一种全干法解吸气制硫系统

【技术领域】

本发明涉及高炉煤气脱硫领域，具体涉及一种全干法解吸气制硫系统。

【背景技术】

高炉煤气干法吸附脱硫工艺解吸气含0-2％的COS、H

现有技术中，高炉与烧结工艺生产并不完全同步，场地相隔也较远。湿法氧化转化存在着工艺复杂、耗水量大、能耗高、废水需要处理、得到的硫膏需要进一步提纯等缺点，直接用于高炉煤气也会因为其中的二氧化碳存在造成湿法药剂消耗增加。

高炉煤气干法吸附脱硫工艺解吸气的温度、水分、硫含量周期性变化：

1、解吸升温阶段有两个过程：

温度由60℃升温至150℃，吸附剂附着的水分逐渐析出，解吸脏煤气中含硫成分较少，随着水分的析出，吸附剂升温速率逐渐增大，时长约5小时；

温度由150℃升温至180℃，硫化氢在150℃-170℃左右析出，在约160℃达到最大浓度，最高浓度约2g/Nm3，此后羰基硫开始逐渐析出，时长约1-2小时；

2、保温阶段：

温度保持在180-230℃之间，析出的含硫物质主要为羰基硫，浓度随时间先快速升高后逐渐降低，最高浓度约20g/Nm3，24-30h后解吸完全进入降温过程；

3、降温阶段：

温度180℃降至70℃，时长约6-8h。

本发明开发了一种全干法解吸气制硫系统，可以处理高炉煤气干法吸附脱硫工艺解吸气，也可用于其他COS、H

【发明内容】

本发明要解决的技术问题，在于提供一种全干法解吸气制硫系统，采用全干法处理，无废水排放，可用于含硫5％以下，温度、浓度变化的含H

本发明是这样实现的：

一种全干法解吸气制硫系统，包括进口阀组、水解塔、温控装置、选择氧化塔、选择氧化塔旁路调节阀、克劳斯反应塔、冷凝结晶系统、除尘器、出口阀组、硫粉收集罐、液硫封、液硫成型系统、系统冷却旁路阀；所述进口阀组设置在水解塔前端，所述水解塔设置在温控装置前端，所述温控装置设置在选择氧化塔前端，所述选择氧化塔设置在所述克劳斯反应塔前端；所述水解塔后与温控装置相连的管道上设置有第一支管，所述第一支管经选择氧化塔旁路调节阀后接入选择氧化塔与克劳斯反应塔相连的管道上；所述选择氧化塔前端管路上设置有一第二支管，所述第二支管上还设置有补氧调节阀组；所述选择氧化塔后与克劳斯反应塔相连的管道上设置有氧含量计，所述氧含量计与补氧调节阀组连锁设置；

所述克劳斯反应塔的出口与冷凝结晶系统连通，且所述克劳斯反应塔后与冷凝结晶系统相连的管道上设置有H

所述冷凝结晶系统的结晶部分与除尘器相连，所述除尘器的下方连接有硫粉收集罐，所述除尘器的出口设置有出口阀组；所述冷凝结晶系统的冷凝部分通过液硫封与液硫成型系统相连；所述进口阀组前端管道连接有第三支管，所述第三支管经系统冷却旁路阀与出口阀组后端管道相连，所述第三支管上还设置有干式排水器，所述干式排水器设置在系统冷却旁路阀前端。

进一步的，所述干式排水器可连续排水、间歇排水，用于排出解吸初始阶段，解吸气温度在100℃时，吸附剂中随解吸气析出的在管道中冷凝的冷凝水。

进一步的，所述温控装置保持选择氧化塔前温度在190～210℃之间。

进一步的，所述水解塔内填料装填方式为径向或轴向，水解剂是由氧化铝、氧化硅、氧化镁、活性炭中的一种或多种作为载体，负载Fe、Mn、Cu、Zn、Co氧化物中的一种或多种和/或碱金属碳酸盐作为活性组分的低温催化剂。

进一步的，所述选择氧化塔填料装填方式为径向，床层温度由内向外从190℃逐渐升高至230℃，塔身外侧做防烫伤保温层，设散热片在顶部散热，顶部设安全泄爆阀、消防水管，底部设排水管。

进一步的，所述克劳斯反应塔内填料装填方式为径向或轴向，克劳斯填料载体采用大孔径结构，减少生成的硫磺单质吸附，使用温度为190-230℃。

进一步的，所述冷凝结晶系统包括将煤气中硫磺蒸汽冷凝至120-130℃产生液态硫的冷凝部分，进一步间接急冷或直接萃冷至60-80℃产生硫磺晶体的结晶部分，氮气吹扫系统，液硫收集槽；所述冷凝结晶系统具备同时制取液态硫磺、固态态硫磺的功能，可将气体中硫蒸气降低至10mg/Nm

进一步的，所述除尘器采用防粉尘板结的塑烧板除尘器，并设中间灰仓、安全泄爆阀。

进一步的，所述氧含量计与补氧调节阀组连锁设置，使所述选择氧化塔出口氧含量控制在0.5～1％。

进一步的，所述第一支管用于给克劳斯反应塔补H

本发明的优点在于：

本发明采用全干法处理低浓度(5％以下)含硫气体，系统进口设温控装置，可将含硫解吸气的温度控制在150-220℃之间，利于后续反应的进行；

本发明利用水解塔、氧化塔和克劳斯反应塔的联合设置，并将通过支管使部分未氧化的含H

常规克劳斯反应系统回收液态硫磺的硫冷器出来的气体温度约120℃，此时液态硫磺上的饱和硫蒸气气压折算硫浓度还有700mg/m

【附图说明】

下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。

图1是本发明一种全干法解吸气制硫系统的示意图。

图2是本发明一种全干法解吸气制硫系统的选择氧化塔主视图。

图3是本发明一种全干法解吸气制硫系统的选择氧化塔俯视图。

图4是本发明中间接冷却结晶式的冷凝结晶系统结构示意图。

图5是本发明中直接萃冷结晶式的冷凝结晶系统结构示意图。

图中编号如下：

1、进口阀组，2、水解塔，3、温控装置，4、选择氧化塔，5、克劳斯反应塔，6、冷凝结晶系统，7、除尘器，8、出口阀组，9、系统冷却旁路阀，10、选择氧化塔旁路阀，11、H

401、选择氧化塔进口中心管，402、选择氧化剂，403、排水管，404、消防水管，405、泄爆阀，406、选择氧化塔出口，407、散热片，408、防烫伤保温层；

601、冷凝结晶系统进口，602、底部液硫收集槽，603、冷凝换热器，604、结晶器除灰喷头，605、结晶换热器，606、高温循环水泵，607、乏汽空冷器，608、常温循环水泵，609、冷却塔，610、器壁除灰喷头，611、萃冷喷头，612、蒸发冷却空间。

【具体实施方式】

下面将结合附图1-5和具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1所示，本发明的一种全干法解吸气制硫系统，包括进口阀组1、水解塔2、温控装置3、选择氧化塔4、选择氧化塔旁路调节阀10、克劳斯反应塔5、冷凝结晶系统6、除尘器7、出口阀组8、硫粉收集罐17、液硫封14、液硫成型系统15、系统冷却旁路阀9；且沿解吸气流向依次经过进口阀组1、水解塔2、温控装置3、选择氧化塔4、克劳斯反应塔5、冷凝结晶系统6、除尘器7、出口阀组8；所述进口阀前1、出口阀组8后，通过第三支管21并联了系统冷却旁路阀9；

所述水解塔2后与温控装置3相连的管道上设置有第一支管19，所述第一支管19经选择氧化塔旁路调节阀10后接入选择氧化塔4与克劳斯反应塔5相连的管道上；所述选择氧化塔4前端管路上设置有一第二支管20，所述第二支管20上还设置有补氧调节阀组12；所述选择氧化塔4后与克劳斯反应塔5相连的管道上设置有氧含量计13，所述氧含量计13与补氧调节阀组12连锁设置；

所述克劳斯反应塔5的出口与冷凝结晶系统6连通，且所述克劳斯反应塔5后与冷凝结晶系统6相连的管道上设置有H

所述冷凝结晶系统6的结晶部分与除尘器7相连，所述除尘器7的下方连接有硫粉收集罐17，所述除尘器7的出口设置有出口阀组8；所述冷凝结晶系统6的冷凝部分通过液硫封14与液硫成型系统15相连；所述进口阀组1前端管道连接有第三支管21，所述第三支管21经系统冷却旁路阀9与出口阀组8后端管道相连，所述第三支管21上还设置有干式排水器18，所述干式排水器18设置在系统冷却旁路阀9前端。所述液硫成型系统15的出口、硫粉收集罐17与硫磺仓库16相连。

在具体实施中，优选的一实施例：所述干式排水器18可连续排水、间歇排水，无水时密封可靠，有水时安全排水，用于排出解吸初始阶段，解吸气温度在100℃时，吸附剂中随解吸气析出的在管道中冷凝的冷凝水。

在具体实施中，优选的一实施例：所述温控装置3包括加热器、冷却器、温度测点及温控系统，加热器采用电加热或蒸汽加热、冷却器采用循环水冷却，通过温度测点控制电功率或蒸汽流量、冷却水流量，保持选择氧化塔4前温度在190～210℃之间。

在具体实施中，优选的一实施例：所述水解塔2内填料装填方式为径向或轴向，水解剂是由氧化铝、氧化硅、氧化镁、活性炭中的一种或多种作为载体，负载Fe、Mn、Cu、Zn、Co氧化物中的一种或多种和/或碱金属碳酸盐作为活性组分的低温催化剂；所述水解剂具备优良的耐温度变化性能，在温度100～220℃之间，温度变化速率30℃/h时，水解率在95％以上、水解剂结构强度也无明显衰减。

在具体实施中，优选的一实施例：所述选择氧化塔4填料装填方式为径向，床层温度由内向外从190℃逐渐升高至230℃，塔身外侧做防烫伤保温层408，设散热片407在顶部散热，顶部设安全泄爆阀405、消防水管404，底部设排水管403。

在具体实施中，优选的一实施例：所述克劳斯反应塔5内填料装填方式为径向或轴向，克劳斯填料载体采用大孔径结构，减少生成的硫磺单质吸附，使用温度为190-230℃。

在具体实施中，优选的一实施例：所述冷凝结晶系统6包括将煤气中硫磺蒸汽冷凝至120-130℃产生液态硫的冷凝部分、进一步间接急冷或直接萃冷至60-80℃产生硫磺晶体的结晶部分、氮气吹扫系统和液硫收集槽；所述冷凝结晶系统具备同时制取液态硫磺、固态态硫磺的功能，可将气体中硫蒸气降低至10mg/Nm

在具体实施中，优选的一实施例：所述除尘器7采用防粉尘板结的塑烧板除尘器，并设中间灰仓、安全泄爆阀等装置满足煤气安全运行要求。

在具体实施中，优选的一实施例：所述氧含量计13与补氧调节阀组12连锁设置，使所述选择氧化塔4出口氧含量控制在0.5～1％。

在具体实施中，优选的一实施例：所述第一支管19用于给克劳斯反应塔5补H

在本发明的一个实施例中，其工作过程如下：

含硫解吸气中水分、温度、COS、H

当温度大于160℃时，系统冷却旁路阀9关闭、进口阀组1打开，含有COS、H

然后进入温控装置3，使进入选择氧化塔4的煤气温度控制在190-210℃之间，硫化氢在选择氧化塔4中完成向硫单质的转化。

虽然选择氧化反应为强放热过程，因本系统工艺硫化氢浓度较低，选择氧化塔4采用了带简单散热的反应器设计，如图2-3所示的选择氧化塔立面结构：塔内选择氧化剂402装填方式为径向，煤气由选择氧化塔进口中心管401进入选择氧化剂402，反应完后进入选择氧化剂402与反应器壁围城的区域，沿塔壁汇集至选择氧化塔出口406，塔壁上有多组散热片407，塔顶设泄爆阀405、消防水管404，塔底设消防排水管403，塔壁外侧有防烫伤保温层408。

选择氧化塔4中的补氧/补空气量通过氧含量计13检测出口氧含量，调节补氧调节阀组12，控制氧含量在0.5-1.0％。

因硫化氢存在变化，且浓度低，补氧/空气量少，控制精度难保证，本系统工艺补氧过程氧是过量的，选择氧化塔4中不可避免的存在少量的H

含有气态硫单质的煤气进入冷凝结晶系统6进行硫磺回收，冷凝结晶系统6可按如图4所示，采用一种间接冷却结晶的冷凝结晶系统：含有气态硫单质的煤气分两部冷却，第一步进入冷凝结晶系统进口601，经下方的冷凝换热器603冷却至125-135℃，此时大多数气态硫转化为液态硫在底部液硫收集槽602中收集，气体中剩余500-1000mg/Nm

冷凝换热器603采用高温水-低温蒸汽闭式循环，80-120℃高压水经高温循环泵606加压送入冷凝换热器603吸收煤气中的热量蒸发为0.3-0.4MPa饱和蒸汽，再经乏汽空冷器607与环境空气换热凝结成液态水，再送入高温循环泵606，如此往复。

结晶换热器605采用开式循环，28-32℃常温水经常温循环水泵608加压送入结晶换热器605吸收煤气中的热量升温至38-45℃，再送入冷却塔609中冷却至28-32℃，再送入常温循环水泵608，如此往复。

冷凝结晶系统6也可按如图5所示，采用一种直接冷却结晶的冷凝结晶系统。与间接冷却结晶的冷凝结晶系统不同的是，第二步采用萃冷喷头611喷入少量常温除盐水，利用水蒸发带走的热量对煤气进行冷却，冷却过程中控制喷水量以及控制煤气在蒸发冷却空间612中的截面流速在3m/s以内，通过时间4s以上，煤气冷却终温可控制在60-80℃同时不产生液态水。设置的器壁除灰喷头610对蒸发冷却空间612中易被固态硫磺粘接的部位进行吹扫。

冷凝结晶系统6产生的液态硫经液硫封14直接进入液硫成型系统15制成块状/颗粒状/片状硫磺，再送入硫磺仓库16存储。

冷凝结晶系统6产生的固态硫随煤气进入除尘器7中进行收集至硫粉收集罐17中，再送往硫磺仓库16打包成品。

煤气经过除尘器7后，完成95％以上的硫收集，剩余干净煤气经出口阀组8送往用户使用。

综上，本发明的有益效果如下：

本发明可用于处理高炉煤气干法再生吸附工艺的解吸气或其他含硫5％以下低浓度COS、H

本发明利用水解塔2、选择氧化塔4和克劳斯反应塔5的联合设置，并将通过选择氧化塔4前支管使部分未氧化的含H

常规硫冷工艺复杂且末级硫冷出口温度130℃时，气体中的硫蒸气仍有700mg/m

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本发明的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。