CN220371053U - 一种高炉煤气脱硫活性炭再生装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于脱硫活性炭再生技术领域，涉及一种高炉煤气脱硫活性炭再生装置，包括洗涤萃取池，再生反应器，气体检测分析系统，自动控制系统，温度监测系统，脱氧反应器；本实用新型中氨资源可循环利用，减少了溶液的使用量和废液的排放量，再生过程可得到具有经济价值的单质硫，采用本实用新型中的再生装置，碳损失率较小，提高再生次数，进一步降低成本，且可根据出口气体浓度梯度调节再生温度，降低能耗。
Description
技术领域
本实用新型属于脱硫活性炭再生技术领域，涉及一种高炉煤气脱硫活性炭再生装置。
背景技术
高炉煤气(BFG)是钢铁生产企业产量最大的可燃气体，主要成分为N2、CO2、CO、H2等。由于含有大量的可燃气体CO，高炉煤气具有广泛的用途，可送往高炉热风炉、轧钢加热炉、煤气发电等用户单元作为燃料使用。同时，由于高炉煤气中含有少量的硫元素，容易造成下游用户燃烧后烟气中的SO2超标，且使用后气体体积量增加、温度高、压力低，加之下游用户多而散，采用末端治理，面临设备投资大、成本较高以及运行管理等困难。
在高炉煤气源头脱硫的研究中，水解转化+吸附法脱除含硫化合物工艺，因其适用性强，操作简单，脱硫效率高等特点在成为目前众多源头脱硫工艺中的首选。这其中，活性炭/改性活性炭以其化学性质稳定、比表面积大、表面基团丰富等优点，成为该工艺当前应用广泛的脱硫吸附剂。在活性炭吸附剂上发生的主要脱硫反应为：
2H2S+O2→2S↓+2H2O
随着脱硫过程的进行，脱硫反应生成的单质硫不断沉积在活性炭表面和孔隙中，当活性炭的活性位点被单质硫完全覆盖后，活性炭吸附饱和，失去催化活性。
目前对饱和活性炭的处理方式主要有焚烧、填埋、再生，前两种方式资源未得到充分利用，还存在二次污染问题。因此，饱和活性炭的脱附再生与无害化处理的研究对环境保护、经济效益、资源利用有重要意义。
目前以空气和惰性气体及水蒸汽为介质进行热再生的研究已经十分成熟，是现阶段的工业活性炭脱附再生的主要应用技术。它具有再生效率高且稳定的优点，但能源消耗量高(热再生温度通常在450℃以上)，活性炭自身热损失较大，碳损失率一般在5％～10％，活性炭孔隙结构坍塌，同时活性炭加热温度过高易发生自燃的危险。
因此，目前亟需一种新型高炉煤气脱硫活性炭再生工艺，既能降低能源消耗，降低碳损失率，又能恢复活性炭吸附性能，实现吸附剂的多次利用。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型的目的在于解决现有活性炭再生技术存在的不足，提供一种高炉煤气脱硫活性炭再生装置。
为达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
一种高炉煤气脱硫活性炭再生装置，包括：
洗涤萃取池，所述洗涤萃取池中盛装有(NH4)2S溶液，用于洗涤萃取饱和的活性炭，使饱和活性炭中沉积的单质硫溶解于溶液中形成多硫化物；
再生反应器，所述再生反应器上设有NH3补气管、N2/水蒸气补气管、再生气体出口管道、加热系统；
所述NH3补气管用于提供或补充再生所需的氨气；所述N2/水蒸气补气管用于提供或补充再生所需的氮气；所述加热系统用于为活性炭再生提供热量；
所述再生气体出口管道与所述洗涤萃取池连通，将活性炭再生后产生的气体通入到洗涤萃取池的溶液中；
所述洗涤萃取池上还设有空气输入管路，用于向溶液中通入空气；所述洗涤萃取池通过管道与脱氧反应器连通，所述脱氧反应器通过再生气体入口管道与所述再生反应器连通；活性炭再生后产生的气体和空气与洗涤萃取池中溶液反应产生的氨气经脱氧反应器脱氧处理后进入再生反应器循环利用；
气体检测分析系统，所述再生反应器上的还设有气体检测口，所述气体检测分析系统与所述气体检测口连通，用于检测再生反应后气体各组分含量。
进一步，所述再生反应器上还设有温度监测系统，用于实时监测再生反应器中的温度。
进一步，还包括自动控制系统，所述温度监测系统、气体检测分析系统、加热系统均与自动控制系统连接，所述温度监测系统与气体检测分析系统将监测数据传输到自动控制系统进行分析处理，自动控制系统根据监测数据自动控制加热系统加热过程。
进一步，所述NH3补气管、N2/水蒸气补气管、气体检测口、再生气体入口管道以及再生气体出口管道上均设有阀门和流量计，阀门和流量计均与自动控制系统连接；自动控制系统根据实时流量数据控制阀门的开闭程度，从而自动控制再生气体的进气和补气过程。
进一步，所述加热系统采用电加热或微波加热的方式。
进一步，所述气体检测分析系统为气相色谱检测仪，检测再生反应后气体各组分含量，尤其是硫化物含量，如H2S、COS等。
本实用新型的有益效果在于：
1、本实用新型中氨资源循环利用，减少了溶液的使用量和废液的排放量，再生过程同时可得到具有经济价值的单质硫。
2、采用本实用新型中的再生装置，再生工艺碳损失率较小，仅1％～3％，同时提高再生次数，再生次数≥5次，进一步降低成本；本实用新型中热再生过程温度为150～300℃，再生温度较低，且可根据出口气体浓度梯度调节再生温度，降低能耗。
本实用新型的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本实用新型的实践中得到教导。本实用新型的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作优选的详细描述，其中：
图1为本实用新型中高炉煤气脱硫活性炭再生装置示意图。
图2为本实用新型中高炉煤气脱硫活性炭再生工艺流程示意图。
附图标记：1-再生气体入口管道；2-温度监测系统；3-NH3补气管；4-N2/水蒸气补气管；5-加热系统；6-再生反应器；7-再生气体出口管道；8-气体检测口；9-气相色谱检测仪；10-脱氧反应器。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本实用新型的限制；为了更好地说明本实用新型的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
本实用新型实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本实用新型的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本实用新型的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
实施例1
请参阅图1，为一种高炉煤气脱硫活性炭再生装置，包括洗涤萃取池，再生反应器6，气体检测分析系统，自动控制系统，温度监测系统2，脱氧反应器10；
其中，洗涤萃取池中盛装有(NH4)2S溶液，用于洗涤萃取饱和的活性炭，使饱和活性炭中沉积的单质硫溶解于溶液中形成多硫化物；
再生反应器6上设置有NH3补气管3、N2/水蒸气补气管4、再生气体出口管道7、加热系统5；NH3补气管3用于提供或补充再生所需的氨气；N2/水蒸气补气管4用于提供或补充再生所需的氮气；加热系统5用于为活性炭再生提供热量；
再生气体出口管道7与洗涤萃取池连通，将活性炭再生后产生的气体通入到洗涤萃取池的溶液中；洗涤萃取池上还设置有空气输入管路，用于向溶液中通入空气；洗涤萃取池通过管道与脱氧反应器10连通，脱氧反应器10通过再生气体入口管道1与再生反应器6连通；活性炭再生后产生的气体和空气与洗涤萃取池中溶液反应产生的氨气经脱氧反应器10脱氧处理后进入再生反应器6循环利用。
其中，再生反应器6上的还设置有气体检测口8，气体检测分析系统与气体检测口8连通，用于检测再生反应后气体各组分含量。
温度监测系统2安装在再生反应器6上，用于实时监测再生反应器6中的温度。温度监测系统2、气体检测分析系统、加热系统5均与自动控制系统连接，温度监测系统2与气体检测分析系统将监测数据传输到自动控制系统进行分析处理，自动控制系统根据监测数据自动控制加热系统5加热过程。
其中，NH3补气管3、N2/水蒸气补气管4、气体检测口8、再生气体入口管道1以及再生气体出口管道7上均安装有阀门和流量计，阀门和流量计均与自动控制系统连接；自动控制系统根据实时流量数据控制阀门的开闭程度，从而自动控制再生气体的进气和补气过程。
其中，加热系统5可采用电加热或微波加热的方式，气体检测分析系统采用气相色谱检测仪9。
请参阅图2，为一种高炉煤气脱硫活性炭再生工艺流程示意图，采用本实施例中的高炉煤气脱硫活性炭再生装置进行活性炭再生，包括如下步骤：
S1、洗涤萃取：将吸附已达饱和的500kg活性炭置于2吨质量浓度为10％的(NH4)2S溶液中，在常温下，用(NH4)2S溶液多次洗涤萃取，次数：5次，每次洗涤萃取时间：1.5h，使饱和活性炭中沉积的单质硫溶解于溶液中形成多硫化物。
S2、加热再生：随后将活性炭置于再生反应器6中，打开加热系统5，待温度升至设定温度后，打开NH3补气管3的阀门和N2/水蒸汽补气管的阀门，控制流量比为NH3:N2/水蒸汽＝1:3，通过通入的气体将加热升华的单质硫蒸气带入到洗涤萃取池中，工况空速为：250h-1；气相色谱检测仪9实时分析气体检测口8的气体组分含量，当出口气体硫含量≤50ppm时，提高加热温度，控制再生反应器6的温度范围：180～270℃，温度梯度：30℃，加热再生结束冷却至室温后，即可得到再生后的活性炭。
S3、气体循环，空气氧化：在加热再生的同时，将空气鼓入到溶液中，空气总流量：500L/h，加热后的气体为洗涤萃取池中的溶液带来热量，使溶液温度升高，使溶液中部分(NH4)2S分解生成NH3，体系中主要包括如下反应：
(NH4)2Sn+0.5O2→2NH3+nS↓+H2O
通过空气的氧化作用使单质硫从多硫化物中析出，沉降至洗涤池底部，生成的NH3经过脱氧反应器10脱氧处理后，通过再生气体入口管道1再进入到再生反应器6中，实现氨气资源的循环利用，再生结束后，收集处理洗涤萃取池中的溶液后，即可得到固体单质硫。
实施例2
本实施例采用实施例1中的高炉煤气脱硫活性炭再生装置，与实施例1的区别在于工艺参数不同，再生工艺包括如下步骤：
S1、洗涤萃取：将吸附已达饱和的1000kg活性炭置于3吨质量浓度为20％的(NH4)2S溶液中，在常温下，用(NH4)2S溶液多次洗涤萃取，次数：4次，每次洗涤萃取时间：1h，使饱和活性炭中沉积的单质硫溶解于溶液中形成多硫化物。
S2、加热再生：随后将活性炭置于再生反应器6中，打开加热系统5，待温度升至设定温度后，打开NH3补气管3的阀门和N2/水蒸汽补气管的阀门，控制流量比为NH3:N2/水蒸汽＝2:3，通过通入的气体将加热升华的单质硫蒸气带入到洗涤萃取池中，工况空速为：200h-1；气相色谱检测仪9实时分析气体检测口8的气体组分含量，当出口气体硫含量≤30ppm时，提高加热温度，控制再生反应器6的温度范围：150～300℃，温度梯度：50℃，设置每段温度梯度加热时间：1.5h，加热再生结束冷却至室温后，即可得到再生后的活性炭催化剂。
S3、气体循环，空气氧化：在加热再生的同时，将空气鼓入到溶液中，控制空气总流量：1000L/h，加热后的气体为洗涤萃取池中的溶液带来热量，使溶液温度升高，使溶液中部分(NH4)2S分解生成NH3，体系中主要包括如下反应：
(NH4)2Sn+0.5O2→2NH3+nS↓+H2O
通过空气的氧化作用使单质硫从多硫化物中析出，沉降至洗涤池底部，生成的NH3经过脱氧处理后，通过再生气体入口管道1再进入到再生反应器6中，实现氨气资源的循环利用，再生结束后，收集处理洗涤萃取池中的溶液后，即可得到固体单质硫。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
Claims (6)
1.一种高炉煤气脱硫活性炭再生装置，其特征在于，包括：
洗涤萃取池，所述洗涤萃取池中盛装有(NH4)2S溶液，用于洗涤萃取饱和的活性炭，使饱和活性炭中沉积的单质硫溶解于溶液中形成多硫化物；
再生反应器，所述再生反应器上设有NH3补气管、N2/水蒸气补气管、再生气体出口管道、加热系统；所述NH3补气管用于提供或补充再生所需的氨气；所述N2/水蒸气补气管用于提供或补充再生所需的氮气；所述加热系统用于为活性炭再生提供热量；
所述再生气体出口管道与所述洗涤萃取池连通，用于将活性炭再生后产生的气体通入到洗涤萃取池的溶液中；
所述洗涤萃取池上还设有空气输入管路，用于向洗涤萃取池的溶液中通入空气；所述洗涤萃取池通过管道与脱氧反应器连通，所述脱氧反应器通过再生气体入口管道与所述再生反应器连通；活性炭再生后产生的气体和空气与洗涤萃取池中溶液反应产生的氨气经脱氧反应器脱氧处理后进入再生反应器循环利用；
气体检测分析系统，所述再生反应器上的还设有气体检测口，所述气体检测分析系统与所述气体检测口连通，用于检测再生反应后气体各组分含量。
2.根据权利要求1所述的高炉煤气脱硫活性炭再生装置，其特征在于：所述再生反应器上还设有温度监测系统，用于实时监测再生反应器中的温度。
3.根据权利要求2所述的高炉煤气脱硫活性炭再生装置，其特征在于：还包括自动控制系统，所述温度监测系统、气体检测分析系统、加热系统均与自动控制系统连接，所述温度监测系统与气体检测分析系统将监测数据传输到自动控制系统进行分析处理，自动控制系统根据监测数据自动控制加热系统加热过程。
4.根据权利要求3所述的高炉煤气脱硫活性炭再生装置，其特征在于：所述NH3补气管、N2/水蒸气补气管、气体检测口、再生气体入口管道以及再生气体出口管道上均设有阀门和流量计，阀门和流量计均与自动控制系统连接；自动控制系统根据实时流量数据控制阀门的开闭程度，从而自动控制再生气体的进气和补气过程。
5.根据权利要求1所述的高炉煤气脱硫活性炭再生装置，其特征在于：所述加热系统采用电加热或微波加热的方式。
6.根据权利要求1所述的高炉煤气脱硫活性炭再生装置，其特征在于：所述气体检测分析系统为气相色谱检测仪。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |