一種焦爐煤氣脫硫工藝及裝置製造方法

2023-05-27 06:04:46

一種焦爐煤氣脫硫工藝及裝置製造方法
【專利摘要】本發明公開了一種焦爐煤氣脫硫工藝及裝置，氮氣與高溫焦炭換熱後進入一次除塵器、1#餘熱鍋爐後進入再生塔再生飽和活性炭，再去2#餘熱鍋爐、二次除塵器和循環風機，氮氣加壓後分別進入幹熄爐和再生塔冷卻紅焦與活性炭，形成氣體循環；焦爐煤氣加壓後進入吸收塔用活性炭脫硫後去管網，飽和活性炭通過鏈式運輸機進入再生塔解吸後循環使用，1#餘熱鍋爐出來的氮氣在再生塔換熱器加熱飽和活性炭，解吸出氣態硫，換熱後的部分氮氣作為載氣強制輸送含硫氣體去固態硫沉澱池回收副產品硫。本聯產工藝具有投資小、節能環保、脫硫效率高、再生效率高、沒有二次汙染的優點。
【專利說明】一種焦爐煤氣脫硫工藝及裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種焦爐煤氣脫硫工藝及裝置，具體涉及一種幹熄焦餘熱利用與焦爐煤氣活性炭脫硫聯合生產工藝及裝置。
【背景技術】
[0002]煉焦是由煤炭經過乾餾製得焦炭的過程，該過程是煤炭化學工業的一個重要工藝。在煤炭制焦炭的過程中，需要對高溫焦炭(俗稱紅焦)進行降溫，從而將紅焦冷卻到便於運輸和儲存的溫度。將紅焦冷卻到便於運輸和貯存溫度的操作過程稱為熄焦。焦爐煤氣是在煤炭煉焦過程中產生的煤熱解氣態產物，煤炭中硫在高溫下生成硫化物，隨焦爐煤氣一起進入管道，不僅會對用戶設備材質造成腐蝕和對環境造成汙染，而且當用做合成氣時還會使催化劑中毒。
[0003]溼熄焦法是直接利用水澆灑在高溫紅焦上降溫的一種方法，該方法工藝簡單，投資少，但不能回收焦炭顯熱，對環境汙染較大。幹熄焦法是相對於溼熄焦法而言的以惰性氣體為熱載體，由循環風機將冷的循環氣體送入紅焦冷卻室冷卻高溫焦炭，吸收焦炭熱量後的循環熱氣導入廢熱鍋爐回收熱量，產生蒸汽。循環氣體冷卻、除塵後，再經風機返回冷卻室，如此循環將紅焦冷卻至250 V以下排出。與溼熄焦法相比，幹熄焦法存在以下好處:回收紅焦顯熱、減少環境汙染物排放和改善焦炭質量。隨著能源危機以及對環境保護的日益重視，幹熄焦法具有更好的發展前景。
[0004]現在焦化 廠煤氣脫硫主要用溼法脫硫，在選用反應活性好硫容高的脫硫劑的前提下，幹法脫硫效率比溼法脫硫高，現階段對於一些對煤氣中的H2S比較敏感的行業，利用溼法脫硫先將煤氣中的大部分H2S脫除，然後，再利用幹法脫硫對煤氣中的H2S進行精脫。活性炭脫硫主要是利用活性炭的催化和吸附作用，活性炭的催化活性很強，煤氣中的H2S在活性炭的催化作用下，與煤氣中少量的O2發生氧化反應，反應生成的單質S吸附於活性炭表面。當活性炭脫硫劑吸附達到飽和時，必須進行再生。傳統做法是用45(T500°C左右的過熱蒸汽對活性炭脫硫劑進行再生，當脫硫劑溫度提高到一定程度時，單質硫便從活性炭中析出，析出的硫流入硫回收池，水冷後形成固態硫。脫硫劑再生使用的過熱蒸汽不易獲得，而且再生效果很難達到要求，實際做法是更換新的活性炭。
[0005]從長遠看，幹熄焦生產與焦爐煤氣深度脫硫是現在焦化企業必須完成的環保節能項目。

【發明內容】

[0006]本發明的目的在於提出一種適合現代焦化企業的幹熄焦餘熱利用與焦爐煤氣活性炭脫硫聯合生產工藝。
[0007]本發明是採用以下技術方案實現的:
一種焦爐煤氣脫硫工藝，其特徵在於，包括幹熄焦餘熱利用與焦爐煤氣活性炭脫硫，
(I)幹熄焦餘熱利用:高溫焦炭與氮氣在幹熄爐中接觸換熱後去焦炭運輸皮帶，高溫氮氣依次通過一次除塵器除塵、1#餘熱鍋爐換熱後，進入焦爐煤氣脫硫工段中的再生塔換熱器加熱飽和活性炭，換熱後的氮氣再到2#餘熱鍋爐加熱除氧除鹽水，再到二次除塵器除塵，再經過氮氣循環風機加壓，一部分氮氣去幹熄焦爐繼續換熱，一部分氮氣去再生塔冷卻器冷卻淨活性炭，換熱後的氮氣再回到2#餘熱鍋爐、二次除塵器、循環風機循環使用；
(2)焦爐煤氣活性炭脫硫:含硫焦爐煤氣用加壓機加壓後，進入吸收塔與活性炭逆流接觸脫硫，脫硫後的淨焦煤氣進入管網；活性炭從吸收塔頂部進入，吸收硫後從塔底出來，經過第一鏈式運輸機送往再生塔再生後，從再生塔底出來到第二鏈式運輸機上送往吸收塔循環使用；再生塔中氮氣在上部的換熱器中加熱飽和活性炭解析硫，在再生塔下部冷卻淨活性炭，並作為載氣輸送氣態硫去固態硫沉澱池回收。
[0008]進一步地，上述方案具體包括以下步驟:
(I) 10000C的紅焦(高溫焦炭)從幹熄爐頂部進入，80°C的氮氣從幹熄爐下部進入，逆流換熱後焦炭降溫到200°C，從幹熄爐底部到焦炭運輸皮帶上，氮氣升溫到950°C從幹熄爐氮氣通道去往一次除塵器除塵，再去1#餘熱鍋爐回收熱量，降溫到500°C後進入焦爐煤氣脫硫工段再生塔，1#餘熱鍋爐過熱蒸汽溫度達到540°C後去發電。
[0009](2) 500°C氮氣進入焦爐煤氣脫硫工段再生塔換熱器，加熱飽和活性炭後，去2#餘熱鍋爐加熱除氧除鹽水，然後經二次除塵器除塵，進入循環風機加壓；除氧除鹽水加熱後變為蒸汽進入1#餘熱鍋爐。
[0010](3)循環風機出來的氮氣溫度約為80-100?，一部分氮氣去往幹熄爐冷卻焦炭，一部分氮氣去往再生塔冷卻器冷卻淨活性炭，這部分氮氣升溫後與加熱段出來的氮氣匯合，去2#餘熱鍋爐加熱除氧除鹽水，經過二次除塵器除塵，進入循環風機加壓循環。
[0011](4)含硫焦爐煤氣經過加壓機加壓到15~20kPa，從下部入口管進入到吸收塔，H2S在活性炭催化作用下氧化成S，被活性 炭吸附，從吸收塔上部出口管進入到煤氣管網。
[0012](5)淨活性炭用鏈式運輸機輸送到吸收塔頂部，通過頂部入口的雙層旋轉卸料閥分配到塔內活性炭移動床，C與H2S反應生成S吸附在活性炭上，飽和活性炭從塔底部出口的雙層旋轉卸料閥出來，到第一鏈式運輸機上。
[0013](6)飽和活性炭通過第一鏈式運輸機輸送到再生塔頂部，依次經過再生塔入口雙層旋轉卸料閥、進料倉、進料分配器、換熱器、氣固分離器、冷卻器、出料倉和出口雙層旋轉卸料閥。在換熱器中被高溫氮氣加熱到460度，在氣固分離器中解析出氣態硫，在冷卻器中被低溫氮氣冷卻到120度以下，通過鏈式運輸機輸送回吸收塔。
[0014](7)從再生塔出來的循環用活性炭，在進入吸收塔之前將小顆粒的炭粉利用振動篩排出，並用活性炭倉補充新的活性炭。
[0015](8)出1#餘熱鍋爐的氮氣從再生塔換熱器下部入口進入，與飽和活性炭管壁逆流換熱，換熱後的氮氣經循環風機後，部分氮氣從再生塔冷卻器下部入口進入，與淨活性炭管壁逆流換熱，換熱後的氮氣大部分通過管道進入2#餘熱鍋爐，小部分通過氮氣出口的雙層風帽進入進料分配器保證塔內正壓與無氧狀態，並作為載氣強制輸送含硫氣體去固態硫沉澱池。管網氮氣補充損耗的氮氣。
[0016](9)固態硫沉澱池中的硫經水冷卻成固體硫回收利用。
[0017]本發明還提供了一種上述工藝的幹熄焦餘熱利用與焦爐煤氣活性炭脫硫聯合生產裝置，其特徵在於:該裝置由余熱利用裝置和煤氣脫硫裝置組成；餘熱利用裝置包括幹熄爐、一次回收裝置、二次回收裝置、鍋爐發電裝置；煤氣脫硫裝置包括活性炭脫硫裝置、輸送裝置和硫再生裝置；其中，一次回收裝置包括一次除塵器、1#餘熱鍋爐，二次回收裝置包括二次除塵器、2#餘熱鍋爐、循環風機；鍋爐發電裝置包括除氧除鹽水管道、2#餘熱鍋爐、1#餘熱鍋爐、過熱蒸汽管道與發電機組管道；活性炭脫硫裝置包括煤氣加壓機、吸收塔與煤氣管網用管道；輸送裝置包括活性炭倉、振動篩、第一鏈式運輸機和第二鏈式運輸機；硫再生裝置包括再生塔與固態硫沉澱池，再生塔上部的換熱器和下部的冷卻器與氮氣管道連接，通過氮氣換熱。
[0018]吸收塔與再生塔的雙層旋轉卸料閥保證活性炭下落的均衡，以及煤氣和氮氣的不外洩。
[0019]一次除塵器採用重力除塵，二次除塵器採用布袋除塵。
[0020]本發明幹熄焦餘熱利用與焦爐煤氣活性炭脫硫聯合生產工藝，適合現代焦化企業的環保節能要求，具有如下優點:
(1)兩種工藝聯合使用，可以共用一些設備、場地，投資小；
(2)焦炭的熱量直接用於活性炭的再生供熱，而且再生後的熱量回收利用，更節能環
保;
(3)脫硫效率高，一次脫硫即可滿足對硫要求高的用戶的需求；
(4)脫硫劑採用活性炭，價格低廉，機械強度高；
(5)廢棄物為破碎的活性炭，可以回收利用，二次汙染少；硫的再生與活性炭的回收在再生塔中同時進行，成本低，效率高；
(6)終產品為電能與純的固態硫，易於利用和運輸，經濟價值可觀；
(7)工藝簡單，運行穩定，連續性好，適用範圍廣設備無腐蝕。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為本發明焦爐煤氣脫硫工藝流程圖。
[0022]圖中I為紅焦，2為焦炭輸送皮帶，3為氮氣管網，4為幹熄爐，5為一次除塵器，6為1#餘熱鍋爐，7為發電機組，8為循環風機，9為二次除塵器，10為2#餘熱鍋爐，11為除氧除鹽水，12為焦爐煤氣管網，13為含硫焦爐煤氣，14為煤氣加壓機，15為吸收塔，16為活性炭倉，17為再生塔，18為換熱器，19為冷卻器，20為振動篩，21為灰倉，22為固態硫沉澱池，23為成品硫，24為第一鏈式運輸機,25為第二鏈式運輸機。
【具體實施方式】
[0023]下面通過實施例來進一步說明本發明，但不局限於以下實施例。
[0024]實施例:
本發明的工藝流程圖如圖1所示。
[0025]具體工作過程如下:
焦炭的處理:裝滿紅焦I的焦罐由帶驅動的運載車運至提升井架底部。提升機將焦罐提升並送至幹熄爐爐頂，通過帶布料器的裝入裝置將焦炭裝入幹熄爐4內。在幹熄爐4中焦炭與氮氣直接進行熱交換，焦炭被冷卻至平均200°C以下，經排焦裝置卸到焦炭輸送皮帶2上，然後送往焦處理系統。[0026]餘熱利用:(I)幹熄爐4內的氮氣加熱至950°C，進入一次除塵器5，一次除塵器5採用重力除塵，再進入1#餘熱鍋爐6加熱蒸汽，溫度降至500°C時通往脫硫工段再生塔換熱器18，加熱飽和活性炭至460°C，氮氣溫度降至200°C，然後進入2#餘熱鍋爐10加熱除鹽除氧水11，溫度降至120°C，再進入二次除塵器9，二次除塵器9採用布袋除塵，過濾焦粉後進入循環風機8加壓，循環風機8採用離心風機；(2)加壓後的氮氣一部分進入幹熄爐4參與循環，一部分進入再生塔17下部的冷卻器19冷卻淨活性炭，再生塔17出來的氮氣溫度達到400°C以上，進入2#餘熱鍋爐10加熱除鹽除氧水11，再去二次除塵器9除塵、循環風機8加壓，形成循環，回收活性炭的熱量。(3)除氧除鹽水11依次進入2#餘熱鍋爐10與1#餘熱鍋爐6，加熱成540°C的過熱蒸汽，去發電機組7發電。
[0027]煤氣脫硫:(1)活性炭脫硫:含硫焦爐煤氣13經過電捕焦油器除焦油後，經過煤氣加壓機14加壓到15kPa，通過管道進入到吸收塔15下部，淨活性炭被鏈式運輸機送到吸收塔15頂部，經過雙層旋轉卸料閥進入到吸收塔15內部活性炭床，活性炭床由下部的輥式給料器控制下降速度，煤氣與活性炭逆流接觸，硫化物在活性炭催化作用下氧化成S，吸附在活性炭上，淨焦煤氣通過上部的出口管道進入焦爐煤氣管網12 ;在吸收塔15內設置進出口多孔板，使煙氣流速均勻，提高淨化效率，活性炭床由入口和出口格柵及隔離板組成，這些格柵是經過特殊設計的，以便於防止被大顆粒和炭粉所塞滿，便於高效的脫硫。
[0028](2)活性炭的循環利用:飽和活性炭從吸收塔15底部雙層旋轉卸料閥出來，掉落到第一鏈式運輸機24上，通過第一鏈式運輸機24輸送到再生塔17的頂部，從頂部雙層旋轉卸料閥進入再生塔17，依次經過入口雙層旋轉卸料閥、進料倉、進料分配器、換熱器、氣固分離器、冷卻器、出料倉和出口雙層旋轉卸料閥。飽和活性炭在換熱器18中被高溫氮氣加熱到460°C，在氣固分離器中解析出氣態硫，由氮氣通過帶電加熱的管道帶往固態硫沉澱池22，氮氣與硫分別回收利用。淨活性炭在冷卻器19中被低溫氮氣冷卻到150°C以下，通過出口雙層旋轉卸料閥掉落到第二鏈式運輸機25，經過振動篩20過濾後輸送回吸收塔15，振動篩20過濾的活性炭粉末顆 粒進入灰倉21。中途用活性炭倉16補充新的活性炭。
[0029](3)氮氣的循環利用:1#餘熱鍋爐6出來的氮氣由再生塔換熱器18氮氣入口進入，與飽和活性炭管壁逆流換熱，氮氣由500°C降為200°C，從換熱器18上部出口進入2#餘熱鍋爐10 ;循環風機8出來的部分氮氣由再生塔冷卻器19氮氣入口進入，與淨活性炭管壁逆流換熱，氮氣由80°C升為450°C，從冷卻器上部出口進入2#餘熱鍋爐10 ;再生器中部分氮氣通過塔內氮氣出口與雙層風帽進入進料分配器保證塔內正壓與無氧狀態，並作為載氣強制輸送含硫氣體去固態硫沉澱池22。氮氣管網3補充損耗的氮氣。
[0030](4)硫的回收:在固態硫沉澱池22中，氣態硫經水冷卻變成固體塊狀硫橫沉於池的底部，最終得到成品硫23。
[0031]本發明可採用專利號為ZL201210079753.7的「一種脫硫活性炭再生塔及再生方法」專利中的再生塔來實現硫再生的工藝。再生塔自上而下包括進料倉、進料分配器、換熱器、氣固分離器、冷卻器、出料倉。進料分配器布置分配板；換熱器設置活性炭管道、上下管板、換熱器上部低溫氮氣出口、換熱器下部氮氣煙氣進口、上管板的氮氣出口與雙層風帽；氣固分離器設置活性炭管道、管板、解吸氣出口 ；冷卻器設置活性炭管道、上下管板、冷卻器上部氮氣出口、下部氮氣進口、下管板的氮氣出口與雙層風帽。再生塔能實現再生活性炭、回收硫的功能。活性炭循環使用，是幹法活性炭脫硫大規模推廣的關鍵所在。
【權利要求】
1.一種焦爐煤氣脫硫工藝，其特徵在於，包括幹熄焦餘熱利用與焦爐煤氣活性炭脫硫， (1)幹熄焦餘熱利用:高溫焦炭與氮氣在幹熄爐中接觸換熱後去焦炭運輸皮帶，高溫氮氣依次通過一次除塵器除塵、1#餘熱鍋爐換熱後，進入焦爐煤氣脫硫工段中的再生塔換熱器加熱飽和活性炭，換熱後的氮氣再到2#餘熱鍋爐加熱除氧除鹽水，再到二次除塵器除塵，再經過氮氣循環風機加壓，一部分氮氣去幹熄焦爐繼續換熱，一部分氮氣去再生塔冷卻器冷卻淨活性炭，換熱後的氮氣再回到2#餘熱鍋爐、二次除塵器、循環風機循環使用； (2)焦爐煤氣活性炭脫硫:含硫焦爐煤氣用加壓機加壓後，進入吸收塔與活性炭逆流接觸脫硫，脫硫後的淨焦煤氣進入管網；活性炭從吸收塔頂部進入，吸收硫後從塔底出來，經過第一鏈式運輸機送往再生塔再生後，從再生塔底出來到第二鏈式運輸機上送往吸收塔循環使用；再生塔中氮氣在上部的換熱器中加熱飽和活性炭解析硫，在再生塔下部冷卻淨活性炭，並作為載氣輸送氣態硫去固態硫沉澱池回收。
2.根據權利要求1所述的焦爐煤氣脫硫工藝，其特徵在於，包括以下步驟: (1)10000C的高溫焦炭從幹熄爐頂部進入，80°C的氮氣從幹熄爐下部進入，逆流換熱後焦炭降溫到200°C，從幹熄爐底部到焦炭運輸皮帶上，氮氣升溫到950°C從幹熄爐氮氣通道去往一次除塵器除塵，再去1#餘熱鍋爐回收熱量，降溫到500°C後進入焦爐煤氣脫硫工段再生塔，1#餘熱鍋爐過熱蒸汽溫度達到540°C後去發電； (2)50(TC氮氣進入焦爐煤氣脫硫工段再生塔換熱器，加熱飽和活性炭後，去2#餘熱鍋爐加熱除氧除鹽水，然後經二次除塵器除塵，進入循環風機加壓；除氧除鹽水加熱後變為蒸汽進入1#餘熱鍋爐； (3)循環風機出來的氮氣溫度約為80-100?，一部分氮氣去往幹熄爐冷卻焦炭，一部分氮氣去往再生塔冷卻器冷卻淨活性炭，這部分氮氣升溫後與加熱段出來的氮氣匯合，去2#餘熱鍋爐加熱除氧除鹽水，經過二次除塵器除塵，進入循環風機加壓循環； (4)含硫焦爐煤氣經過加壓機加壓到15~20kPa，從下部入口管進入到吸收塔，H2S在活性炭催化作用下氧化成S，被活性炭吸附，從吸收塔上部出口管進入到煤氣管網； (5)淨活性炭用鏈式運輸機輸送到吸收塔頂部，通過頂部入口的雙層旋轉卸料閥分配到塔內活性炭移動床，C與H2S反應生成S吸附在活性炭上，飽和活性炭從塔底部出口的雙層旋轉卸料閥出來，到第一鏈式運輸機上； (6)飽和活性炭通過第一鏈式運輸機輸送到再生塔頂部，依次經過再生塔入口雙層旋轉卸料閥、進料倉、進料分配器、換熱器、氣固分離器、冷卻器、出料倉和出口雙層旋轉卸料閥；在換熱器中被高溫氮氣加熱到460度，在氣固分離器中解析出氣態硫，在冷卻器中被低溫氮氣冷卻到120度以下，通過鏈式運輸機輸送回吸收塔； (7)從再生塔出來的循環用活性炭，在進入吸收塔之前將小顆粒的炭粉利用振動篩排出，並用活性炭倉補充新的活性炭； (8)出1#餘熱鍋爐的氮氣從再生塔換熱器下部入口進入，與飽和活性炭管壁逆流換熱，換熱後的氮氣經循環風機後，部分氮氣從再生塔冷卻器下部入口進入，與淨活性炭管壁逆流換熱，換熱後的氮氣大部分通過管道進入2#餘熱鍋爐，小部分通過氮氣出口的雙層風帽進入進料分配器保證塔內正壓與無氧狀態，並作為載氣強制輸送含硫氣體去固態硫沉澱池； 管網氮氣補充損耗的氮氣；(9)固態硫沉澱池中的硫經水冷卻成固體硫回收利用。
3.一種焦爐煤氣脫硫裝置，其特徵在於:該裝置由余熱利用裝置和煤氣脫硫裝置組成；餘熱利用裝置包括幹熄爐、一次回收裝置、二次回收裝置、鍋爐發電裝置；煤氣脫硫裝置包括活性炭脫硫裝置、輸送裝置和硫再生裝置；其中，一次回收裝置包括一次除塵器、1#餘熱鍋爐，二次回收裝置包括二次除塵器、2#餘熱鍋爐、循環風機；鍋爐發電裝置包括除氧除鹽水管道、2#餘熱鍋爐、1#餘熱鍋爐、過熱蒸汽管道與發電機組管道；活性炭脫硫裝置包括煤氣加壓機、吸收塔與 煤氣管網用管道；輸送裝置包括活性炭倉、振動篩、第一鏈式運輸機和第二鏈式運輸機；硫再生裝置包括再生塔與固態硫沉澱池，再生塔上部的換熱器和下部的冷卻器與氮氣管道連接，通過氮氣換熱。
4.根據權利要求3所述的焦爐煤氣脫硫裝置，其特徵在於:所述一次除塵器採用重力除塵，二次除塵器採用布袋除塵。
【文檔編號】C10K1/02GK103980953SQ201410205112
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年5月15日 優先權日:2014年5月15日
【發明者】原麗軍, 肖小華, 李強, 李遇春, 王國鵬, 楊英良 申請人:太原鋼鐵(集團)有限公司, 山西太鋼工程技術有限公司