變溫吸附脫除硫化氫的徑向錯流移動床反應器的製造方法
2023-05-29 10:06:36
變溫吸附脫除硫化氫的徑向錯流移動床反應器的製造方法
【專利摘要】本發明公開了一種變溫吸附脫除硫化氫的徑向錯流移動床反應器，所述反應器由上而下依次包括：下料段、反應段和出料段，所述下料段的下料結構保證了下料均勻；所述反應段均氣隔板的結構設置，保證進氣軸向與徑向的均勻分布，並降低進氣壓降；所述出料段的環形出料管及漏鬥出料結構，保證了下料均勻，克服了中心區顆粒下移速度大於器壁處顆粒下移速度的現象。本發明可用於脫除量大、濃度高的含硫化氫氣體，且具有下料均勻，連續運行穩定、節省設備投資與運行費用的優點。
【專利說明】變溫吸附脫除硫化氫的徑向錯流移動床反應器
【技術領域】
[0001]本發明涉及煙道廢氣綜合治理【技術領域】，尤其涉及一種變溫吸附脫除硫化氫的徑向錯流移動床反應器。
【背景技術】
[0002]近年來，以煤、石油和天然氣為原料生產氨、甲醇、甲烷化煤氣等產品時大多使用高效催化劑或貴金屬催化劑，原料氣中硫化物中毒是催化劑失活的主要原因，微量的硫化物包括硫化氫(H2S為0.1 X 10_6)就可使催化劑完全失去活性；另外，含硫化氫(H2S)的燃料氣燃燒後生成SO2，可形成酸雨，汙染環境，極易腐蝕金屬，堵塞管道等。因此，有效地從原料氣和燃料氣中脫除硫化氫(H2S)在化學工業中佔有很重要的地位。
[0003]迄今為止，脫硫工藝主要有幹法脫硫、溼法脫硫和生物法脫硫三大類，其中溼法脫硫劑的開發應用已經很普遍，工藝技術也較成熟，脫硫效率高，但在廢水後處理過程中存在著二次汙染、有機物毒性大、設備龐大、能耗大和成本高、硫回收和塔內硫堵等問題。幹法脫硫主要包括吸附法、膜分離法和低溫分離法等。幹法脫硫可以克服溼法脫硫的缺點，流程簡化、操作方便、設備簡單、成本低、負荷小，對無機硫與有機硫均有較高淨化度。同時，幹法吸附脫除硫化氫時還能回收我國需要進口的硫資源，實現經濟與環保的雙贏，目前已成為研究的熱點。
[0004]工業中硫化氫(H2S)的吸附器大多採用固定床，多個床切換保證工藝連續運行，該工藝隨著煙氣量的增大，設備增加，操作控制系統愈加複雜。由於工藝的限制導致吸附法一般用於量小、濃度低(H2S含量小於0.05X 10_6)的含硫化氫(H2S)氣體。米用移動床可克服此缺陷，但目前徑向移動床下料經常遇到下料不均現象、分流道均氣結構扇形筒易變形損壞的問題。
[0005]因此，本 申請人:致力於開發一種針對上述問題的變溫吸附脫除硫化氫的徑向錯流移動床反應器，可用於脫除量大、濃度高的含硫化氫(H2S)氣體，且下料均勻。
【發明內容】
[0006]鑑於上述現有技術存在的不足，本發明提出一種可用於脫除量大、濃度高的含硫化氫(H2S)氣體，且下料均勻的變溫吸附脫除硫化氫的徑向錯流移動床反應器。
[0007]本發明為達到上述目的，本發明提供的一種變溫吸附脫除硫化氫的徑向錯流移動床反應器，由上而下依次包括:用於輸入吸附劑顆粒的下料段，用於對煙氣進行處理的反應段，以及用於輸出吸附飽和的吸附劑顆粒的出料段。
[0008]所述下料段包括儲料罐、下料漏鬥結構和進料管。
[0009]所述反應段由外而內依次設置有器壁、進氣層、外詹森網、吸附劑顆粒層、內詹森網和中心管，所述器壁和外詹森網之間留有間隙形成所述進氣層。
[0010]所述器壁面向所述外詹森網的內側面上設置有若干條垂直滑槽，每條所述垂直滑槽沿所述器壁的內側面縱向延伸布置，在每條所述垂直滑槽上插設一均氣隔板，將所述進氣層分隔為多個分流道，且所述均氣隔板與所述外詹森網之間留有間隙。
[0011]所述出料段包括環形出料管和出料漏鬥結構。
[0012]作為本發明的進一步改進，所述環形出料管布置在所述吸附劑顆粒層底部上，並通過所述出料漏鬥結構匯集輸出。
[0013]作為本發明的進一步改進，所述反應段上部還設置有氧化空氣進口、增溼噴嘴和兩個相向設置的煙氣進口，所述氧化空氣進口和所述增溼噴嘴均導通連接至所述進氣層。
[0014]作為本發明的進一步改進，所述進料管數量為4-8個，均勻插設在所述吸附劑顆粒層頂部上。
[0015]作為本發明的進一步改進，所述吸附劑顆粒層內置的吸附劑顆粒為活性炭、活性半焦、改性活性炭和/或改性活性半焦。
[0016]本發明的變溫吸附脫除硫化氫的徑向錯流移動床反應器的有益效果如下:
[0017]①有效實現硫化氫(H2S)的脫除；
[0018]②可處理較大煙氣量硫化氫(H2S)的脫除；
[0019]③吸附劑顆粒層下料均勻，僅需一個下料口控制節點；
[0020]④分流道煙氣均布結構簡單，不易變形損壞，徑向煙氣均布效果明顯，易加工和安裝，還可降低反應器穿孔壓降；
[0021]⑤氧化空氣進口的設計與布置，煙氣、氧化空氣混合均勻，有效提高硫化氫(H2S)的脫除效率；
[0022]⑥連續運行穩定、節省設備投資與運行費用。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023]圖1為本發明的變溫吸附脫除硫化氫的徑向錯流移動床反應器的結構示意圖。
[0024]圖2為圖1中的A-A剖面結構示意圖。
[0025]圖3為圖1中的B-B剖面結構示意圖。
[0026]圖4為圖1中的C-C剖面結構示意圖。
[0027]圖5為圖1中的D-D剖面結構示意圖。
[0028]圖中主要組件符號說明:
[0029]下料段100，儲料罐110，下料漏鬥結構120，進料管130，反應段200，器壁210，垂直滑槽211，均氣隔板212，進氣層220，分流道221，外詹森網230，吸附劑顆粒層240，內詹森網250，中心管260，集流道261，煙氣出口 262，煙氣進口 270，氧化空氣進口 280，增溼噴嘴290，出料段300，環形出料管310，出料漏鬥結構320，出料口 321。
【具體實施方式】
[0030]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0031]圖1為本發明的變溫吸附脫除硫化氫的徑向錯流移動床反應器的結構示意圖。如圖1所示，本實施例提出的一種變溫吸附脫除硫化氫的徑向錯流移動床反應器，由上而下依次包括:用於輸入吸附劑顆粒的下料段100，用於對煙氣進行處理的反應段200，以及用於輸出吸附飽和的吸附劑顆粒的出料段300 ;下料段100連接反應段200，反應段200連接下料段100，下料段100將吸附劑顆粒輸入反應段200對經過的煙氣進行吸附，最後由出料段300將吸附飽和的吸附劑顆粒進行輸出。
[0032]結合圖4所示，反應段200由外而內依次設置有器壁210、進氣層220、外詹森網230、吸附劑顆粒層240、內詹森網250和中心管260，器壁210和外詹森網230之間留有間隙形成進氣層220，反應段200上部設置有煙氣進口 270，煙氣進口 270導通連接至進氣層220，煙氣由煙氣進口 270進入進氣層220內，依次透過外詹森網230、吸附劑顆粒層240和內詹森網250，最後進入中心管260進行輸出。
[0033]如圖1和圖4所示，本實施例的器壁210面向外詹森網230的內側面上設置有20條垂直滑槽211，每條垂直滑槽211沿器壁210的內側面縱向延伸布置，在每條垂直滑槽211上插設一均氣隔板212，將進氣層220分隔為20條分流道221，且均氣隔板212與外詹森網230之間留有間隙(參見圖4所示)，以便更好的平衡徑向氣體分布。
[0034]如圖1和圖3所示，本實施例的煙氣進口 270為兩個，兩煙氣進口 270為相向設置，呈雙口對衝結構。此外，在反應段200上部還設置有氧化空氣進口 280和增溼噴嘴290，氧化空氣進口 280和增溼噴嘴290均導通連接至進氣層220。示例性的，增溼噴嘴290數量為2個，呈90°間隔設置。
[0035]如圖1和圖2所示，本實施例的下料段100包括儲料罐110、下料漏鬥結構120和進料管130，儲料罐110通過下料漏鬥結構120和進料管130導通連接至吸附劑顆粒層240。示例性的，本實施例的進料管130數量為4個，如圖2所示，均勻插設在吸附劑顆粒層240頂部上。其中，吸附劑顆粒層240內置的吸附劑顆粒可根據需要選用活性炭、活性半焦、改性活性炭和/或改性活性半焦的一種或幾種組合使用，此處不再贅述。
[0036]如圖1和圖5所示，本實施例的出料段300包括環形出料管310和出料漏鬥結構320，環形出料管310布置在吸附劑顆粒層240底部上，並通過出料漏鬥結構320匯集輸出，由出料漏鬥結構320的出料口 321進行輸出，方便與後續物料輸送裝置的連接。
[0037]當然了，在其他具體實施例中，下料段和出料段的具體結構可根據實際需要進行調整，如下料段的進料管的數量可以為5-8根等其他數量，此處不再贅述。
[0038]具體的，工作人員可採用本實施例的變溫吸附脫除硫化氫的徑向錯流移動床反應器進行煙氣處理的變溫吸附脫除硫化氫方法，包括如下步驟:
[0039]I)所述吸附劑顆粒從儲料罐110內經進料管130進入吸附劑顆粒層240內，在重力作用下向下緩慢移動，脫除煙氣中的硫化氫；脫硫後吸附飽和的吸附劑顆粒在重力的作用下繼續向下移動，經出料段300排出，進入後續的輸送系統至再生塔進行再生，吸附劑顆粒回收的高濃度硫化氫(H2S)可用於CLAUS裝置製備硫磺。
[0040]2)所述煙氣通過煙氣進口 270進入進氣層220，然後通過吸附劑顆粒層作向心運動，進行煙氣脫硫，煙氣脫硫淨化後從中心管260匯集輸出。
[0041]具體的，吸附劑顆粒可根據實際情況選用活性炭、活性半焦、改性活性炭和/或改性活性半焦。其中，改性活性炭或改性活性半焦(蘭炭)可選擇浸潰K2C03、Na2C03、K0H、Na0H、金屬及金屬氧化物等。
[0042]本實施例的變溫吸附脫除硫化氫的徑向錯流移動床反應器可用於氨、甲醇、甲烷化煤氣生產、燃煤鍋爐、石油開採的脫硫化氫(H2S)煙氣淨化領域。示例性的，設計處理煙氣量5.0X 105m3/h，視情況採用I個反應器單塔處理或採用多反應器並聯進行處理，設計煙氣空速500~200(?'煙氣組分中硫化氫(H2S)體積分數為10~2000 X 10'還含有部分有毒重金屬離子汞、鎘等，有害煙塵。吸附溫度在20~200°C ;所用吸附劑顆粒為性能合格、經濟實惠的活性炭、活性半焦(蘭炭)或改性的活性炭和改性的活性半焦(蘭炭)。通過反應器，脫除煙氣中的硫化氫(H2S),回收的高濃度硫化氫(H2S)可用於CLAUS裝置製備硫磺。
[0043]設計兩種工況:工況I為煙氣空速80(?'工況2為煙氣空速150(?'此時吸附溫度、設計參數和吸附劑顆粒裝填量均與實施例同；但是工況2反應器中吸附劑顆粒裝填量增加2倍，反應器體積增加2倍，或在兩個相當於原反應器體積0.9倍的反應器內聯合處理。
[0044]從排放源排出的煙氣，經過煙囪和引風機後，視吸附劑種類調整溫度，如吸附劑顆粒為活性炭或活性半焦(蘭炭)，把溫度經過調節控制到80~150°C的溫度範圍後進入反應器；還需要視情況增溼，如煙氣中水蒸氣體積分數低於2%，則通過增溼噴嘴將煙氣中的水蒸氣體積分數增大到2~10%的範圍；吸附劑顆粒為改性的活性炭或改性活性半焦(蘭炭)，把溫度經過調節控制到20~100°C的溫度範圍後進入反應器。
[0045]煙氣通過對衝的兩個煙氣進口 270進入反應段內，如煙氣中氧氣體積分數低於2%，則通過氧化空氣進口 280將煙氣中的氧氣體積分數增大到2~5%的範圍；煙氣氧氣混合後，向下進入分流道221，均氣隔板212促使煙氣徑直向下流動，由於均氣隔板212與外詹森網230的間隙，又促使不同隔板間的不同煙氣量進行重新均布；之後，煙氣通過外詹森網230向心運動，進入吸附劑顆粒層240，在煙氣中存在氧氣的條件以及適宜的溫度和空速條件下，煙氣中的硫化氫(H2S)發生催化氧化反應，生成單質硫(S)附著在吸附劑的微孔內,硫化氫(H2S)被除去；煙氣進一步經過其餘內構件，進入中心管260的流道內，在中心管260的集流道261內進一步向上流動，從煙氣出口 262排出，經過煙氣引風機(圖中未示出)，排入大氣；脫硫化氫率與不同的工況、操作條件以及使用的吸附劑的種類有關，採用本實施例的徑向錯流移動床吸附反應器及方法，期望值為脫硫化氫率不低於95%。硫化氫(H2S)排放濃度可滿足國家標準規定< 0.02mg/Lo`
[0046]吸附劑顆粒從儲料罐110內經過四個下料漏鬥結構120自由下落，經過四個均布的進料管130進入吸附劑顆粒層240內，在重力作用下向下緩慢移動，脫除煙氣中的硫化氫(H2S);脫硫後吸附飽和的吸附劑顆粒在重力的作用下繼續向下移動，通過吸附劑顆粒層240底部的環形出料管310和下料漏鬥結構120，經出料口 321排出，進入後續的輸送系統並輸送到脫附再生塔進行再生，回收的高濃度硫化氫(H2S)可用於CLAUS裝置製備硫磺。
[0047]由上可見，本實施例下料段的下料結構保證了下料均勻；所述反應段均氣隔板的結構設置，保證進氣軸向與徑向的均勻分布，並降低進氣壓降；所述出料段的環形出料管及漏鬥出料結構，保證了下料均勻，克服了中心區顆粒下移速度大於器壁處顆粒下移速度的現象，可用於脫除量大、濃度高的含硫化氫氣體，具有下料均勻，連續運行穩定、節省設備投資與運行費用的優點。
[0048]以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。
【權利要求】
1.一種變溫吸附脫除硫化氫的徑向錯流移動床反應器，其特徵在於:由上而下依次包括:用於輸入吸附劑顆粒的下料段，用於對煙氣進行處理的反應段，以及用於輸出吸附飽和的吸附劑顆粒的出料段； 所述下料段包括儲料罐、下料漏鬥結構和進料管； 所述反應段由外而內依次設置有器壁、進氣層、外詹森網、吸附劑顆粒層、內詹森網和中心管，所述器壁和外詹森網之間留有間隙形成所述進氣層； 所述器壁面向所述外詹森網的內側面上設置有若干條垂直滑槽，每條所述垂直滑槽沿所述器壁的內側面縱向延伸布置，在每條所述垂直滑槽上插設一均氣隔板，將所述進氣層分隔為多個分流道，且所述均氣隔板與所述外詹森網之間留有間隙； 所述出料段包括環形出料管和出料漏鬥結構。
2.如權利要求1所述的變溫吸附脫除硫化氫的徑向錯流移動床反應器，其特徵在於:所述環形出料管布置在所述吸附劑顆粒層底部上，並通過所述出料漏鬥結構匯集輸出。
3.如權利要求1所述的變溫吸附脫除硫化氫的徑向錯流移動床反應器，其特徵在於:所述反應段上部還設置有氧化空氣進口、增溼噴嘴和兩個相向設置的煙氣進口，所述氧化空氣進口和所述增溼噴嘴均導通連接至所述進氣層。
4.如權利要求1所述的變溫吸附脫除硫化氫的徑向錯流移動床反應器，其特徵在於:所述進料管數量為4-8個，均勻插設在所述吸附劑顆粒層頂部上。
5.如權利要求1所述的變溫吸附脫除硫化氫的徑向錯流移動床反應器，其特徵在於:所述吸附劑顆粒層內置的吸附劑顆粒為活性炭、活性半焦、改性活性炭和/或改性活性半焦。
【文檔編號】B01D53/08GK103768892SQ201410069774
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2014年2月27日 優先權日:2014年2月27日
【發明者】高繼賢, 李靜, 閻冬 申請人:上海龍淨環保科技工程有限公司