高炉煤气脱硫系统及脱硫方法 |
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| 申请号 | CN202410192584.0 | 申请日 | 2024-02-21 | 公开(公告)号 | CN117839426A | 公开(公告)日 | 2024-04-09 |
| 申请人 | 重庆赛迪热工环保工程技术有限公司; 中冶赛迪技术研究中心有限公司; | 发明人 | 李伟峰; 伍京川; 肖嘉玉; | ||||
| 摘要 | 本 发明 属于化工和环保技术领域，涉及一种 高炉 煤 气 脱硫 系统及脱硫方法，该系统包括脱硫塔本体和在所述脱硫塔本体中从下往上依次布置的第一脱硫模 块 、第二脱硫模块以及第三脱硫模块，并在所述第一脱硫模块与第二脱硫模块以及所述第二脱硫模块与第三脱硫模块之间均设有可开闭的隔板，以连通或封闭所述第一脱硫模块、第二脱硫模块以及第三脱硫模块之间的通道；在所述第一脱硫模块和第二脱硫模块中靠近所述脱硫塔本体底部的一侧均设有高炉煤气入口管道，在所述第二脱硫模块和第三脱硫模块中靠近脱硫塔本体顶部的一侧均设有高炉煤气出口管道，并在所述第一脱硫模块与第三脱硫模块之间还设有连接管，以连通所述第一脱硫模块与第三脱硫模块。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种高炉煤气脱硫系统，其特征在于：包括脱硫塔本体和在所述脱硫塔本体中从下往上依次布置的第一脱硫模块、第二脱硫模块以及第三脱硫模块，并在所述第一脱硫模块与第二脱硫模块以及所述第二脱硫模块与第三脱硫模块之间均设有可开闭的隔板，以连通或封闭所述第一脱硫模块、第二脱硫模块以及第三脱硫模块之间的通道； |
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| 说明书全文 | 高炉煤气脱硫系统及脱硫方法技术领域[0001] 本发明属于化工和环保技术领域，涉及一种高炉煤气脱硫系统及脱硫方法。 背景技术[0002] 高炉煤气(BFG)是炼铁行业的主要副产物之一，已经成为钢铁企业节能降耗以及达标排放的关键。目前，高炉煤气脱硫主要包括源头处理和末端处理两种方式。但钢铁企业用高炉煤气加热气点分散，若采用常规末端处理方法，工业设备成本高，日常管理流程较为繁杂。因此，对高炉煤气进行源头治理是一种必要的脱硫方式。高炉煤气源头治理是一个新的发展方向，现有脱硫技术主要分为湿法和干法两大类。常规湿法脱硫存在脱硫液循环量大，设备占地面积大且投资成本较高等缺点，因此关于干法脱硫技术的应用研究较多。 [0003] 而目前，水解转化+吸附法脱除含硫化合物的干法工艺，因其适用性强，操作简单，脱硫效率高等特点在成为目前众多源头脱硫干法工艺中的首选。这其中，活性炭/改性活性炭以其化学性质稳定、比表面积大、表面基团丰富等优点，成为该工艺当前应用广泛的脱硫吸附剂。在活性炭吸附剂上发生的主要脱硫化学反应为：2H2S+O2→2S↓+2H2O。但目前该工艺依然存在着一些问题，这其中较为常见的问题是脱硫塔出口的羰基硫(COS)含量因工艺条件(如水解剂水解效率降低、反应温度升高等)的变动出现激增，导致脱硫出口硫含量超标，根据研究推测，可能存在由CO和H2S或CO和单质S在一定条件下生成COS的反应。随着脱硫过程的进行，脱硫反应生成的单质硫不断沉积在活性炭表面和孔隙中，尤其当脱硫剂硫容(吸附剂吸收的含硫气体折算成单质硫的质量与吸附剂质量的比值)较高时，上述问题更加明显。 [0004] 因此，目前亟需一种新型高炉煤气脱硫系统以及脱硫方法来解决该问题，从而适应各种变工况条件及短时间水解剂效率降低情景。 发明内容[0005] 有鉴于此，本发明的目的在于提供一种高炉煤气脱硫系统及脱硫方法，以解决背景技术中提出的问题。 [0006] 为达到上述目的，本发明提供如下技术方案： [0007] 一种高炉煤气脱硫系统，包括脱硫塔本体和在所述脱硫塔本体中从下往上依次布置的第一脱硫模块、第二脱硫模块以及第三脱硫模块，并在所述第一脱硫模块与第二脱硫模块以及所述第二脱硫模块与第三脱硫模块之间均设有可开闭的隔板，以连通或封闭所述第一脱硫模块、第二脱硫模块以及第三脱硫模块之间的通道； [0008] 在所述第一脱硫模块和第二脱硫模块中靠近所述脱硫塔本体底部的一侧均设有高炉煤气入口管道，在所述第二脱硫模块和第三脱硫模块中靠近脱硫塔本体顶部的一侧均设有高炉煤气出口管道，并在所述第一脱硫模块与第三脱硫模块之间还设有连接管，以连通所述第一脱硫模块与第三脱硫模块。 [0009] 进一步地，所述第一脱硫模块、第二脱硫模块和第三脱硫模块均包括2层脱硫催化剂和1层布置在2层所述脱硫催化剂之间的水解剂。 [0010] 进一步地，所述脱硫催化剂为活性炭催化剂或改性活性炭催化剂。 [0011] 进一步地，所述连接管与第一脱硫模块的连接处布置在所述第一脱硫模块中位于上层的脱硫催化剂与隔板之间，所述连接管与第三脱硫模块的连接处布置在所述第三脱硫模块中位于下层的脱硫催化剂与隔板之间。 [0012] 进一步地，在所述第一脱硫模块、第二脱硫模块以及第三脱硫模块中均还设有布置在位于下层的脱硫催化剂靠近脱硫塔本体底部的一侧的水蒸气喷雾器。 [0013] 进一步地，与所述第一脱硫模块和第二脱硫模块相连的高炉煤气入口管道分别为第一高炉煤气入口管道和第二高炉煤气入口管道； [0014] 与所述第二脱硫模块和第三脱硫模块相连的高炉煤气出口管道分别为第二煤气出口管道和第一煤气出口管道。 [0015] 另一方面，本发明还提供一种高炉煤气脱硫方法，提供所述的高炉煤气脱硫系统，具体包括以下步骤： [0016] 步骤1.最初阶段，各个脱硫模块之间的隔板全部打开，含硫高炉煤气从与第一脱硫模块连接的高炉煤气脱硫入口管道进入到脱硫塔本体中，依次通过第一脱硫模块、第二脱硫模块和第三脱硫模块，随后经过脱硫处理的高炉煤气经与第三脱硫模块连接的高炉煤气出口管道离开脱硫塔本体； [0017] 步骤2.经过一段时间运行后，与第三脱硫模块连接的高炉煤气出口管道的硫含量增加到第一指定值，需将第一脱硫模块进行更换，关闭第一脱硫模块和第二脱硫模块之间的隔板，同时关闭与第一脱硫模块连接的高炉煤气脱硫入口管道，含硫高炉煤气切换至从与第二脱硫模块连接的高炉煤气脱硫入口管道进入到脱硫塔本体中，并经过第二脱硫模块和第三脱硫模块后，经与第三脱硫模块连接的高炉煤气出口管道离开脱硫塔本体，然后对第一脱硫模块区域内进行空气置换，再进行更换第一脱硫模块； [0018] 步骤3.第一脱硫模块完成后，含硫高炉煤气重新切换至与第一脱硫模块连接的高炉煤气脱硫入口管道，并进入到脱硫塔本体中，再依次通过第一脱硫模块、第二脱硫模块和第三脱硫模块，随后经过脱硫处理的高炉煤气经与第三脱硫模块连接的高炉煤气出口管道离开脱硫塔本体。 [0019] 进一步地，在更换第一脱硫模块后，再经过一段时间运行后，与第三脱硫模块连接的高炉煤气出口管道的硫含量增加到第二指定值，需将第二脱硫模块进行更换，具体包括以下步骤： [0020] 步骤1.关闭第一脱硫模块和第二脱硫模块之间以及第二脱硫模块和第三脱硫模块之间的隔板，同时打开用于连接第一脱硫模块与第三脱硫模块的连接管，含硫高炉煤气从与第一脱硫模块相连的高炉煤气入口管道进入到脱硫塔本体中，依次通过第一脱硫模块、连接管和第三脱硫模块，然后经与第三脱硫模块相连的高炉煤气出口管道排出，最后对第二脱硫模块区域内进行空气置换，并更换第二脱硫模块； [0021] 步骤2.第二脱硫模块更换完成后，打开两处关闭的隔板，并关闭连接管，含硫高炉煤气通过与第一脱硫模块连接的高炉煤气脱硫入口管道，并进入到脱硫塔本体中，再依次通过第一脱硫模块、第二脱硫模块和第三脱硫模块，随后经过脱硫处理的高炉煤气经与第三脱硫模块连接的高炉煤气出口管道离开脱硫塔本体。 [0022] 进一步地，在更换第二脱硫模块后，再经过一段时间运行后，与第三脱硫模块连接的高炉煤气出口管道的硫含量增加到第三指定值，需将第三脱硫模块进行更换，具体包括以下步骤： [0023] 步骤1.关闭第二脱硫模块和第三脱硫模块之间的隔板和与第三脱硫模块连接的高炉煤气出口管道，同时打开与第二脱硫模块的高炉煤气出口管道，含硫高炉煤气从与第一脱硫模块相连的高炉煤气入口管道进入到脱硫塔本体中，依次通过第一脱硫模块和第二脱硫模块，然后经与第二脱硫模块相连的高炉煤气出口管道排出，最后对第三脱硫模块区域内进行空气置换，并更换第三脱硫模块； [0024] 步骤2.第三脱硫模块更换完成后，打开关闭的隔板，含硫高炉煤气通过与第一脱硫模块连接的高炉煤气脱硫入口管道，并进入到脱硫塔本体中，再依次通过第一脱硫模块、第二脱硫模块和第三脱硫模块，随后经过脱硫处理的高炉煤气经与第三脱硫模块连接的高炉煤气出口管道离开脱硫塔本体。 [0025] 进一步地，所述第一指定值为25ppm，第二指定值为20ppm，第三指定值为30ppm。 [0026] 进一步地，在所述第一脱硫模块、第二脱硫模块以及第三脱硫模块中均还设有水蒸气喷雾器； [0027] 当检测到高炉煤气出口管道的高炉煤气含水量≤5％，且高炉煤气出口管道的硫含量在0.5～1h增加50％以上，通过水蒸气喷雾器向脱硫塔本体中的含硫高炉煤气喷射水蒸气。 [0028] 本发明的有益效果在于： [0029] 本发明提供的一种高炉煤气脱硫系统及脱硫方法，脱硫催化剂(活性炭催化剂)与水解剂采用模块化设计，并且该系统可在线更换脱硫催化剂和水解剂，不影响高炉煤气脱硫工序的进行，节约时间、人力和场地，从而保证在高炉煤气出口的硫含量过高时及时进行在线换料，从而解决脱硫反应生成的单质硫不断沉积在活性炭表面和孔隙中，导致由CO和H2S或CO和单质S在一定条件下生成COS的反应，导致脱硫塔出口的羰基硫(COS)含量激增的问题，并且进一步拓宽了水解转化+吸附法脱除含硫化合物的干法工艺的工艺条件范围(如适宜反应的温度范围)，降低了脱硫出口COS的含量。 [0031] 本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。附图说明 [0032] 为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中： [0033] 图1为一种高炉煤气脱硫系统的第一结构示意图； [0034] 图2为一种高炉煤气脱硫系统的第二结构示意图。 [0035] 附图标记：1‑第一高炉煤气入口管道，2‑第二高炉煤气入口管道，3‑第一煤气出口管道，4‑第二煤气出口管道，5‑水蒸气喷雾器，6‑连接管，7‑隔板，8‑脱硫塔本体。 具体实施方式[0036] 以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。 [0037] 其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。 [0038] 本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。 [0039] 请参阅图1～图2，为一种高炉煤气脱硫系统，包括脱硫塔以及与脱硫塔相连的高炉煤气入口管道和高炉煤气出口管道，所述脱硫塔包括脱硫塔本体8和在所述脱硫塔本体8中从下往上依次布置的第一脱硫模块、第二脱硫模块以及第三脱硫模块，并在所述第一脱硫模块、第二脱硫模块以及第三脱硫模块之间均设有可开闭的隔板7，以连通或封闭所述第一脱硫模块、第二脱硫模块以及第三脱硫模块之间的通道； [0040] 在所述第一脱硫模块和第二脱硫模块中靠近所述脱硫塔本体8底部的一侧均设有高炉煤气入口管道，分别为第一高炉煤气入口管道1和第二高炉煤气入口管道2； [0041] 在所述第二脱硫模块和第三脱硫模块中靠近脱硫塔本体8顶部的一侧均设有高炉煤气出口管道，分别为第二煤气出口管道4和第一煤气出口管道3； [0042] 在所述第一脱硫模块与第三脱硫模块之间还设有连接管6，所述连接管6与所述第一脱硫模块的连接处布置在所述第一脱硫模块中靠近脱硫塔本体8顶部的一侧(即位于所述第一脱硫模块上层活性炭与隔板7之间)，所述连接管6与所述第三脱硫模块的连接处布置在所述第三脱硫模块中靠近脱硫塔本体8底部的一侧(即位于所述第三脱硫模块中下层活性炭与隔板7之间)。 [0043] 优选地，所述第一脱硫模块、第二脱硫模块和第三脱硫模块均包括2层活性炭催化剂/改性活性炭催化剂和1层布置在2层所述活性炭吸附剂/改性活性炭催化剂之间的水解剂。 [0044] 优选地，在各个所述脱硫模块中还设有布置在下层活性炭靠近脱硫塔本体8底部的一侧的水蒸气喷雾器5，以在检测到高炉煤气含水量≤5％，并且脱硫出口硫含量在短时间内(0.5～1h)，增加50％以上，可打开水蒸气喷雾器，喷射少量水蒸气，适当增加高炉煤气中的含水量，更有助于脱硫反应的进行，提升脱硫效率，降低脱硫出口硫含量，达到环保要求。 [0045] 优选地，在所述第一高炉煤气入口管道1和第二高炉煤气入口管道2均设有管道调节阀，以调节脱硫空速。 [0046] 实施例1 [0047] 步骤1.最初阶段，各个脱硫模块之间的隔板7全部打开，经过水解转化后的含硫高炉煤气从第一高炉煤气脱硫入口管道1进入到脱硫塔本体8中，依次通过第一脱硫模块、第二脱硫模块和第三脱硫模块，随后经过脱硫处理的高炉煤气经第一高炉煤气出口管道3离开脱硫塔本体8； [0048] 步骤2.经过一段较长时间运行后(7～8个月)，第一高炉煤气出口管道3的硫含量≥25ppm，活性炭催化剂的硫容逐渐累积，水解剂水解效率也逐渐降低，因第一脱硫模块最先接触高炉煤气，因此需首先将第一脱硫模块中的材料进行更换；此时，关闭第一脱硫模块和第二脱硫模块之间的隔板7，同时关闭第一高炉煤气入口管道1，含硫高炉煤气切换至从第二高炉煤气入口管道2进入到脱硫塔本体8中，然后对第一脱硫模块区域内进行空气置换，并通过仪器检测区域内气体组分，确保高炉煤气已排除干净，区域内气氛与大气一样，此时换料(更换第一脱硫模块中的活性炭催化剂和水解剂)既可通过人工完成，也可通过自动装卸料设备完成； [0049] 步骤3.换料完成后，含硫高炉煤气重新切换至第一高炉煤气入口管道1进入到脱硫塔本体8中，再依次通过第一脱硫模块、第二脱硫模块和第三脱硫模块，随后经过脱硫处理的高炉煤气经第一高炉煤气出口管道3离开脱硫塔本体8。 [0050] 实施例2 [0051] 步骤1.经过一段较长时间运行后(11～12个月)，脱硫出口硫含量≥20ppm，活性炭催化剂的硫容逐渐累积，水解剂水解效率也逐渐降低，因已经更换第一脱硫模块，因此此次需要将第二脱硫模块中的材料进行更换；此时，需要关闭第一脱硫模块和第二脱硫模块之间以及第二脱硫模块和第三脱硫模块之间的隔板7，同时打开用于连接第一脱硫模块与第三脱硫模块的连接管6，含硫高炉煤气从第一脱硫模块下方的第一高炉煤气入口管道1进入到脱硫塔本体8中，依次通过第一脱硫模块、连接管6和第三脱硫模块； [0052] 然后对第二脱硫模块区域内进行空气置换，并通过仪器检测区域内气体组分，确保高炉煤气已排除干净，区域内气氛与大气一样，此时换料既可通过人工完成，也可通过自动装卸料设备完成； [0053] 步骤2.换料完成后，打开两处关闭的隔板7，并关闭第一脱硫模块与第三脱硫模块之间连接管6，含硫高炉煤气通过第一高炉煤气入口管道1进入到脱硫塔本体8中，再依次通过第一脱硫模块、第二脱硫模块和第三脱硫模块，随后经过脱硫处理的高炉煤气经第一高炉煤气出口管道3离开脱硫塔 [0054] 实施例3 [0055] 1.经过一段较长时间运行后(15～16个月)，脱硫出口硫含量≥30ppm，活性炭催化剂的硫容逐渐累积，水解剂水解效率也逐渐降低，因已经更换第一脱硫模块和第二脱硫模块，因此此次需要将第三脱硫模块中的材料进行更换；此时，需要关闭第二脱硫模块和第三脱硫模块之间的隔板7，同时打开第二高炉煤气出口管道4，含硫高炉煤气从第一脱硫模块下方的进气管道(第一高炉煤气入口管道1)进入到脱硫塔中，依次通过第一脱硫模块和第二脱硫模块，然后通过第二高炉煤气出口管道4排出脱硫塔本体8； [0056] 然后对第三脱硫模块区域内进行空气置换，并通过仪器检测区域内气体组分，确保高炉煤气已排除干净，区域内气氛与大气一样，此时换料既可通过人工完成，也可通过自动装卸料设备完成 [0057] 2.换料完成后，打开关闭的隔板7，并关闭第二高炉煤气出口管道4，重新切换至第一高炉煤气出口管道3进行排气，含硫高炉煤气通过第一高炉煤气入口管道1进入到脱硫塔本体8中，再依次通过第一脱硫模块、第二脱硫模块和第三脱硫模块，随后经过脱硫处理的高炉煤气经第一高炉煤气出口管道3离开脱硫塔本体8。 [0058] 实施例4 [0059] 当检测到高炉煤气出口管道的高炉煤气含水量≤5％，并且脱硫出口硫含量在短时间内(0.5～1h)，增加50％以上，可打开水蒸气喷雾器5，喷射少量水蒸气，适当增加高炉煤气中的含水量，更有助于脱硫反应的进行，提升脱硫效率，降低脱硫出口硫含量，达到环保要求。 |
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