分段水解脱除有机硫及制氢尾气再生的方法与流程

1.本发明涉及净化废气的液相方法领域，具体为一种分段水解脱除有机硫及制氢尾气再生的方法。


背景技术：

2.目前国内的钢厂轧钢系统普遍使用钢厂副产的焦炉煤气和高炉煤气、转炉煤气的混合气作为加热炉燃料，煤气中所含硫化氢和羟基硫（cos）、cs2、噻吩等硫组分燃烧后成为烟气中的so2排放到大气中形成污染。随着钢铁工业清洁生产工艺技术和末端治理技术发展，生态环境部等五部委联合发布《关于推进实施钢铁行业超低排放的意见》要求轧钢热处理炉超低排放指标限值so2≤50(mg/m3)，目前只对煤气中硫化氢进行脱除已不能满足超低排放要求，必须对焦炉煤气中的cos、cs2等有机硫组分也进行脱除，目前在冶金行业常用的氧化铁系或活性炭系脱硫剂对有机硫很难脱除。煤化工行业脱除焦炉煤气中有机硫的一种工艺路线为：采用水解法先将煤气中有机硫转化为容易脱除的硫化氢，再采用干法吸附脱除硫化氢。其原理如下：1. 水解转化阶段：cos、cs2在铝、钼、钛、锌锰等催化剂作用下，与煤气中所含的水蒸气反应，反应方程式如下：cos h2o=h2s co2，cs2 2h2o=2h2s co2；2. 精脱硫阶段：煤气通过床层时，煤气中的硫化氢与脱硫剂接触反应生成硫化铁，反应方程式如下：fe2o3•
h2o 3h2s=fe2s3•
h2o 3h2o；煤气中有氧气存在的条件下，生成的硫化铁又与氧气反应生成氧化铁并析出硫磺，反应方程式如下：2fe2s3•
h2o 3o2=2fe2o3•
h2o 6s；气体中的o2和h2s会同时被吸附剂的表面所吸附，形成可以作为催化活性中心的表面氧化物，导致发生氧化反应，反应方程式如下：2h2s o2=2h2o 2s。
3.这种方法存在如下缺点：1. 目前的水解工艺，在常温或中温、中低压工况下均可实现转化。水解催化剂对cos、cs2等较小分子结构的有机硫转化效率高，对噻吩等大分子有机硫组分转化能力差。从原理上来说，cs2催化水解较cos困难些，而钢厂副产的焦炉煤气（经焦化厂煤精t
‑
h法或frc法脱除h2s以后）中所含硫份其主要成分构成：cos（占比12.61%～60.54%，平均23.38%）、cs2（占比45.43%～95.22%，平均65.72%）、及少量硫醇、硫醚和噻吩等。按轧钢加热炉使用钢厂副产的高炉煤气和焦炉煤气的混合气作为燃料，如果仅对其中的焦炉煤气进行精脱硫，要满足加热炉排放烟气中so2浓度≤50mg/m3的超低排放指标，反推出焦炉煤气中的cos有效转化率要≥98%，cs2有效转化率要≥80%。而目前所用一步水解法，铝基水解催化剂反应温
度90℃～120℃，在此温度下cs2水解活性较差，有效转化率约50%～60%，无法满足要求。如果提高水解反应温度，又易造成水解催化剂氧中毒而失活。
4.2. 净化工段的再生气利用精脱硫之后的净煤气，因再生气中富集了该工段吸附剂解析出来的焦油、萘、h2s等杂质，必须送往后端已装有脱硫装置的用户做燃料，否则会造成新的末端用户排放不达标。为克服送到这些用户的沿程阻力，需保证再生气的送出压力，一般需要再设加压，造成投资及运行成本增加。同时用净煤气作为再生气，也加大了脱硫装置本身的处理规模，造成投资及运行成本增加。


技术实现要素：

5.为了克服现有技术的缺陷，提供一种节省投资、能源利用率高、减少污染物排放用于钢厂副产焦炉煤气的处理方法，本发明公开了一种分段水解脱除有机硫及制氢尾气再生的方法。
6.本发明通过如下技术方案达到发明目的：一种分段水解脱除有机硫及制氢尾气再生的方法，包括
①ꢀ
再生处理：钢厂焦炉煤气变压吸附制氢尾气作为再生气和饱和蒸汽都输入加热器作加热，其特征是：还包括如下步骤：
②ꢀ
净化：经加热后的再生气输入净化器作净化，经净化后的再生气输至用户，原料气输入气液分离器作气液分离，经气液分离后的原料气输入净化器作净化，经净化后的原料气输入加压塔加压；
③ꢀ
一次水解：经加压后的原料气输入第一预热器作初级预热，经初级预热后的原料气输入第一水解塔作一次水解以水解cos，第一水解塔内设有水解催化剂；
④ꢀ
二次水解：经一次水解后的原料气输入第二预热器作次级预热，经次级预热后的原料气输入第二水解塔作二次水解以水解cs2，第二水解塔内设有水解催化剂；
⑤ꢀ
脱硫：经二次水解后的原料气输入冷却塔作冷却，经冷却后的原料气输入脱硫塔作精脱硫，经精脱硫后的原料气输至用户。
7.所述的分段水解脱除有机硫及制氢尾气再生的方法，其特征是：步骤
③
时，经加压后的原料气在第一预热器)作初级预热至80℃～120℃，步骤
④
时，经一次水解后的原料气输入第二预热器作次级预热至110℃～170℃；步骤
⑤
时，经二次水解后的原料气输入冷却塔作冷却至不高于45℃，冷却塔选用水冷式。
8.本发明的水解工序分为常温段和中温段，常温段80℃～120℃，常温段下主要解决cos的水解转化。来自加压后的煤气进入第一预热器升温至80℃～120℃（该加热温度可根据实际情况调节）后进入第一水解塔反应，从第一水解塔底部进入，通过与水解催化剂接触反应后，将cos和部分cs2转化为h2s。
9.中温段110℃～170℃，中温段下重点是解决cs2的水解转化。煤气再经第二预热器继续升温至110℃～170℃（该加热温度可根据实际情况调节）后进入第二水解塔反应，脱除剩余的cs2。从第二水解塔排出的反应气经过冷却塔冷却至≤45℃，送入脱硫塔进行精脱硫以脱除h2s。
10.本发明采用分段水解的方式，有效解决了温度低时cs2水解转化率低，温度高cos
时水解催化剂易氧中毒失活的问题，有效提高了cs2转化效率。本发明应用于钢厂副产焦炉煤气的精脱硫以脱除焦炉煤气中cos、cs2等有机硫成分，主要通过分段水解，分别转化cos和cs2，提高有机硫脱除效率，满足环保超低排放要求。同时，本发明利用钢厂现有的焦炉煤气变压吸附制氢尾气作为焦炉煤气精脱硫装置的再生气，不仅可充分利用制氢尾气的压力，省去脱硫再生气加压机，还可减小精脱硫装置处理规模，从而降低投资及运行成本。
11.本发明利用钢厂现有的焦炉煤气变压吸附制氢尾气。钢厂现有的焦炉煤气变压吸附制氢尾气为从焦炉煤气中提取其中大部分氢气以后剩余的其他组分（包括ch4约占43%、h2约占31%、co约占10%、co2约占3.5%，其余n2、o2、c2h6、c2h4、c3h6、焦油、萘、苯、硫、氨等微量）组成的气体，其管网压力15kpa～20kpa，并入钢厂焦炉煤气柜后作为焦炉煤气使用。焦炉煤气精脱硫装置利用这部分制氢尾气作为再生气，其品质对净化工段的吸附剂效率和寿命影响甚微，不仅可充分利用制氢尾气的压力，省去脱硫再生气加压机，还可减小精脱硫装置处理规模，从而降低投资及运行成本。
附图说明
12.图1是本发明的流程示意图。
具体实施方式
13.以下通过具体实施例进一步说明本发明。
14.实施例1一种分段水解脱除有机硫及制氢尾气再生的方法，包括其特征是：还包括如下步骤：
①ꢀ
再生处理：钢厂焦炉煤气变压吸附制氢尾气作为再生气101和饱和蒸汽102都输入加热器1作加热；
②ꢀ
净化：经加热后的再生气输入净化器2作净化，经净化后的再生气输至用户104，原料气103输入气液分离器3作气液分离，经气液分离后的原料气输入净化器4作净化，经净化后的原料气输入加压塔4加压；
③ꢀ
一次水解：经加压后的原料气输入第一预热器51作初级预热至80℃～120℃，经初级预热后的原料气输入第一水解塔61作一次水解以水解cos，第一水解塔61内设有水解催化剂；
④ꢀ
二次水解：经一次水解后的原料气输入第二预热器52作次级预热至110℃～170℃，经次级预热后的原料气输入第二水解塔62作二次水解以水解cs2，第二水解塔62内设有水解催化剂；
⑤ꢀ
脱硫：经二次水解后的原料气输入冷却塔7作冷却至不高于45℃，冷却塔7选用水冷式，经冷却后的原料气输入脱硫塔8作精脱硫，经精脱硫后的原料气输至用户104。
15.本实施例的水解工序分为常温段和中温段，常温段80℃～120℃，常温段下主要解决cos的水解转化。来自加压后的煤气进入第一预热器51升温至80℃～120℃（该加热温度可根据实际情况调节）后进入第一水解塔61反应，从第一水解塔61底部进入，通过与水解催化剂接触反应后，将cos和部分cs2转化为h2s。
16.中温段110℃～170℃，中温段下重点是解决cs2的水解转化。煤气再经第二预热器52继续升温至110℃～170℃（该加热温度可根据实际情况调节）后进入第二水解塔62反应，脱除剩余的cs2。从第二水解塔62排出的反应气经过冷却塔7冷却至≤45℃，送入脱硫塔8进行精脱硫以脱除h2s。