專利名稱：煤氣活性炭脫硫凈化和再生工程與設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬化工氣體凈化領(lǐng)域。
本發(fā)明包括煤氣活性炭脫硫凈化和活性炭脫硫劑飽和后的再生兩個主要方面的設(shè)備。
活性炭脫硫到目前為止使用廠家很多，其主要機(jī)理是催化作用和物理吸附作用。在常溫常壓下，煤氣中的H2S與活性炭發(fā)生放熱反應(yīng)，生成單質(zhì)硫和水，硫被吸附在活性炭的微孔中。煤氣中不含氨時，其硫容量為30％，煤氣中含氨(0.2～0.4g/M3)時，硫容量可為63％。當(dāng)活性炭脫硫劑飽和后，可用400～500c的過熱蒸汽再生，通過對活性炭的再生，可以直接生成單質(zhì)硫，既不造成二次污染，又有經(jīng)濟(jì)價值。經(jīng)過多次再生，每批活性炭可重復(fù)使用10～20次之多。400～500C的過熱蒸汽可用加電加熱器獲得，由于成本高且增加電力安裝容量大，250千瓦/噸過熱蒸汽小時，增容費(fèi)大。當(dāng)熱容量不足時，實(shí)際使用中因達(dá)不到溫度，再生效果不好。另一種是采用煤氣作為熱源的蒸汽過熱器，可以利用自己的煤氣，投資小、成本低。
現(xiàn)有以活性炭作為脫硫劑的脫硫塔，多做成單級單向的結(jié)構(gòu)見圖1未脫硫的原煤氣從(2)進(jìn)入，通過活性炭脫硫劑層(4)并從(3)排出凈化后的煤氣。在同樣的煤氣處理量，在一定的脫硫劑層高的條件下，塔的直徑要做得大些，直徑大了對脫硫過程中，煤氣的通過和再生過程中過熱蒸汽的汽體分布都會產(chǎn)生不均勻的影響，會產(chǎn)生脫硫和再生的效果不好?，F(xiàn)有的煤氣蒸汽過熱器的結(jié)構(gòu)基本上只有一種形式。見圖2。但有兩種使用方法一種是飽和蒸汽從(1)進(jìn)入，由(2)排出，而煙氣是由下向上成逆向流動，這樣蒸汽的過熱溫度容易達(dá)到要求，雖蒸汽與煙氣的溫都較高，但仍能做到溫差較大有利于熱交換，排煙溫度能做到較低，因?yàn)檫M(jìn)入的飽和蒸汽溫度較低，這樣熱效率較高；但下部由于蒸汽溫度和煙氣溫度都較高，傳熱面的炭鋼管和管板往往因承受不了這樣的高溫而被燒壞。另一種是飽和蒸汽由(2)進(jìn)入由(1)排出，這樣煙氣和蒸汽順向流動，下部因蒸汽溫度低雖煙氣溫度高傳熱鋼管和管板的溫度較低而不會被燒壞；但由于上部過熱蒸汽要達(dá)到450c以上，煙氣溫度要保持一定的溫差而保持較高，一般應(yīng)有500c以上，這樣加熱器的熱效率就會很低，燃料消耗量大而增加活性炭再生的成本；另外這樣的設(shè)計(jì)外殼和導(dǎo)流隔板要消耗較多的鋼材，因此設(shè)備造價也高。
本發(fā)明的目的是提供一種直徑小，煤氣分布均勻和再生活性炭過程中過熱蒸汽分布也均勻的活性炭脫琉塔，和一種能保證得到450C以上的過熱蒸汽和熱效率高的蒸汽過熱器。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的1.把脫硫塔的直徑做得是一般設(shè)計(jì)的0.7倍，高度為一般設(shè)計(jì)的1.7倍。煤氣由中間進(jìn)入，把活性炭脫硫劑分裝在煤氣入口的上下兩部分。煤氣出口在塔的上下方各一個。這樣煤進(jìn)入后分上下兩個方向通過脫硫劑層脫硫后由上下兩個出口排出。這樣的設(shè)計(jì)就等于兩個塔并聯(lián)工作。由于脫硫塔直徑小煤氣通過脫硫劑分布均勻，在再生時過熱蒸汽從塔的上方進(jìn)入通過兩個脫硫劑層后從底部排出時分布也均勻，同時也有利于再生時單質(zhì)硫的排出。因此做到脫硫效果好，設(shè)備制造節(jié)省材料，節(jié)約投資，操作方便。
2.蒸汽過熱器內(nèi)的傳熱面下部分采用耐熱鋼管制造，使下部與高溫?zé)煔饨佑|的部分不被燒壞。蒸汽由上部進(jìn)入，下部排出，上下部的溫差都大，做到加熱器的熱效率高，傳熱面積小，降低設(shè)備的造價并節(jié)省脫硫燃料費(fèi)用。還因?yàn)槟鼙ＷC過熱蒸汽的高溫，使活性炭再生徹底，保證脫硫質(zhì)量和活性炭的有效利用。


圖1(1)塔體，(2)原煤氣進(jìn)口，(3)凈煤氣出口，(4)放散管，(5)活性炭脫硫劑，(6)保溫層。
圖2(1)飽和蒸汽入口，(2)過熱蒸汽出口，(3)炭鋼外殼，(4)炭鋼導(dǎo)熱管，(5)炭鋼導(dǎo)流隔板，(6)燃燒室，(7)煤氣燒嘴(8)保溫層，(9)煙囪。
圖3(1)原煤氣進(jìn)口，(2)凈煤氣出口，(3)過熱蒸汽入口，(4)活性炭脫硫劑，(5)可拆卸的組裝柵板，(6)蒸汽凝結(jié)水和單質(zhì)硫出口管，(7)凝結(jié)水溢流口，(8)水封槽，(9)入孔，(10)保溫層，(11〕活性炭卸出口，(12)放散管。
圖4(1)飽和蒸汽入口，(2)聯(lián)箱，(3)耐熱鋼傳熱管，(4)聯(lián)箱，(5)過熱蒸汽出口，(6)耐火磚塔體，(7)煙囪，(8)燃燒室，(9〕煤氣燒嘴。
圖5(1)活性炭脫硫塔，(2)蒸汽過熱器，(3)凝結(jié)水封箱，(4)空氣管，(5)放散管，(6)煤氣燒嘴，(7)減壓閥，(8)溫度計(jì)，(9)壓力計(jì)，(10)流量計(jì)，(11)原煤氣管，(12)凈煤氣管，(13)飽和蒸汽管，(14)過熱蒸汽管，(15)蒸汽凝結(jié)水和單質(zhì)硫管，(16)凝結(jié)水溢流管，(17)原煤氣閥，(18)凈煤氣閥，(19)飽和蒸汽閥，(20)過熱蒸汽閥。
本發(fā)明提出活性炭脫硫的實(shí)施方案見圖3。它比一般用的塔在筒體加高一倍，煤氣從中間進(jìn)入，分向上和向下兩個脫硫劑層通過，并由上下兩個出氣口排出，這樣一個塔就可以作為兩個同樣直徑的塔并聯(lián)使用。在同樣的煤氣處理量下，塔的截面積可以減小一倍，直徑減小0.7倍，除了可以節(jié)約金屬外，還對脫硫時煤氣流動和再生時過熱蒸氣流動的分布較均勻，有利于脫硫和再生的質(zhì)量、原煤氣從(1)進(jìn)入通過附于塔體上的矩形環(huán)狀通道，并經(jīng)多個沿塔體周邊均勻分布的方孔進(jìn)入塔的整個截面，后作上下兩個方向通過活性炭脫硫劑層(4)脫去H2S，并由上下方的各個沿塔體周邊均勻分布的出氣口進(jìn)入附于塔體上的矩形環(huán)狀通道并由出口(2)排出，這樣就完成了過程。當(dāng)脫硫劑飽和后達(dá)不到凈化要求時，把上下兩個凈煤氣出口和原煤氣進(jìn)口管上的閥關(guān)閉，將過熱蒸汽由進(jìn)口(3)及環(huán)狀管借多個沿塔體周邊均勻分布的小管均勻的進(jìn)入塔中，并向下通過兩個活性炭脫硫劑層加熱再生后由出口(6)排出，進(jìn)入水封槽(8)中，多余的凝結(jié)水由溢流管(7)排出，經(jīng)過約10個小時的再生處理，活性炭脫硫劑得到較徹底的再生，恢復(fù)性能可繼續(xù)使用約10～20次，最后失效而更換新的活性炭。塔體及矩形通道和頂部都應(yīng)有很好的保溫層(10)，以減小過熱蒸汽的熱損而降溫太多，以保證再生的進(jìn)行。脫硫劑的加裝鋪平是由入孔(9)裝入。平鋪在可卸的組裝柵板(5)上，更換時廢活性炭由排出口(11)卸出，卸出口上方有小塊柵板可頂開。(12)是放散管供停用或裝卸時排氣用。
本發(fā)明提出的蒸汽過熱器實(shí)施方案見圖4。飽和蒸汽是由上方進(jìn)入與煙氣成逆向流動，傳熱管采用耐熱鋼管，做成列管形盡量密集并與煙氣流向成直交，沒有金屬殼體而是采用耐火磚砌體，這樣能保證過熱蒸汽的溫度，又節(jié)約鋼材。飽和蒸汽由(1)進(jìn)入聯(lián)箱(2)再通過耐熱鋼管(3)(鋼傳熱管可以全部用耐熱鋼，也可以在下部采用耐熱鋼以節(jié)約價格昂貴的耐熱鋼材，即使是部分采用耐熱鋼材，總的造價還是會比較貴，但是能保證過熱蒸汽的溫度，使再生效果好，又能提高過熱器的熱效率，達(dá)到節(jié)能的效果還是合理的)再進(jìn)入聯(lián)箱(4)并由(5)排出高溫的過熱蒸汽。完成了蒸汽過熱過程。整個管組都安裝在用耐火磚砌成的方形塔(6)中并把聯(lián)箱(4)砌入耐火磚體中，以防聯(lián)箱體燒壞，這樣就用耐火磚砌體來替代了鋼材殼體，節(jié)約了鋼材；塔的下方是耐火磚砌成的燃燒室(8)，(9〕是煤氣燒嘴。
本發(fā)明的總體實(shí)施方案見圖5原煤氣從管道(11)來由脫硫塔(1)中部進(jìn)入，然后由(1)的上下部出來進(jìn)入凈煤氣(12)管道送往用戶。當(dāng)塔內(nèi)活性炭脫硫劑飽和后，將原煤氣和凈煤氣管線上的(17)，(18)閥關(guān)上；然后把飽和蒸汽由管(13)通過流量計(jì)(10)和減壓閥(7)和閥門(19)進(jìn)入蒸汽過熱器(2).再把閥(20)打開并再把煤氣蒸汽過熱器(2)的煤氣燒嘴(6)點(diǎn)燃，短時間打開放散管(5)上的閥。過熱蒸汽由過熱器下部出來，經(jīng)過過熱蒸汽管道(14)，在這管道上裝有壓力計(jì)(9)和溫度計(jì)(8)。過熱蒸汽和單質(zhì)硫從脫硫塔下部流出。蒸汽被凝結(jié)，單質(zhì)硫被凝固于水封槽中，凝結(jié)水由溢流管(16)流出。單質(zhì)固體硫由人工扒出作為商品出售。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是1、設(shè)備能安全生產(chǎn)不會被燒壞；2、能保證過熱蒸汽滿足活性炭再生的溫度要求；3、提高了煤氣蒸汽過熱器的熱效率20％，也就是節(jié)約燃料20％；4、節(jié)約加熱器總量的炭鋼55％，雖然耐熱鋼增加了總量的15％或多一些，但能保證過熱蒸汽的溫度來滿足活性炭再生的要求，提高了活性炭的利用率約6倍，因此還是合理的；5、提高了活性炭的利用率約6倍，降低了煤氣脫硫的成本。
權(quán)利要求
1.一種煤氣脫硫工程屬化工氣體凈化技術(shù)；以活性炭作為脫硫劑，并以過熱蒸汽作為活性炭飽和后的再生劑，其特征在于活性炭脫硫塔的煤氣由塔的中間進(jìn)入，進(jìn)入塔內(nèi)后分上下兩個方向通過上下兩個活性炭層進(jìn)行脫硫，然后分別由上下兩個凈煤氣出口排出；這樣就相當(dāng)于兩個同樣直徑的脫硫塔并聯(lián)使用；蒸汽過熱器是以煤氣為燃料以全部或部分耐熱鋼管制成傳熱面，以耐火磚砌成方形塔體，蒸汽與煙氣成逆向流動；
2.根據(jù)前述要求，脫硫塔煤氣出入口的特征在于煤氣是通過附于塔體的矩形環(huán)狀通道經(jīng)沿塔體周邊均布的多個方孔進(jìn)入和排出塔外；
3.根據(jù)前述要求，煤氣蒸汽過熱器的耐熱傳熱鋼管下端部的聯(lián)箱是砌入耐火磚塔體內(nèi)的，傳熱鋼管做成交錯排列的列管狀，做到盡量密集在塔內(nèi)空間并與煙氣橫向直交進(jìn)行熱交換。
全文摘要
本發(fā)明屬化工氣體凈化技術(shù)；用活性炭為脫硫劑，活性炭飽和后用過熱蒸汽再生；脫硫塔有上下兩個脫硫劑層，煤氣從中間進(jìn)入由上下兩個出口排出；相當(dāng)于兩個同樣直徑的塔并聯(lián)使用，這樣同一處理量條件下塔徑較小，有利于活性炭的脫硫和再生。蒸汽過熱器用煤氣為燃料，耐熱鋼管為傳熱面，耐火磚砌塔體能可靠的提供450～500℃以上的過熱蒸汽供活性炭再生用。具有節(jié)約鋼材，能源和活性炭脫硫劑以及回收有價值的優(yōu)質(zhì)硫的實(shí)用價值，并符合環(huán)保要求。
文檔編號C10K1/32GK1167813SQ96106358
公開日1997年12月17日 申請日期1996年6月6日 優(yōu)先權(quán)日1996年6月6日
發(fā)明者陳紹維 申請人:陳紹維