一種煤氣脫硫裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種含H2S、SO2, CO2等雜質(zhì)成分的煤氣、天然氣、頁巖氣等燃料或原料氣的凈化處理設(shè)備、尤其是涉及一種半焦煤氣的凈化處理裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]煤氣天然氣等原料、燃料氣有著廣泛的應(yīng)用方式，主要有:作為原料氣生產(chǎn)其他化工產(chǎn)品、生產(chǎn)特殊鋼材、作為燃料用于煤氣蒸汽輪機(jī)發(fā)電、金屬鎂造氣、煤焦油加工、煅燒石灰、機(jī)磚、砌塊、固堿、燃?xì)鉁u輪機(jī)發(fā)電、內(nèi)燃機(jī)發(fā)電、制甲醇、城市供氣等。不管是哪種利用方式，都要進(jìn)行脫硫，根據(jù)脫硫的位置可分為前脫硫和后脫硫。
[0003]I后脫硫
[0004]這里所說的后脫硫指的是煤氣利用完后再對(duì)產(chǎn)生的廢氣、煙氣進(jìn)行脫硫，如先將煤氣用來發(fā)電，然后對(duì)發(fā)電后產(chǎn)生的煙氣脫硫，這時(shí)因燃燒后H2S轉(zhuǎn)化為SO2，所以后脫硫處理的對(duì)象是煙氣，主要脫硫的是S02。此方法必須是煤氣作為燃料燃燒后進(jìn)行，對(duì)于煤氣作為原料氣生產(chǎn)其他化工產(chǎn)品的工藝不適合。
[0005]2前脫硫
[0006]前脫硫是指煤氣先進(jìn)行脫硫后再進(jìn)入后續(xù)利用工序，如先對(duì)煤氣進(jìn)行脫硫，再將脫硫后的煤氣來發(fā)電、制金屬鎂或其他利用等。前脫硫處理的對(duì)象是煤氣，主要脫去的是煤氣中的H2S和SO2。
[0007]3肖U脫硫和后脫硫比車父
[0008]煤氣燃燒后體積比燃燒前大7?10倍，因此，后脫硫所需處理的氣體量較前脫硫大，所需設(shè)備也較前脫硫大；第二，對(duì)于需利用煤氣作為原料氣的工藝，不能采用后脫硫；第三，后脫硫時(shí)煤氣中含有的酸性氣體對(duì)設(shè)備、管道會(huì)造成傷害，因此，盡可能采用前脫硫處理煤氣脫硫。
[0009]國家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的一再提高，要求煤氣、天然氣、煉焦行業(yè)需進(jìn)一步優(yōu)化工藝，提高凈化水平，H2S濃度要求由原來的200mg/m3提高到20mg/m3。未來可能要求更高，小于5mg/m3。對(duì)于煉焦行業(yè)中的半焦煤氣，由于其煤氣成分特殊，同時(shí)含有H2S、S02、C02等酸性氣體，如果采用高溫?zé)捊姑簹鈨艋に嚨奶幚砑夹g(shù)，不能達(dá)到排放要求。
[0010]I蘭炭煤氣成分分析
[0011]半焦也稱蘭炭，其發(fā)生爐的原理與高溫?zé)捊共桓?，因部分煤氣回爐二次燃燒致使蘭炭煤氣組成比高溫干餾的焦?fàn)t煤氣復(fù)雜，主要雜質(zhì)含有H2s、SO2, CO2, NxO等。
[0012]蘭炭焦?fàn)t生產(chǎn)的煤氣熱值低，約為1609?2017kcal/Nm3，煤氣中NH3的含量較低、H2S和SO2的含量也低，但CO 2含量較大，因此，對(duì)這種煤氣進(jìn)行脫硫是在高CO 2濃度下進(jìn)行脫H2S和302的工藝。
[0013]上述三種氣體中，SO2的酸性最強(qiáng)，因H2S和CO2都是二元弱酸，它們的酸性主要以一次電離為主，H2S的一次電離常數(shù)小于CO2—次的電離常數(shù)，即H2S的酸性比0)2弱，所以如果采用傳統(tǒng)的高溫干餾煤氣脫H2S的工藝時(shí)，由于CO2的存在會(huì)對(duì)脫硫效果產(chǎn)生影響。研宄發(fā)現(xiàn)，H2S的溶解性比CO2強(qiáng)，反應(yīng)時(shí)間在5s內(nèi)時(shí)CO 2的影響可以忽略，但是超過5s后，CO2的影響會(huì)超來超強(qiáng)，消耗堿液量增大，致使脫硫效果明顯降低。因此采用傳統(tǒng)的煤氣脫硫工藝對(duì)蘭炭煤氣進(jìn)行脫硫達(dá)不到理想的效果。
[0014]2傳統(tǒng)煤氣脫硫工藝用于蘭炭脫硫的比較
[0015]2.1濕式催化氧化工藝
[0016]濕式催化氧化工藝是目前我國焦化行業(yè)的主要煤氣脫硫工藝，是在催化劑的作用下，利用煤氣中的氨或外加碳酸鈉為堿源吸收煤氣中的H2S的工藝。吸收H2S后的脫硫液送再生部分進(jìn)行氧化再生，將吸收的H2S析出形成硫單質(zhì)，以硫泡沫的形式自流去泡沫槽，再進(jìn)行離心或熔融處理，生成生硫或熟硫。通常濕式催化氧化工藝有ros、栲膠、HPF、FRC等；脫硫設(shè)備形式有高塔再生工藝、再生槽再生工藝、一塔式脫硫再生工藝、一塔半式脫硫再生工藝等。
[0017]采用濕式催化氧化工藝用于蘭炭煤氣脫硫時(shí)，脫硫液在吸收煤氣中的H2S的同時(shí)會(huì)與煤氣中的SO2反應(yīng)，生成(NH 3) #03或Na 2S03，其無法在再生槽或再生塔內(nèi)與氧氣發(fā)生反應(yīng)將脫硫富液再生成NH3 -H2O或似20)3溶液，反而會(huì)生成(NH 3) 2S04或Na 2S04等副鹽，因此，由于SO2的存在，脫硫液再生效果大大減小，脫硫液的消耗量大大增加，要保持相同的吸收效果，必須連續(xù)向系統(tǒng)中補(bǔ)加更多的新鮮脫硫堿液。
[0018]另外，由于濕式催化氧化法脫硫采用的填料塔塔速通常為0.4?0.6m/s，吸收段高度約15m，反應(yīng)時(shí)間遠(yuǎn)大于5s，CO2的影響非常大，會(huì)消耗部分脫硫堿液，使脫硫效果降低。
[0019]因此，將高溫焦?fàn)t煤氣脫硫的濕式催化氧化法應(yīng)用于蘭炭煤氣脫硫是行不通的，需對(duì)其進(jìn)彳丁調(diào)整，去除SOjP (1)2的干擾。
[0020]2.2吸收解吸工藝
[0021]常用的吸收解吸法有醇胺法、真空碳酸鹽法、AS法等，是利用吸收液與煤氣逆流接觸，吸收煤氣中的H2S,吸收H2S后的脫硫富液送再生設(shè)備中解吸再生，生成的貧液送脫硫塔循環(huán)吸收煤氣中的H2S,產(chǎn)生的酸性氣體去制酸設(shè)備，生產(chǎn)硫酸。
[0022]因蘭炭煤氣中含有S02、0)2和O 2，會(huì)消耗大量的循環(huán)脫硫液，且使生成的亞硫酸物氧化成硫酸物，副鹽生成量加大；大量的CO2存在使解吸酸氣中H2S的濃度降低，增大制酸的成本和難度，需進(jìn)行選擇性的吸收H2S,因此，吸收解吸工藝應(yīng)用于蘭炭脫硫也是有問題的。
[0023]2.3干法脫硫
[0024]干法工藝是利用固體吸附劑脫除煤氣中的硫化氫和有機(jī)硫，脫硫的凈化度較高，適用于低含硫氣體處理，多用于精脫硫，操作簡單可靠，目前常用的脫硫劑為價(jià)廉的氧化鐵，而其他如活性炭、分子篩、氧化錳、氧化鋅等脫硫劑都較昂貴，較少使用；對(duì)于相同煤氣處理量，干法脫硫的設(shè)備龐大，脫硫劑更換頻繁，消耗量大，不易再生，致使操作費(fèi)用增高，勞動(dòng)強(qiáng)度大，同時(shí)不能回收成品硫，廢脫硫劑、廢氣、廢水嚴(yán)重污染環(huán)境，因此一般氣量大于20000Nm3/h的煤氣不考慮干法脫硫工藝。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0025]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本實(shí)用新型提供一種煤氣脫硫裝置，利用三種氣體酸性、溶解性的差異，先用Na2C03或MgO等溶解性的堿性洗滌液在文丘里塔中快速洗滌煤氣中的SO2，再由具有選擇性吸收洗滌能力的超重力床，以Na2CO3或NH3H2O等為堿源，以濕式催化氧化法洗滌去除H2S,最終達(dá)到脫硫的目的。脫硫效果好，成本低、難度小，同時(shí)還能回收成品硫，保護(hù)環(huán)境。
[0026]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:一種煤氣脫硫裝置，包括文丘里塔、循環(huán)液池、旋轉(zhuǎn)填料床、富液槽、噴射再生器、再生槽、貧液及H2S洗滌槽；
[0027]所述文丘里塔底部設(shè)置有原煤氣進(jìn)口、中部為文丘里區(qū)、頂部為噴淋層；所述噴淋層內(nèi)部設(shè)置有第一堿性洗滌液，噴淋層側(cè)壁開口連接洗滌液自流管道，所述洗滌液自流管道上設(shè)置有scv冼滌循環(huán)泵和廢液出口、且另一端連通至循環(huán)液池；
[0028]所述循環(huán)液池上設(shè)置有第一堿液進(jìn)液管，內(nèi)部設(shè)置有氧化裝置，氧化裝置上設(shè)置有氧化空氣進(jìn)氣管；
[0029]所述文丘里塔頂部出氣口管道連接至旋轉(zhuǎn)填料床的進(jìn)氣口，旋轉(zhuǎn)填料床的出氣口管道連接至外部設(shè)備，旋轉(zhuǎn)填料床的富液出口管道連接至富液槽；
[0030]所述富液槽的出液口通過富液循環(huán)泵管道連接至噴射再生器的進(jìn)液口，所述噴射再生器上設(shè)置有空氣自吸口，富液與自吸的空氣反應(yīng)后的混合液經(jīng)噴射再生器的出液口輸送至再生槽中；
[0031 ] 所述再生槽頂部設(shè)置有液位調(diào)節(jié)器和硫泡沫出口，液位調(diào)節(jié)器的出液口管道連接至貧液及H2S洗滌槽，所述貧液及H2S洗滌槽的出液口通過貧液及H2S洗滌泵管道連接至旋轉(zhuǎn)填料床的進(jìn)液口，且所述貧液及H2S洗滌槽上設(shè)置有第二堿液進(jìn)液管；
[0032]所述硫泡沫出口連接至去硫泡沫處理系統(tǒng)。
[0033]進(jìn)一步的，所述文丘里區(qū)包括若干個(gè)并排的中間留有空隙的文丘里式圓管。形成了上下空隙較大，中間較窄的文丘里現(xiàn)象，從而產(chǎn)生文丘里效應(yīng)。同時(shí)上層由噴嘴噴淋，形成霧化區(qū)，進(jìn)一步提高反應(yīng)效果。
[0034]進(jìn)一步的，所述噴射再生器為文丘里噴射管。噴射效果好。
[0035]本實(shí)用新型的煤氣脫硫工藝方法，具體步驟如下:
[0036](I)原煤氣通過原煤氣進(jìn)口進(jìn)入文丘里塔底部，向上經(jīng)過文丘里區(qū)加速后與噴淋層噴淋下來的第一堿性洗滌液反應(yīng)，反應(yīng)后脫除氣體中的so2，生成亞硫酸鹽，帶有亞硫酸鹽的洗滌液通過洗滌液自流管道自流到循環(huán)液池，再由SCV冼滌循環(huán)泵加壓送入到文丘里塔循環(huán)噴淋；
[0037](2)循環(huán)液池中設(shè)置氧化裝置，氧化空氣通過氧化空氣進(jìn)氣管進(jìn)入氧化裝置，將亞硫酸鹽氧化為硫酸鹽，當(dāng)循環(huán)液池中的硫酸鹽濃度達(dá)到設(shè)定值時(shí)，通過廢液出口排出，同時(shí)通過第一堿液進(jìn)液管向循環(huán)液池中加入第一堿性洗滌液；
[0038](3)經(jīng)過文丘里塔洗滌去除SO2的煤氣通過頂部出氣口輸送至旋轉(zhuǎn)填料床內(nèi)，經(jīng)過旋轉(zhuǎn)填料床旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的超重力反應(yīng)區(qū)與貧液及H2S洗滌泵送到的第二堿性洗滌液反應(yīng)，洗滌吸收煤氣中的H2S,凈化后的煤氣由旋轉(zhuǎn)填料床的出氣口輸送至外部設(shè)備；
[0039](4)由旋轉(zhuǎn)填料床吸收H2S后的富液自流到富液槽，再由富液循環(huán)泵送入噴射再生器，H2S反應(yīng)富液經(jīng)噴射再生器混合自吸空氣反應(yīng)后的富液在再生槽中進(jìn)一步反應(yīng)再生，再生后的貧液經(jīng)再生槽頂液位調(diào)節(jié)器自流到貧液及H2S洗滌槽，由貧液及H2S洗滌泵送入旋轉(zhuǎn)填料床循環(huán)洗滌；
[0040](5)脫硫富液再生反應(yīng)產(chǎn)生的硫泡沫由再生槽頂部的硫泡沫出口輸送至硫泡沫處理系統(tǒng)，生產(chǎn)生硫或硫磺；
[0041](6)隨著反應(yīng)的進(jìn)行，系統(tǒng)中的堿濃度不斷降低，通過第二堿液進(jìn)液管向貧液及H2S洗滌槽中加入第二堿性洗滌液。
[0042]步驟(3)中凈化后的煤氣輸送至外部設(shè)備，若需對(duì)凈化后的煤氣進(jìn)一步脫除C02，可采用吸附解析的方法去除。
[0043]所述第一堿性洗滌液為Na2C03、MgO、Ca (OH)2, 0&0)3或 NH 3H20。
[0044]所述第二堿性洗滌液為Na2CO3或NH 3H20。
[0045]本實(shí)用新型的有益效果是:提供一種煤氣脫硫裝置，利用三種氣體酸性、溶解性的差異，先用Na2C03或MgO等溶解性的堿性洗滌液在文丘里塔中快速洗滌煤氣中的SO 2，再由具有選擇性吸收洗滌能力的超重力床，以Na2C03或NH3H2O等為堿源，以濕式催化氧化法洗滌去除H2S,最終達(dá)到脫硫的目的。采用文丘里塔、旋轉(zhuǎn)填料床、噴射再生器