫装置，包括气液分离槽、液封槽、循环液槽、循环泵、废碱槽、废碱泵、新碱槽、新碱泵、蒸氨碱液槽、蒸氨塔、脱硫塔，所述装置还包括脱硫设备。属于焦炉煤气脱硫和固定铵分解技术领域。采用氢氧化钠溶液吸收硫化氢的的方式进行脱硫，碱液来源是蒸氨工段的碱液槽，吸收完硫化氢的脱硫液部分送回蒸氨工段作为分解固定铵盐的碱液使用，脱硫废液中的碱和固定铵盐在蒸氨塔中经过蒸发，析出少量硫化氢和氨一并进入脱硫系统或者氨吸收系统的过程。使用本发明方法可以将煤气中的硫化氢含量脱到20mg/m3以下甚至更低。特别适用于老厂改造。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种焦化煤气二次深脱硫装置，具体涉及一种循环吸收、低能耗、碱液零消耗的脱除硫化氢的方法，属于焦炉煤气脱硫和固定铵分解技术领域。
背景技术
2012年之前国内环保指标焦化厂烟囱SO2排放量要小于400mg/m3，这就意味着脱硫塔后的煤气含硫化氢量要在200mg/m3以下；另外，焦炉煤气作为炼铁冶金的热源，煤气含硫化氢量国内一般要求也在200mg/m3以下，这就决定了2012年之前的脱硫工段设计，往往以煤气脱硫后含硫化氢量小于200mg/m3为设计条件。但随着环境的逐渐恶化，国家已经提高了排放要求，要求煤气含硫化氢量要小于25mg/m3，甚至20mg/m3以下，脱硫改造已是势在必行，脱硫塔后煤气含硫化氢量在200mg/m3以下已经不能满足要求。现有的很多脱硫塔因长期运行，脱硫效果下降，有些已经远远达不到原设计的脱硫效果，因此国内绝大部分的焦化厂都面临着煤气改造脱硫的问题。
国内现有湿式催化氧化脱硫工艺作为改造脱硫工艺，会产生以下问题：1、煤气经过现有脱硫塔后，H2S浓度降低低，改造装置的H2S吸收推动力小，不加大循环量的条件下的吸收效能低；2、加额外入碱，打破了焦化系统原有的碱平衡；3、产生脱硫废液，增加了污水排放量；4、现场场地很难容下完整第二套相同的脱硫改造系统；5、投资费用高；6、循环泵耗电量和催化剂的使用量大，运行成本高。因此，传统的脱硫工艺已经不太适合作为煤气脱硫改造的选择，尤其是对煤气经过现有脱硫装置以后含H2S量在500mg/m3以下的，脱硫成本太高。
一个合理存在的焦化企业一般会有炼焦工段、初冷工段、脱硫工段、硫铵工段、粗苯工段等。硫铵工段是焦化企业用于生产硫酸铵产品的单元。硫酸铵的生产方法是在饱和器内用硫酸吸收氨发生酸碱中和反应得到的。这里的氨有两个来源，一是煤气中本身存在的氨，二是通过加氢氧化钠分解剩余氨水，再经过蒸氨操作得到的氨气。剩余氨水中含有硫酸铵、氯化铵、硝酸铵等铵的盐，这些盐均是强酸弱碱盐，统称固定铵盐。通过加入氢氧化钠并加热的条件下，可以将固定铵中的氨解析出来。焦化对一般这部分解析氨有两种处理方法，一是冷凝成氨水后用于煤气脱硫工段，二是直接将高温的氨气通入饱和器内和硫酸直接接触制硫酸铵。本实用新型将脱硫和固定铵分解技术生产相结合，既利用了焦化企业现有条件，又达到了深度脱硫的目的。
由此本实用新型提供了利用蒸氨工段，提供一种不打破原有碱平衡、不消耗催化剂、无废液排放、占地面积小、运行成本低的更适用于目前焦化脱硫工段改造的深度脱硫方法。鉴于以上缺陷，实有必要设计一种焦化煤气二次深脱硫装置。
实用新型内容
针对上述以传统塔式脱硫作为煤气脱硫改造方法存在的问题，本实用新型以现有的焦炉煤气脱硫装置为基础，提供一种焦化煤气二次深脱硫装置。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种焦化煤气二次深脱硫装置，包括气液分离槽、液封槽、循环液槽、循环泵、废碱槽、废碱泵、新碱槽、新碱泵、蒸氨碱液槽、蒸氨塔、脱硫塔，所述装置还包括脱硫设备，所述新鲜碱液槽下方通过管道连接供碱泵和碱液泵，所述供碱泵通过管道连接循环槽上方，所述循环槽下方通过管道连接有循环泵和废碱泵，所述循环泵与超重力脱硫机上端连接，所述超重力脱硫机上端还接有含硫煤气管道，所述超重力脱硫机下端通过管道与气液分离塔内部相连接，所述气液分离塔下端通过管道与循环槽上方相连接，所述废碱泵与蒸氨碱液槽上方相连接，所述蒸氨碱液槽底部通过管道与蒸氨泵相连接，所述蒸氨泵通过管道与蒸氨塔相连接，所述蒸氨塔上端通过管道与全凝器相连接。
优选的，所述气液分离塔和循环槽上端之间通过管道串联有煤气液封槽，所述气液分离塔通过管道与煤气液封槽底部一侧相接，所述循环槽通过管道与煤气液封槽上方一侧相接。
优选的，所述气液分离塔与超重力脱硫机之间的管道设置在气液分离塔中部侧方，所述气液分离塔内部设有倾斜向下的挡板，且挡板对气液分离塔与超重力脱硫机之间的连接管道口形成半遮挡。
所述脱硫设备为超重力脱硫机。
所述的超重力脱硫机是采用内部填装不规则非金属填料并通过旋转的方式使脱硫液迅速雾化，从而达到气液接触面积变大，传质系数变高，从而使脱硫效率和反应速率大大提高。不添加金属填料的目的是为了防止填料和超重力脱硫机内壁摩擦产生金属火花。
本实用新型还提供一种焦炉煤气脱硫改造的方法，包括以下步骤：
A、从蒸氨工段的烧碱槽抽取一部分新鲜氢氧化钠溶液送进循环槽；
B、新鲜氢氧化钠溶液送进循环槽以后，经过循环泵输送进超重力脱硫机，与煤气并流进入，吸收反应瞬间完成；气液通过超重力脱硫机下部一起进入气液分离塔，气体经过气液分离塔上部捕雾层后排出，液体进入循环槽，重新经过循环泵进入超重力脱硫剂；
C、随着脱硫反应的进行，连续将一部分脱硫富液由富液泵送进入废碱槽储存，同时补充同等体积量的新鲜氢氧化钠溶液进入系统；富液量达到2-10m 3后，用废碱泵送入蒸氨碱液槽参与固定铵盐的分解；
D、蒸氨碱液槽中反应后的富液进入蒸氨塔中同时通入饱和蒸汽，从蒸氨塔中蒸出的氨气进行冷却后和硫化氢再一同进入脱硫塔进行脱硫或者进入饱和器生产硫酸铵，从而完成脱硫。
所述碱液为NaOH溶液或KOH溶液。
所述碱液采用NaOH溶液，对于湿式氨法催化氧化脱硫工艺，脱硫废液的蒸氨气经过冷凝成浓氨水后返回脱硫系统，不凝气体回到现有脱硫塔前。
所述碱液采用NaOH溶液，对于湿式钠法催化氧化脱硫工艺，脱硫废液的蒸氨气经过冷凝成浓氨水后送入硫铵工段饱和器系统，不凝气体回到现有脱硫塔前。
所述碱液采用NaOH溶液，对于AS循环洗涤脱硫工艺，脱硫废液进入AS 系统的氨硫系统，分解固定铵盐。
所述碱液采用KOH溶液，对于真空碳酸钾脱硫工艺，脱硫废液进入其脱硫再生系统。
本实用新型的焦化煤气脱硫改造的方法所涉及的化学原理如下表示：
脱硫吸收反应：
在NaOH过量，H2S不足的情况下：
2NaOH+H2S＝＝Na2S+2H2O；
在NaOH不足，H2S过量的情况下：
NaOH+H2S＝＝NaHS+H2O；
初期NaOH过量时产生的Na2S同样具有吸收H2S的作用：
Na2S+H2S＝＝2NaHS；
固定铵盐分解化学机理：
与NaOH反应：
与NaHS反应：
与Na2S反应：
本实用新型方法采用氢氧化钠溶液作为吸收剂吸收硫化氢，由于吸收过程中参与反应的NaOH会全部转化成NaHS、少量Na2S，而NaHS、Na2S和NaOH 同样具有分解固定铵盐的能力，因此实现了碱液的零消耗并且不打破原有系统的碱平衡。
本实用新型的方法反应过程中会产生少量的水，一同进入蒸氨塔，参与组成蒸氨废液，由于吸收的硫化氢较少，产生的水量对废液量无影响，可以忽略不计；每处理一万立方的煤气，约多出1.5kg～5.5kg的水。
所述蒸氨塔中蒸出的氨气和硫化氢，先经过冷凝，冷凝液进入硫铵工段饱和器或者脱硫系统，不凝气体进入脱硫塔前，不凝气体中的H2S额外量增加了约2％的系统脱硫负荷，不会对脱硫产生严重的负面影响。
本实用新型的方法适用于气体采用湿式氨法或者钠法催化氧化法脱硫工艺过程后脱硫达不到效果或者需要进行改造的情况，同样也适用于AS煤气脱硫工艺和真空碳酸钾工艺的改造。
本实用新型的有益效果：
(1)本实用新型采用超重力脱硫机作为反应装置，具有占地省、投资低、运行成本低的特点，对焦化脱硫改造有着很强的适应性和选择性。
(2)采用本实用新型的脱硫改造方法，煤气中硫化氢含量200-500mg/m3可直接降至20mg/m3甚至为0。
(3)本实用新型的改造深脱硫方法克服了传统的氨法和钠法脱硫所带来的弊端，采用超重力脱硫机，吸收效率高，操作费用低(处理一个立方煤气消耗的能量约为8.5KJ，传统湿式塔式脱硫处理一个立方煤气消耗的能量约 40KJ)。
(4)本实用新型改造深脱硫方法采用的NaOH或者KOH为强碱，不需要加入任何的催化剂，因此实现了不消耗催化剂的效果；吸收以后的脱硫富液已同体积的量返回蒸氨系统，因此实现了无脱硫废液的排放的效果。
(5)雾化吸收增大了煤气吸收的比表面积，循环泵的额定流量比传统塔式脱硫设备小很多，节省了大量的耗电，降低了运行成本。
附图说明
附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制，在附图中：
图1为本实用新型工艺流程图。
附图中：
1、循环槽；2、超重力脱硫机；3、循环泵；4、废碱泵；5、气液分离塔； 6、新鲜碱液槽；7、供碱泵；8、碱液泵；9、蒸氨碱液槽；10、蒸氨泵；11、蒸氨塔；12、全凝器；13煤气液封槽。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
请参阅图1所示，实施例1：
一种焦化煤气改造深脱硫方法，包括以下步骤：
A、从蒸氨工段现有的新鲜碱液槽6用供碱泵8抽取一部分新鲜的NaOH 溶液送进循环液槽1；
B、NaOH溶液送进循环槽1以后，经过循环泵3输送进超重力脱硫机2，与含硫煤气由超重力脱硫机上部并流进入，吸收反应瞬间完成；气体和液体一并进入气液分离塔5，气体经过从气液分离塔5上部捕雾层后排出，液体经煤气液封槽13进入循环槽1，重新经过循环泵3循环吸收煤气中硫化氢；
C、反应连续进行，将脱硫富液用废碱泵4以84升/h送入蒸氨废碱槽9 参与固定铵盐的分解，同时以84升/h补充新NaOH溶液进入循环槽1；
D、蒸氨碱液槽9中反应后的富液进入蒸氨塔11中参与蒸氨，从蒸氨塔 11中蒸出的氨气进行冷却后液体进入脱硫系统或者硫铵工段饱和器，不凝气体进入脱硫系统前进行脱硫，从而完成脱硫。
实施例2：
其与实施例1步骤A、B、D均相同，不同之处在于步骤C：
C、反应连续进行，将脱硫富液用废碱泵4以60升/h送入蒸氨废碱槽9 参与固定铵盐的分解，同时以60升/h补充新NaOH溶液进入循环槽1。
实施例3：
其与实施例1步骤A、B、D均相同，不同之处在于步骤C：
C、反应连续进行，将脱硫富液用废碱泵4以50升/h送入蒸氨废碱槽9 参与固定铵盐的分解，同时以50升/h补充新NaOH溶液进入循环槽1。
实施例4：
其与实施例1步骤A、B、D均相同，不同之处在于步骤C：
C、反应连续进行，将脱硫富液用废碱泵4以42升/h送入蒸氨废碱槽9 参与固定铵盐的分解，同时以42升/h补充新NaOH溶液进入循环槽1。
实施例5：
一种焦化煤气改造深脱硫方法，包括以下步骤：
A、从蒸氨工段现有的新鲜碱液槽6用供碱泵8抽取一部分新鲜的KOH溶液送进循环液槽1,这时的KOH溶液来自AS脱硫工段的配碱槽(图中未示出)；
B、KOH溶液送进循环槽1以后，经过循环泵3输送进超重力脱硫机2，与含硫煤气由超重力脱硫机上部并流进入，吸收反应瞬间完成；气体和液体一并进入气液分离塔5，气体经过从气液分离塔5上部捕雾层后排出，液体经煤气液封槽13进入循环槽1，重新经过循环泵3循环吸收煤气中硫化氢；
C、反应连续进行，将脱硫富液用废碱泵4以84升/h送入AS脱硫工段的脱硫富液槽，同时以84升/h补充新KOH溶液进入循环槽1；
D、AS脱硫系统的脱硫富液和步骤C的脱硫废液在脱硫富液槽混合以后，一同进入再生塔进行解析再生，参与形成高浓度H2S，进入后续处理高浓度酸气的处理工段，从而完成脱硫。
实施例6：
其与实施例6步骤A、B、D均相同，不同之处在于步骤C：
C、反应连续进行，将脱硫富液用废碱泵4以60升/h送入AS脱硫工段的脱硫富液槽，同时以60升/h补充新KOH溶液进入循环槽1。
实施例7：
其与实施例6步骤A、B、D均相同，不同之处在于步骤C：
C、反应连续进行，将脱硫富液用废碱泵4以50升/h送入AS脱硫工段的脱硫富液槽，同时以50升/h补充新KOH溶液进入循环槽1。
实施例8：
其与实施例6步骤A、B、D均相同，不同之处在于步骤C：
C、反应连续进行，将脱硫富液用废碱泵4以42升/h送入AS脱硫工段的脱硫富液槽，同时以42升/h补充新KOH溶液进入循环槽1。
综上所述，本发明提供一种循环吸收不消耗碱(氢氧化钠)脱除硫化氢的设备和方法，本发明采用氢氧化钠溶液吸收硫化氢的的方式进行脱硫，碱液来源是蒸氨工段的碱液槽，吸收完硫化氢的脱硫液部分送回蒸氨工段作为分解固定铵盐的碱液使用，脱硫废液中的碱和固定铵盐在蒸氨塔中经过蒸发，析出少量硫化氢和氨一并进入脱硫系统或者氨吸收系统的过程。
本发明方法适用于经过脱硫塔脱硫以后，对煤气含硫量在500mg/m3以下需要进一步降低煤气含硫指标的煤气进行二次脱硫,根据场地情况，可以选择安装在脱硫塔后或者粗苯工段后.
使用本发明方法可以将煤气中的硫化氢含量脱到20mg/m3以下甚至更低, 特别适用于老厂改造。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (3)
1.一种焦化煤气二次深脱硫装置，其特征在于：包括循环槽(1)、超重力脱硫机(2)、循环泵(3)、废碱泵(4)、气液分离塔(5)、新鲜碱液槽(6)、供碱泵(7)、碱液泵(8)、蒸氨碱液槽(9)、蒸氨泵(10)、蒸氨塔(11)、全凝器(12)，煤气液封槽(13)，
所述新鲜碱液槽(6)下方通过管道连接供碱泵(7)和碱液泵(8)，所述供碱泵(7)通过管道连接循环槽(1)上方，所述循环槽(1)下方通过管道连接有循环泵(3)和废碱泵(4)，所述循环泵(3)与超重力脱硫机(2)上端连接，所述超重力脱硫机(2)上端还接有含硫煤气管道，所述超重力脱硫机(2)下端通过管道与气液分离塔(5)内部相连接，所述气液分离塔(5)下端通过管道与循环槽(1)上方相连接，所述废碱泵(4)与蒸氨碱液槽(9)上方相连接，所述蒸氨碱液槽(9)底部通过管道与蒸氨泵(10)相连接，所述蒸氨泵(10)通过管道与蒸氨塔(11)相连接，所述蒸氨塔(11)上端通过管道与全凝器(12)相连接。
2.根据权利要求1所述一种焦化煤气二次深脱硫装置，其特征在于：所述气液分离塔(5)和循环槽(1)上端之间通过管道串联有煤气液封槽(13)，所述气液分离塔(5)通过管道与煤气液封槽(13)底部一侧相接，所述循环槽(1)通过管道与煤气液封槽(13)上方一侧相接。
3.根据权利要求1所述一种焦化煤气二次深脱硫装置，其特征在于：所述气液分离塔(5)与超重力脱硫机(2)之间的管道设置在气液分离塔(5)中部侧方，所述气液分离塔(5)内部设有倾斜向下的挡板，且挡板对气液分离塔(5)与超重力脱硫机(2)之间的连接管道口形成半遮挡。
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