一种焦炉煤气精制工艺系统和工艺方法 |
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| 申请号 | CN202410223813.0 | 申请日 | 2024-02-28 | 公开(公告)号 | CN117866671A | 公开(公告)日 | 2024-04-12 |
| 申请人 | 中冶东方工程技术有限公司; | 发明人 | 王亚蕊; 邱建宏; 王长春; 朱海松; 梁宇鹏; 孙冠男; 田敏; 陈娟娟; | ||||
| 摘要 | 本 发明 属于 焦炉 煤 气 净化 技术领域，具体涉及一种焦炉煤气精制工艺系统和工艺方法。本发明的焦炉煤气精制工艺系统，包括：依次连通的预处理器、脱 萘 塔、第一 水 解 塔、除酸塔、水解加热器和第二水解塔；预处理器用于对焦化系统制备的焦炉煤气进行预处理，以脱除焦炉煤气中包含的焦油和部分无机硫；脱萘塔用于对经预处理器处理后的焦炉煤气进行脱萘处理，以脱除焦炉煤气中包含的萘和部分无机硫；第一水解塔用于对焦炉煤气中包含的COS进行水解，以将COS转 化成 无机硫；除酸塔用于将焦炉煤气中携带的无机硫进行脱除；水解加热器用于将焦炉煤气进行加热，以使焦炉煤气升温至120℃～150℃；第二水解塔用于将焦炉煤气中包含的CS2进行水解，以将CS2转化成无机硫。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种焦炉煤气精制工艺系统，其特征在于，包括：依次连通的预处理器、脱萘塔、第一水解塔、除酸塔、水解加热器和第二水解塔； |
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| 说明书全文 | 一种焦炉煤气精制工艺系统和工艺方法技术领域背景技术[0002] 传统焦炉煤气精制系统只能脱除原料气中的无机硫，不能有效脱除煤气中的有机硫。根据生态环境部《关于推进实施钢铁行业超低排放的意见》(环大气〔2019〕35号)要求轧3 钢加热炉SO2排放需在95％时段内控制在50mg/Nm(氧含量基准8％)的最新排放限值，因此传统焦炉煤气精制工艺已经无法满足环保排放要求。 发明内容[0005] 其中，所述预处理器用于对焦化系统制备的焦炉煤气进行预处理，以脱除所述焦炉煤气中包含的焦油和部分无机硫； [0006] 所述脱萘塔用于对经预处理器处理后的焦炉煤气进行脱萘处理，以脱除所述焦炉煤气中包含的萘和部分无机硫； [0007] 所述第一水解塔用于对所述焦炉煤气中包含的COS进行水解，以将所述COS转化成无机硫； [0008] 所述除酸塔用于将所述焦炉煤气中携带的无机硫进行脱除； [0009] 所述水解加热器用于将所述焦炉煤气进行加热，以使所述焦炉煤气升温至120℃～150℃； [0010] 所述第二水解塔用于将所述焦炉煤气中包含的CS2进行水解，以将所述CS2转化成无机硫。 [0011] 上述的焦炉煤气精制工艺系统，所述系统还包括：位于所述脱萘塔和所述第一水解塔之间的缓冲换热器； [0012] 所述缓冲换热器用于对经所述脱萘塔处理后的焦炉煤气进行加热，以使所述焦炉煤气升温至80℃～110℃。 [0013] 上述的焦炉煤气精制工艺系统，所述系统还包括：脱硫冷却器、脱硫塔、再生加热器和再生废气杂质脱除装置； [0014] 所述第二水解塔、所述脱硫冷却器和所述脱硫塔依次连接；所述再生加热器位于所述脱硫塔与所述脱萘塔之间，所述再生废气杂质脱除装置与所述脱萘塔连通； [0015] 所述脱硫冷却器用于对经过所述第二水解塔水解处理后的焦炉煤气进行冷却； [0016] 所述脱硫塔用于经所述脱硫冷却器冷却处理后的焦炉煤气中携带的无机硫进行脱除； [0017] 所述再生加热器用于对经过所述脱硫塔处理后的焦炉煤气进行加热升温； [0018] 所述脱萘塔用于对经过所述再生加热器处理的焦炉煤气作为再生气，以所述再生气对所述脱萘塔中的填料进行再生； [0019] 所述再生废气杂质脱除装置用于对再生产生的再生废气中包含的杂质进行脱除。 [0020] 上述的焦炉煤气精制工艺系统，所述第二水解塔与所述缓冲换热器连通，以将经过所述第二水解塔水解处理后的焦炉煤气作为所述缓冲换热器的热源； [0021] 所述系统还包括：脱硫冷却器、脱硫塔、再生加热器和再生废气杂质脱除装置；其中，所述缓冲换热器、所述脱硫冷却器和所述脱硫塔依次连接；所述再生加热器位于所述脱硫塔与所述脱萘塔之间，所述再生废气杂质脱除装置与所述脱萘塔连通； [0022] 所述脱硫冷却器用于对经过所述缓冲换热器热交换后的焦炉煤气进行冷却； [0023] 所述脱硫塔用于经所述脱硫冷却器冷却处理后的焦炉煤气中携带的无机硫进行脱除； [0024] 所述再生加热器用于对经过所述脱硫塔处理后的焦炉煤气进行加热升温； [0025] 所述脱萘塔用于对经过所述再生加热器处理的焦炉煤气作为再生气，以所述再生气对所述脱萘塔中的填料进行再生； [0026] 所述再生废气杂质脱除装置用于对再生产生的再生废气中包含的杂质进行脱除。 [0027] 上述的焦炉煤气精制工艺系统，所述系统还包括：位于所述脱萘塔和所述缓冲热换器之间的加压机；所述加压机用于对由所述脱萘塔进入缓冲换热器的焦炉煤气进行加压处理。 [0028] 上述的焦炉煤气精制工艺系统，所述系统还包括：再生加热器和再生废气杂质脱除装置；所述再生加热器位于所述脱硫塔与所述脱萘塔之间，所述再生废气杂质脱除装置与所述脱萘塔连通； [0029] 所述再生加热器用于对经过所述脱硫塔脱硫处理后的焦炉煤气进行加热升温； [0030] 所述脱萘塔用于对经过所述再生加热器处理的焦炉煤气作为再生气，以所述再生气对所述脱萘塔中的填料进行再生； [0031] 所述再生废气杂质脱除装置用于对再生产生的再生废气中包含的杂质进行脱除。 [0033] 所述再生冷却器用于对再生废气进行冷却；所述超声波防垢除垢器用于对所述再生冷却器进行防垢除垢；所述旋风除尘器用于对经过所述再生冷却器冷却的再生废气进行杂质脱除。 [0034] 另一方面，本发明还提供了一种焦化系统，其包括上述的焦炉煤气精制工艺系统。 [0035] 又一方面，本发明还提供了一种焦炉煤气精制工艺方法，包括： [0036] 使用预处理器对焦化系统制备的焦炉煤气进行预处理，以脱除所述焦炉煤气中包含的焦油和部分无机硫； [0037] 使用脱萘塔对经预处理器处理后的焦炉煤气进行脱萘处理，以脱除所述焦炉煤气中包含的萘和部分无机硫； [0038] 使用第一水解塔对脱萘处理后的焦炉煤气中包含的COS进行水解，以将所述COS转化成无机硫； [0039] 使用除酸塔对水解后的焦炉煤气进行除酸处理，以将所述焦炉煤气中携带的无机硫进行脱除； [0040] 使用水解加热器将所述焦炉煤气进行加热，以使所述焦炉煤气升温至120℃～150℃； [0041] 使用第二水解塔将所述焦炉煤气中包含的CS2进行水解，以将所述CS2转化成无机硫。 [0042] 上述的焦炉煤气精制工艺方法，对所述焦炉煤气进行脱萘处理之后，还包括：使用缓冲换热器对脱萘并升压处理后的焦炉煤气进行加热，以使所述焦炉煤气升温至80℃～110℃。 [0043] 本发明的技术方案具有如下的有益效果： [0044] 本发明实施例中提供了一种焦炉煤气精制工艺系统和工艺方法，该工艺系统根据有机硫COS和CS2水解工况的不同，分两步设置水解塔，提高有机硫的水解效率；同时，为了保证CS2的充分水解，在其水解设备前设置除酸塔，可进一步提高水解效率，避免水解剂失效。通过分步水解，以达到能耗低、有机硫转化率高、脱硫效果好的目的。附图说明 [0045] 通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。 [0046] 图1为本发明实施例中提供的焦炉煤气精制工艺系统的结构图之一； [0047] 图2为本发明实施例中提供的焦炉煤气精制工艺系统的结构图之二； [0048] 图3为本发明实施例中提供的焦炉煤气精制工艺系统的结构图之三； [0049] 图4为本发明实施例中提供的焦炉煤气精制工艺系统的结构图之四； [0050] 图5为本发明实施例中提供的焦炉煤气精制工艺系统的结构图之五； [0051] 图6为本发明实施例中提供的焦炉煤气精制工艺系统的结构图之六； [0052] 图7为本发明实施例中提供的焦炉煤气精制工艺系统的结构图之七； [0053] 图8为本发明实施例中提供的焦炉煤气精制工艺方法的流程图之一； [0054] 图9为本发明实施例中提供的焦炉煤气精制工艺方法的流程图之二； [0055] 其中，1‑预处理器；2‑脱萘塔；3‑第一水解塔；4‑除酸塔；5‑水解加热器；6‑第二水解塔；7‑缓冲换热器；8‑脱硫冷却器；9‑脱硫塔；10‑再生加热器；11‑再生废气杂质脱除装置；12‑加压机；111‑再生冷却器；112‑超声波防垢除垢器；113‑旋风除尘器。 具体实施方式[0056] 为了充分了解本发明的目的、特征及功效，通过下述具体实施方式，对本发明作详细说明。本发明的工艺方法除下述内容外，其余均采用本领域的常规方法或装置。下述名词术语除非另有说明，否则均具有本领域技术人员通常理解的含义。 [0057] 当本文中公开一个数值范围时，上述范围视为连续，且包括该范围的最小值及最大值，以及这种最小值与最大值之间的每一个值。进一步地，当范围是指整数时，包括该范围的最小值与最大值之间的每一个整数。此外，当提供多个范围描述特征或特征时，可以合并该范围。换言之，除非另有指明，否则本文中所公开的所有范围应理解为包括其中所归入的任何及所有的子范围。 [0058] 本发明实施例中提供了一种焦炉煤气精制工艺系统，发明人在实际工作中发现，煤气中有机硫的主要成分为COS、CS2，其脱除可采用水解方式，将有机硫转化成无机硫(H2S)后再脱除，因此需要增加有机硫脱除工艺，以降低煤气中的总硫含量。发明人还发现，由于COS、CS2的水解环境不同，创新性地提出了分步水解的方式，以提高水解反应效率。参照图1所示，该系统可以包括：依次连通的预处理器1、脱萘塔2、第一水解塔3、除酸塔4、水解加热器5和第二水解塔6；其中，预处理器1用于对焦化系统制备的焦炉煤气进行预处理，以脱除焦炉煤气中包含的焦油和部分无机硫；脱萘塔2用于对经预处理器1处理后的焦炉煤气进行脱萘处理，以脱除焦炉煤气中包含的萘和部分无机硫；第一水解塔3用于对焦炉煤气中包含的COS进行水解，以将COS转化成无机硫；除酸塔4用于将焦炉煤气中携带的无机硫进行脱除；水解加热器5用于将焦炉煤气进行加热，以使焦炉煤气升温至120～150℃；第二水解塔6用于将焦炉煤气中包含的CS2进行水解，以将CS2转化成无机硫。 [0059] 本发明实施例中的上述预处理器执行预处理工序，该工艺系统首先对焦炉煤气进行预处理，即焦化系统制备的焦炉煤气(原料煤气)经过预处理器，脱除焦炉煤气中的大部分焦油和部分无机硫等杂质，以减轻后续工序的净化负荷，延长填料使用寿命。本发明实施例中的预处理器可以是根据煤气处理量选择预处理器，一般大流量采用填料塔(填料塔可以填装脱硫剂，以脱除部分无机硫)，小流量可以采用电捕焦油器。 [0060] 上述脱萘塔执行脱萘工序，即脱萘塔对经过预处理后的焦炉煤气进行脱萘处理，主要用于脱除焦炉煤气中的萘及部分无机硫。上述第一水解塔执行一步水解工序，用于脱除焦炉煤气中的COS，以将COS转化成无机硫。上述除酸塔执行除酸工序，用于脱除煤气中的酸性成分，以保证后续水解效率，防止水解剂失效。上述水解加热器执行加热工序，可以采用蒸汽或者其他热源将焦炉煤气进一步升温。上述第二水解塔执行二步水解工序，将焦炉煤气中包含的CS2进行水解，以达到脱除煤气中大部分CS2的目的。 [0061] 本发明实施例中提供的上述焦炉煤气精制工艺系统，根据有机硫(COS、CS2)水解工况的不同，分两步设置水解塔，提高有机硫的水解效率；同时，为了保证CS2的充分水解，在其水解设备前设置除酸塔，可进一步提高水解效率，避免水解剂失效。通过分步水解，以达到能耗低、有机硫转化率高、脱硫效果好的目的。 [0062] 在另一个可选的实施例中，为减少动设备对管道产生的振动及噪音，设置缓冲换热器。参照图2所示，上述系统还可以包括：位于脱萘塔2和第一水解塔3之间的缓冲换热器7；缓冲换热器7用于对经脱萘塔2处理后的焦炉煤气进行加热，以使焦炉煤气升温至80℃～ 110℃。本发明实施例中，与上述实施例不同之处，参照图1和图2所示，增加了缓冲换热器7，缓冲换热器7执行缓冲换热工序，减少动设备对管道产生的振动及噪音。 [0063] 在另一个可选的实施例中，参照图3所示，该系统还可以包括：脱硫冷却器8和脱硫塔9；第二水解塔6、脱硫冷却器8和脱硫塔9依次连接；脱硫冷却器8用于对经过第二水解塔6水解处理后的焦炉煤气进行冷却；脱硫塔9用于经脱硫冷却器8冷却处理后的焦炉煤气中携带的无机硫进行脱除。 [0064] 本发明实施例中与上述实施例不同之处，对比参照图2和图3所示，增加了脱硫冷却器8和脱硫塔9。上述脱硫冷却器执行冷却工序，用于采用冷却水或其他冷源，将煤气温度降至≤50℃。上述脱硫塔执行脱无机硫工序，用于脱除煤气中的无机硫(H2S)，脱硫后的产品煤气送用户使用。 [0065] 在另一个可选的实施例中，参照图4所示，为了回收后续水解工序煤气的热量，第二水解塔6与缓冲换热器7连通，以将经过第二水解塔6水解处理后的焦炉煤气作为缓冲换热器7的热源；该系统还可以包括：脱硫冷却器8和脱硫塔9；第二水解塔6、脱硫冷却器8和脱硫塔9依次连接；脱硫冷却器8用于对经过第二水解塔6水解处理后的焦炉煤气进行冷却；脱硫塔9用于经脱硫冷却器8冷却处理后的焦炉煤气中携带的无机硫进行脱除。本发明实施例中与上述实施例不同之处，参照图3和图4所示，第二水解塔6与缓冲换热器7连通，水解后的高温煤气与缓冲热换器进行热交换，用以加热原料气，以回收水解后的煤气热量，可以有效降低工序能耗，到达节能减排的目的。 [0066] 在另一个可选的实施例中，参照图5所示，该系统还可以包括：脱硫冷却器8、脱硫塔9、再生加热器10和再生废气杂质脱除装置11；第二水解塔6、脱硫冷却器8和脱硫塔9依次连接；再生加热器10位于脱硫塔9与脱萘塔2之间，再生废气杂质脱除装置11与脱萘塔2连通；脱硫冷却器8用于对经过第二水解塔6水解处理后的焦炉煤气进行冷却；脱硫塔9用于经脱硫冷却器8冷却处理后的焦炉煤气中携带的无机硫进行脱除；再生加热器10用于对经过脱硫塔9处理后的焦炉煤气进行加热升温；脱萘塔2用于对经过再生加热器10处理的焦炉煤气作为再生气，以再生气对脱萘塔2中的填料进行再生；本实施例中的经脱硫塔9脱硫后产生的产品煤气分成两路，一路送用户使用，另一路经过再生加热器10加热升温后作为脱萘塔2的再生气。再生废气杂质脱除装置11用于对再生产生的再生废气中包含的杂质进行脱除。 [0067] 本发明实施例中与上述实施例不同之处，参照图3和图5所述，在图3对应实施例的基础上增加了再生加热器10和再生废气杂质脱除装置11，这样上述脱萘塔采用变温吸附工艺，其中填料可利用产品煤气进行再生。本发明实施例中脱萘塔运行一段时间吸附饱和后，以产品气为再生气，将产品气加热到150℃～170℃后，对脱萘塔中的填料进行脱附再生，脱除填料中的杂质，以延长填料的使用寿命。为避免再生废气中的杂质对后续用气设备产生影响，设置有再生废气杂质脱除装置。再生废气杂质脱除装置脱除杂质，以减少再生废气中的杂质含量，延缓冷却器及后续管道堵塞的发生，降低设备的检修频率及检修成本。该装置由再生冷却器、超声波防垢除垢器、旋风除尘器组成，净化后的煤气可显著降低杂质含量，有效保护后续设备及管道。同时，本装置中超声波防垢除垢器可有效延缓再生冷却器的结垢时间，避免设备堵塞，减少冷却器的检修时间及检修成本。 [0068] 在另一个可选的实施例中，与上述实施例不同之处，对比图5对应的实施例，参照图6所示，第二水解塔6与缓冲换热器7连通，以将经过第二水解塔6水解处理后的焦炉煤气作为缓冲换热器7的热源；该系统还可以包括：脱硫冷却器8、脱硫塔9、再生加热器10和再生废气杂质脱除装置11；缓冲换热器7、脱硫冷却器8和脱硫塔9依次连接；再生加热器10位于脱硫塔9与脱萘塔2之间，再生废气杂质脱除装置11与脱萘塔2连通；脱硫冷却器8用于对经过缓冲换热器7热交换后的焦炉煤气进行冷却；脱硫塔9用于经脱硫冷却器8冷却处理后的焦炉煤气中携带的无机硫进行脱除；再生加热器10用于对经过脱硫塔9处理后的焦炉煤气进行加热升温；脱萘塔2用于对经过再生加热器10处理的焦炉煤气作为再生气，以再生气对脱萘塔2中的填料进行再生；再生废气杂质脱除装置11用于对再生产生的再生废气中包含的杂质进行脱除。本实施例中，第二水解塔6与缓冲换热器7连通，水解后的高温煤气与缓冲热换器进行热交换，可以有效降低工序能耗，到达节能减排的目的。 [0069] 在另一个可选的实施例中，为满足后续工序及用户的压力要求，煤气需经过加压机升压。参照图7所示，该系统还可以包括：位于脱萘塔2和缓冲热换器7之间的加压机12；加压机12用于对由脱萘塔进入缓冲换热器的焦炉煤气进行加压处理。上述加压机执行加压工序，进而满足后续工序以及用户的压力要求。 [0070] 在另一个可选的实施例中，参照图5～7所示，该系统还可以包括：再生加热器10和再生废气杂质脱除装置11；再生加热器位于第二水解塔与脱萘塔之间，再生废气杂质脱除装置与脱萘塔连通；再生加热器10用于对经过第二水解塔水解处理后的焦炉煤气进行加热升温；脱萘塔用于对经过再生加热器处理的焦炉煤气作为再生气，以再生气对脱萘塔中的填料进行再生；再生废气杂质脱除装置用于对再生产生的再生废气中包含的杂质进行脱除。 [0071] 在一个具体的实施例中，参照图5～7所示，再生废气杂质脱除装置11可以包括再生冷却器111、超声波防垢除垢器112和旋风除尘器113；再生冷却器用于对再生废气进行冷却；超声波防垢除垢器用于对再生冷却器进行防垢除垢；旋风除尘器用于对经过再生冷却器冷却的再生废气进行杂质脱除。 [0072] 基于同一发明构思，本发明实施例中还提供了一种焦化系统，该焦化系统可以包括上述焦炉煤气精制工艺系统。 [0073] 基于同一发明构思，本发明实施例中还提供了一种焦炉煤气精制工艺方法，参照图8所示，该工艺方法可以包括以下步骤： [0074] 步骤S801、使用预处理器对焦化系统制备的焦炉煤气进行预处理，以脱除焦炉煤气中包含的焦油和部分无机硫。 [0075] 步骤S802、使用脱萘塔对经预处理器处理后的焦炉煤气进行脱萘处理，以脱除焦炉煤气中包含的萘和部分无机硫。 [0076] 步骤S803、使用第一水解塔对脱萘处理后的焦炉煤气中包含的COS进行水解，以将COS转化成无机硫。 [0077] 步骤S804、使用除酸塔对水解后的焦炉煤气进行除酸处理，以将焦炉煤气中携带的无机硫进行脱除。 [0078] 步骤S805、使用水解加热器将焦炉煤气进行加热，以使焦炉煤气升温至120℃～150℃。 [0079] 步骤S806、使用第二水解塔将焦炉煤气中包含的CS2进行水解，以将CS2转化成无机硫。 [0080] 在另一个可选的实施例中，参照图9所示，步骤S802对焦炉煤气进行脱萘处理之后，还可以包括步骤S807，即使用缓冲换热器对脱萘处理后的焦炉煤气进行加热，以使焦炉煤气升温至80℃～110℃。 [0081] 在另一个可选的实施例中，还参照图8或图9所示，该工艺方法还可以包括步骤S808和步骤S809，即：步骤S808、使用脱硫冷却器对经过第二水解塔水解处理后的焦炉煤气进行冷却。步骤S809、使用脱硫塔对经脱硫冷却器冷却处理后的焦炉煤气中携带的无机硫进行脱除。 [0082] 需要说明的是，上述步骤S808中，使用脱硫冷却器处理的焦炉煤气，可以是经过与缓冲换热器进行热交换的焦炉煤气，也可以是直接经过第二水解塔水解处理后的焦炉煤气，本发明实施例对此并不作具体限定。 [0083] 在另一个可选的实施例中，还参照图8或图9所示，该工艺方法还可以包括以下步骤： [0084] 步骤S810、部分经过所述脱硫塔处理后的焦炉煤气经过再生加热器进行加热升温，作为脱萘塔中填料的再生气，对填料进行再生。 [0085] 步骤S811、脱萘塔中填料再生产生的再生废气经过再生废气杂质脱出装置进行杂质脱除。 [0086] 在另一个可选的实施例中，参照图9所示，在脱萘塔对焦炉煤气进行脱萘处理之后，该工艺方法还可以包括以下步骤：即，步骤S812、使用加压机对由脱萘塔进入缓冲换热器的焦炉煤气进行加压处理。 [0087] 本发明实施例中的上述焦化系统以及焦炉煤气精制工艺方法所解决的问题与上述焦炉煤气精制工艺系统相同，其具体实施和有益效果的详细描述可以参照上述焦炉煤气精制工艺系统中相关内容，本发明实施例在此不再赘述。 [0088] 本发明在上文中已以优选实施例公开，但是本领域的技术人员应理解的是，这些实施例仅用于描绘本发明，而不应理解为限制本发明的范围。应注意的是，凡是与这些实施例等效的变化与置换，均应视为涵盖于本发明的权利要求范围内。因此，本发明的保护范围应当以权利要求书中所界定的范围为准。 |
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