高效低壓降的幹法脫硫脫臭工藝的製作方法
2023-10-11 21:57:04
專利名稱：高效低壓降的幹法脫硫脫臭工藝的製作方法
技術領域：
本發明屬於環保及化工領域，涉及對於壓降要求較高的幹法固定床氣體反應及吸附的組 合工藝，特別適於冶金行業煤氣脫硫及石化行業廢氣脫臭的組合工藝。
本發明還適於天然氣、煉廠氣、液化石油氣、民用煤氣的幹法脫硫，以及精細化工、金 屬製品加工、陶瓷工業、玻璃工業、電子產品等行業的含硫氣體的淨化。
背景技術：
...
煤在乾餾或氣化的過程中產生煤氣，溫度達100(TC左右。在這樣的條件下，煤中的有機 硫受熱裂解轉化為硫化氫，與少量殘留的有機硫進入煤氣中。在煤氣進一步燃燒過程中，硫 化氫會變成二氧化硫，進入大氣中，導致酸雨的形成；另外，硫化氫還對輸氣管道及設備產 生嚴重腐蝕。因此，在煤氣進入管網前應該進行脫硫。
石化企業酸性水罐、冷焦水罐、鹼渣罐、鹼再生尾氣、汙油罐、汙水處理場的排入的廢 氣中含有硫化氫、有機硫(如硫醇、硫醚等)、氨及輕烴，由於具有令人噁心的臭氣，通常稱 為惡臭氣體。惡臭物質散發出來的臭氣波及範圍廣，對環境產生嚴重的影響，危害人們的身 體健康。隨著人們環保意識^加強，我國頒布了《惡臭汙染物排放標準》(GB14554-1993)， 規定了硫化氫、甲硫醇、甲硫醚、氨等9個控制項目及相應的採樣和監測分析方法。目前石 化行業排放的尾氣均需進行脫臭處理。
目前，氣體脫硫脫臭主要有溼法及幹法工藝。
溼法脫硫M用由鹼液、氧化劑、催化劑組成的混合溶劑作為吸收劑，目前應用最多的是 有機醇胺及氫氧化鈉溶劑。溶劑在吸收塔中循環吸收，適合處理大流量及高含硫氣體的脫硫， 溶劑可再生循環使用，總體運行成本較低。但溼法也存在著如下缺點①廢脫硫溶劑難處理， 存在二次汙染；②動設備較多，裝置投資高，設備維護工作量大；③工藝複雜，操作費用高; ④精度較低，脫後氣體硫含量通常大於100mg/m3，只適用於粗脫硫。
幹法脫硫指採用固體脫硫劑的固定床工藝，具有以下特點①精度高，氣體中硫可脫至 0.1mg/i^以下，適合於精脫硫；②工藝及設備簡單，投資小，操作維護方便；③運行成本低， 無需專人操作及維護，基本不消耗動力；④生產過程清潔環保；⑤沒有廢液排放，廢脫硫劑 易處理。但幹法也存在以下缺點①對原料要求高，需控制含水及烴等雜質含量，否則會堵 塞脫硫劑孔道，造成脫硫效率下降；②壓降較大，常需增壓措施；③脫硫反應放熱比溼法高， 通常需採取降溫措施；④如果廢脫硫劑無法處理將造成二次汙染及汙染物轉移。目前在脫巧充脫臭領域中，幹法工藝已得到大範圍應用，約佔40%以上，主要採用活性炭、 氧化鐵及氧化鋅脫硫劑，工藝主要有並聯和串聯兩種流程。串聯工藝的優點是可以提高每一 組或者每一臺反應塔的硫容，脫硫效率高，使其可保證出口氣體硫含量降至lmg/mS以下；而 且脫硫劑消耗量可比並聯操作降低25%-35%。中國發明專利CN 1068356A (高溫煤氣二步脫 硫法)公開了採用二級串聯的脫硫工藝，脫硫效率達99%，出口煤氣硫化氫小於lppm，但缺 點是系統壓降較大，能量損失高，經濟上不合理，不適於低壓降、大空速的工況條件。
採用並聯操作，系統阻力降低，通常壓降小於lkPa，但反應塔的穿透硫容較低，相比串 聯操作硫容降低1/4-1/3，造成脫硫運行成本上升，同時設備數量多，投資較大。中茵發明專 利CN 1217728C (採用多塔弁聯結構的幹法煙氣脫硫系統)中公開了 2塔或2塔以上並聯的 脫硫工藝，該工藝的一個優點是可有效降低煙氣阻力，但脫硫效率較低。
發明內容
本發明針對現有幹法脫硫脫臭工藝中串聯流程壓降高，並聯流程脫硫劑利用率低的缺點， 設計了一系列新穎的反應塔結構和流程，在脫硫脫臭過程中，通過管道和閥門的切換，實現 反應塔之間的並聯、串聯的組合操作，最大程度地降低壓降，提高脫硫劑的利用率。 1、下部及中部進氣，上部出氣的串並組合流程
為使脫硫劑能夠達到飽和硫容，將反應塔分成2層或多床層結構，每塔有2路或2路以 上的氣體進口，分別設置在反應塔的下部和中部，氣體出口設置在反應塔上部。採用3塔或 3塔以上組合流程，其中1塔備用，每臺反應塔的中部進口與進氣總管以及前一臺反應塔的 出口相連，通常在開工初期備用塔為最末端的反應塔，實現串並結合的組合脫硫工藝。
在實際操作時，可根據出口氣體含硫量選擇並聯或串流操作。開工初期，留1塔作為備 用塔，其他反應塔並聯操作，下部進氣，上部出氣；裝置運行後期，通過闊門控制反應塔的 進氣量隨反應塔的順序逐漸遞增，即靠近備用塔的反應塔流量最大，使其首先飽和。當靠近 備用塔的反應.i荅穿透時，進行切換操作，投用備用塔，並改為串聯操作，此時採用從下部或 中間進氣，中部或上部出氣，並將出氣口與備用塔的下部或中間進氣口串連，然後從備用塔 的中部或頂部出氣，使接近穿透的脫硫劑與新鮮脫硫劑串聯，最大限度地提高了每一反應塔 的工作硫容，延長了脫硫劑的使用壽命。
該工藝的優點是能夠在不增加系統壓降的情況下，使每塔脫硫劑均能達到飽和，提高了 脫硫劑的利用率，比全並聯流程節省20-30%脫硫劑，降低了運行成本；而且僅需l臺備用塔， 就能滿足切換要求，並實現不停車換劑。在串聯條件下，系統的床層壓降維持不變，節約了 能量消耗。通過閥門切換，可以實現脫硫劑始終在串聯的條件下運行。2、 中部進氣，上部及下部出氣的串並組合流程
反應塔採用2層或2層以上床層結構(通常為雙數)，2路或2路以上氣體出口，分別 設置在反應塔的上部和下部，氣體進口設置在反應塔中部。對於單臺塔，相當於2臺同樣直 徑的塔並聯使用，壓降可大幅度降低。採用3塔或3塔以上組合流程，其中1塔備用，每臺 反應塔的中部進口與總進氣管以及前一臺反應塔的上下部出口相連，通常在開工初期備用塔 為最末端的反應塔，實現串並結合的組合脫硫工藝。
相鄰的反應塔按遞增順序串聯，當第1塔飽和後，投用備用塔與前一塔串聯，同時更換 第1塔脫硫劑，並作為備用塔，以此類推，也可以通過控制出口閥門進行反應塔之間的並聯 操作。該組合工藝可保證每臺反應塔的最高硫容利用率。
3、 上部及下部進氣，中部出氣的串並組合流程 —-
反應塔採用2層或2層以上床層結構(通常為雙數)，2路或2路以上氣體進口，分別 設置在反應塔的上部及下部，氣體出口設置在反應塔中部。對於單臺塔，相當於2臺同樣直 徑的塔並聯使用，壓降可大幅度降低。採用3塔或3塔以上組合流程，其中1塔備用，每臺 反應塔的中部.出口與總出氣管以及後一臺反應塔的上下部進口相連，通常在開工初期備用塔 為最末端的反應塔，實現串並結合的組合脫硫工藝。
相鄰的反應塔按遞增順序串聯，當第1塔飽和後，投用備用塔與前一塔串聯，同時更換 第1塔脫硫劑，並作為備用塔，以此類推，也可以通過控制出口閥門進行反應塔之間的並聯 操作。該組合工藝可保證每臺反應塔的最高硫容利用率。
4、 徑向反應塔串聯組合流程
反應塔採用徑向床層結構，壓降可大幅度降低，採用3塔或3塔以上組合流程，l塔備 用，每臺反應塔的出口與總出氣管及後一臺反應塔的入口相連。通常在開工初期備用塔為最 末端的反應塔。相鄰的反應請按遞增順序串聯，當第l塔飽和後，投用備用塔與前一塔串聯， 同時更換第l塔脫硫劑，並作為備用塔，以此類推，也可以通過控制出口閥門進行反應塔之 間的並聯操作。該組合工藝可保證每臺脫硫脫臭塔的壓降最低，而且具有最高的硫容利用率。
圖l、下部及中部進氣，上部出氣的5塔串並組合流程示意圖 圖2、中部進氣，上部及下部出氣的3塔串並組合流程示意圖 圖3、上部及下部進氣，中部出氣的3塔串並組合流程示意圖 圖4、 3塔串並結合的徑向反應塔組合工藝流程示意圖
具體實施例方式
下面結合實施例對本發明的技術方案作進一步的詳細描述。以下實施例不構成對本發明 的限定。 實施例1:
如圖1所示，組合工藝採用4開1備5塔流程。
開工初期('塔1、塔2、塔3、塔4塔並聯，塔5備用，下部進氣，上部出氣。
隨著裝置的運行，下層脫硫劑首先飽和，合理控制4個塔的進氣量，使塔4先穿透，此 時塔4上部脫硫劑還有20 30%的硫容尚未利用。將塔4改為塔中部進氣，出口氣體引入備 用的塔5中部進氣，即塔4上層接近穿透的脫硫劑與塔5上層新鮮脫硫劑串聯。待塔4脫硫 劑全部飽和後，更換脫硫劑作為備用塔，同時將塔5改為下部進氣並與塔1、塔2、塔3並聯 操作流程。 、 ,
當塔3出口接近飽和後投用塔4，-並將塔3上層與塔4上層新鮮脫硫劑串聯，當塔3脫 硫劑完全飽和後，更換脫硫劑，並將塔4改為下部進氣並與塔1、塔2、塔5並聯。.
依此類推，按上述方法分別更換塔2及塔1脫硫劑，至此可將塔4、塔3、塔2、塔l的 脫硫劑全部更換完畢，完成第一個操作周期。
此流程在裝置運行後期採用接近飽和的脫硫劑與新鮮劑的串聯操作，不僅實現了不停車 換劑，而且保證了床層壓降不增加、出口硫化氫含量不超標。最大限度地提高了每一脫硫反 應塔的硫容，延長了脫硫劑的使用壽命，比全並聯流程節省20 30%脫硫劑，降低了運行成 本。採用兩個半塔串聯方案，保證了系統壓力降維持最低，並使系統壓力均衡。
實施例2:
如圖2所示，組合工藝採用2開1備的3塔流程。
反應塔採用2床層結構，氣體從中間進入由上下兩個出口排出，相當於2臺同樣直徑的 塔並聯使用。
開工初期，塔l、塔2串聯，塔3作為備用塔；當氣體出口硫含量接近穿透時，關閉塔l 進氣閥門，投用塔3，此時流程調整為塔2與塔3串聯，同時更換塔l脫硫劑，並作為備用 塔。當塔2脫硫劑穿透後更換脫硫劑，投用塔l，流程為塔3與塔1串聯，依此類推，直至 更換塔3脫硫劑，完成一個操作周期。 '
實施例3:
如圖4所示，組合工藝採用2開1備的3塔流程。反應塔採用2床層結構，氣體從上下兩個進口進入，由中間出口排出，相當於2臺同樣 直徑的塔並聯使用。
開工初期，塔l、塔2串聯，塔3作為備用塔；當氣體出口硫含量接近穿透時，關閉塔l 進氣閥門，投用塔3，此時流程調整為塔2與塔3串聯，同時更換塔l脫硫劑，並作為備用 塔。當塔2脫硫劑穿透後更換脫硫劑，投用塔l，流程為塔3與塔1串聯，依此類推，直至 更換塔3脫硫劑，完成一個操作周期。
實施例4:
如圖4所^，組合工藝採用2開1備的3塔流程。
反應塔採用徑向反應塔，氣體下進上出。開工初期，含硫氣體依次進入二塔串聯塔1及 塔2，塔3作為備用塔；當氣體出口硫含量接近穿透時，關閉塔l進氣閥門，投用塔3，此時 流程調整為塔2與塔3串聯，同時更換塔l脫硫劑，並作為備用塔。當塔2脫硫劑穿透後更 換脫硫劑，投用塔l，流程為塔3與塔1串聯，依此類推，直至更換塔3脫硫劑，完成一個 操作周期。
權利要求
1、低壓降的高效幹法脫硫脫臭組合工藝，包括將反應塔設置為多床層結構和徑向床層結構，通過管道和閥門的切換，實現串聯及並聯的組合操作，最大程度地降低壓降，提高脫硫劑的利用率。
2、 根據權利要求1所述的低壓降組合工藝，其特徵在於反應塔採用2層或2層以上床層結 構，2路或2路以上氣體進口，分別設置在反應塔的下部和中部，氣體出口設置在反應塔 上部。反應塔為3臺或3臺以上，每臺反應塔的中部進口與進氣總管以及前一臺反應塔的 出口相連，通過l臺備用反應塔實現並聯及串聯的組合操作。
3、 根據權利要求1所述的低壓降組合工藝，其特徵在於反應塔採用2層或2層以上床層結 構，2路或2路以上氣體出口，分別設置在反應塔的上部和下部，氣體進口設置在反應塔 中部。反應塔為3臺或3臺以上，每臺反應塔的中部進口與總進氣管以及前一臺反應塔的 上下部出口相連，通過l.臺備用反應塔實現並聯及串聯的組合操作。
4、 根據權利要求1所述的低壓降組合工藝，其特徵在於反應塔採用2層或2層以上床層結 構，2路或2路以上氣體進口，分別設置在反應塔的上部及下部，氣體出口設置在反應塔 中部。反應塔為3臺或3臺以上，每臺反應塔的中部出口與總出氣管以及後一臺反應塔的 上下部進d相連，通過l臺備用反應塔實現並聯及串聯的組合操作。
5、 根據權利要求1所述的低壓降組合工藝，其特徵在於反應塔採用徑向床層結構，反應塔 為3臺或3臺以上，每臺反應塔的出口與總出氣管及後一臺反應塔的入口相連，通過l臺 備用反應塔實現並聯及串聯的組合操作。
全文摘要
本發明涉及對於壓降要求較高的幹法固定床氣體反應及吸附的組合工藝，特別適於冶金行業煤氣脫硫及石化行業廢氣脫臭的組合工藝。針對現有幹法工藝中串聯流程壓降高，並聯流程脫硫劑利用率低的缺點，通過將反應塔設置為多床層結構和徑向床層結構，以及管道和閥門的切換，實現反應塔之間的串聯及並聯的組合操作，最大程度地降低壓降，提高脫硫劑的利用率。
文檔編號B01D53/48GK101574622SQ20081002545
公開日2009年11月11日 申請日期2008年5月5日 優先權日2008年5月5日
發明者松 韓 申請人:松 韓