一种高炉煤气的水解装置及应用的制作方法

1.本发明涉及高炉煤气脱硫技术领域，具体涉及一种高炉煤气的水解装置及应用。


背景技术：

2.目前，高炉煤气含硫组分总量约200-300mg/m3，其中有机硫(羰基硫，cos)约150-200mg/m3，无机硫(h2s)的含量约50-100mg/m3，其含硫量无法满足下游用户对so2的超低排放要求，因此实施高炉煤气脱硫势在必行。有机硫性质稳定，不易直接脱除，一般都是先将有机硫催化水解转化成h2s，再将h2s脱除的间接净化法。
3.目前高炉煤气水解转化装置在工业上的应用处于起步阶段，水解转化塔设备多为轴向固定床反应器。为了达到较高的转化/净化效率，填充的水解催化剂量都较大，其内部水解催化剂层一般较厚，不利于煤气与催化剂接触，塔内阻力较大，且水解催化剂利用率并不高。
4.如cn113372966a公开了一种高炉煤气水解转化塔，通过采用新开发的塔内件，导向煤气气流，使煤气气流均匀慢速通过水解催化剂，保证煤气与水解催化剂的接触面积和接触时间，提高了水解催化效率的同时，减少了煤气阻力压降，虽然该水解转化塔虽是模块化设计，但是塔内水解催化剂层较厚且存在死角，气流场分布并不十分均匀。
5.cn112852503a公开了一种煤气有机硫水解装置，其特征是高炉煤气通过入口折流板后进入塔体底部，经过塔内填料层进行水解反应，转化后的高炉煤气在出口折流板的作用下通过塔体上部出口进入下游，但该装置压降较大，操作弹性小。
6.目前专利中设计的高炉煤气水解转化装置并不完善，反应器内的核心结构并不十分完善，催化剂与高炉煤气接触面积小，系统压降大，还有很大的提升空间。


技术实现要素：

7.鉴于现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种高炉煤气的水解装置及应用，以解决目前催化水解过程气固接触面积小，装置内阻力大，水解转化率低的问题。
8.为达此目的，本发明采用以下技术方案：
9.第一方面，本发明提供了一种高炉煤气的水解装置，所述高炉煤气的水解装置从上至下包括依次设置的出气区、进料区、水解催化区和卸料区；
10.所述水解催化区内设置有出气端和围绕所述出气端设置的催化部；所述出气端通过管道和所述出气区相连接；
11.所述催化部和出气端的侧壁设置有2-3mm的孔洞；
12.所述催化部的底端和所述卸料区相连接；
13.所述催化部的顶端和所述进料区相连接。
14.本发明提供的水解装置，通过对水解催化区采用特定的设计，利用配套催化部设置的出气端及孔洞型侧壁的设置，实现了催化过程中气固接触面积的提升，降低了气体传输的阻力，显著提升了催化过程中的水解转化率。
15.本发明中，所述水解催化内设置有多个催化部，此时出气端和催化部配套设置即一个催化部配套设置一个出气端。多个催化部设置时，可以采用多个催化部并列的方式进行设计即催化部 出气端的组合并排设置多个，也可以是采用多层环绕中心线的方式进行设置即催化部 出气端 催化部 出气端进行设置。
16.本发明中，所述出气区设置有对应的出气口和其他设备相连接；所述进料区设置有水解催化剂进料口，以方便催化剂进料，水解催化区中设置有高炉煤气的进气口，以便高炉煤气和催化剂进行接触；所述出料区对应设置有出料口；
17.本发明中，所述催化部的底端和所述出料区相连接为二者间为名义连通状态，在装入催化剂时，催化部的底端和出料区通过阻隔机构进行阻隔，以防止催化剂的泄漏，在卸料时将阻隔机构拆除即可进行卸料。阻隔结构可以片状、板状等。
18.本发明中，所述催化部的顶端和所述进料区相连接为催化部的顶端为开口结构，催化剂经进料口输入后经进料区直接进入催化部以填充催化部。
19.本发明中，所述催化部和出气端的侧壁设置有2-3mm的孔洞以保证高炉煤气可以和催化剂想接触，例如可以是2mm、2.1mm、2.2mm、2.3mm、2.4mm、2.5mm、2.6mm、2.7mm、2.8mm、2.9mm或3mm等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的组合同样适用。
20.作为本发明优选的技术方案，所述催化部和所述出气端采用同心筒的方式设置。
21.作为本发明优选的技术方案，所述同心筒包括第一筒和第二筒，所述第一筒的直径＜所述第二筒的直径。
22.作为本发明优选的技术方案，所述催化部为所述第一筒和所述第二筒之间的间隙。
23.优选地，所述出气端为所述第一筒。即第一筒可以直接延长至出气区，作为出气端和出气区的连接通道。
24.作为本发明优选的技术方案，所述第一筒的内径为50-100mm，例如可以是50mm、51mm、52mm、53mm、54mm、55mm、56mm、57mm、58mm、59mm、60mm、61mm、62mm、63mm、64mm、65mm、66mm、67mm、68mm、69mm、70mm、71mm、72mm、73mm、74mm、75mm、76mm、77mm、78mm、79mm、80mm、81mm、82mm、83mm、84mm、85mm、86mm、87mm、88mm、89mm、90mm、91mm、92mm、93mm、94mm、95mm、96mm、97mm、98mm、99mm或100mm等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的组合同样适用。
25.优选地，所述第二筒直径和所述第一筒直径的差值为300-650mm，例如可以是300mm、310mm、320mm、330mm、340mm、350mm、360mm、370mm、380mm、390mm、400mm、410mm、420mm、430mm、440mm、450mm、460mm、470mm、480mm、490mm、500mm、510mm、520mm、530mm、540mm、550mm、560mm、570mm、580mm、590mm、600mm、610mm、620mm、630mm、640mm或650mm等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的组合同样适用。
26.第二方面，本发明提供了一种高炉煤气中有机硫的水解方法，所述水解方法包括采用如第一方面所述的高炉煤气的水解装置的进行水解处理。
27.作为本发明优选的技术方案，所述水解处理中高炉煤气的体积空速为500-3000h-1
，例如可以是500h-1
、600h-1
、700h-1
、800h-1
、900h-1
、1000h-1
、1200h-1
、1400h-1
、1600h-1
、1800h-1
、2000h-1
、2200h-1
、2400h-1
、2600h-1
、2800h-1
或3000h-1
等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
28.作为本发明优选的技术方案，所述水解处理中催化剂的形状包括球状、柱状或粒装中的1种或至少2种的组合。
29.作为本发明优选的技术方案，所述水解处理的温度为80-200℃，例如可以是80℃、90℃、100℃、110℃、120℃、130℃、140℃、150℃、160℃、170℃、180℃、190℃或200℃等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的组合同样适用。
30.作为本发明优选的技术方案，所述水解方法包括采用如第一方面所述的高炉煤气的水解装置的进行水解处理；所述水解处理中高炉煤气的流速为500-3000h-1
；所述水解处理中催化剂的形状包括球状、柱状或粒装中的1种或至少2种的组合；所述水解处理的温度为80-200℃。
31.本发明中，所述水解装置可以设置于trt余压发电之前，底部侧面与进气道相连，水解装置顶部出气区与出气道相连，进、出气道可设置一路或多路。
32.与现有技术方案相比，本发明至少具有以下有益效果：
33.(1)本发明提供的水解装置，具有占地面积小、塔内水解催化剂与高炉煤气接触面积大、流动阻力小、水解催化剂利用率高、且催化剂可快速装填与卸料，可显著提高高炉煤气水解转化效率，具有可观的经济效益。
34.(2)水解过程中气相的流动阻力≤980pa，催化剂利用率≥98.7％，水解转化率≥99.8％。
附图说明
35.图1是本发明实施例1中高炉煤气的水解装置的示意图；
36.图2是本发明实施例1中高炉煤气的水解装置的内部俯视图。
37.图中：1-进气口，2-催化部，3-进料区，4-水解催化剂进料口，5-出气区，6-出气口，7-卸料区。
38.下面对本发明进一步详细说明。但下述的实例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。
具体实施方式
39.为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，本发明的典型但非限制性的实施例如下：
40.实施例1
41.本实施例提供一种高炉煤气的水解装置，如图1和图2所示，所述高炉煤气的水解装置从上至下包括依次设置的出气区5、进料区3、水解催化区和卸料区7；
42.所述水解催化区内设置有出气端和围绕所述出气端设置的催化部2；所述出气端通过管道和所述出气区5相连接；
43.所述催化部2和出气端的侧壁设置有2.5mm的孔洞；
44.所述催化部2的底端和所述卸料区7相连接；
45.所述催化部2的顶端和所述进料区3相连接。
46.本实施例中，所述水解催化内设置有20个催化部2，此时出气端和催化部2配套设置，即一个催化部2配套设置一个出气端。
47.本实施例中，所述出气区5设置有对应的出气口6和其他设备相连接；所述进料区3设置有水解催化剂进料口4，以方便催化剂进料，水解催化区中设置有高炉煤气的进气口1，以便高炉煤气和催化剂进行接触；所述出料区对应设置有出料口；
48.本实施例中，所述催化部2的底端和所述出料区相连接为二者间为名义连通状态，在装入催化剂时，催化部2的底端和出料区通过阻隔机构进行阻隔，以防止催化剂的泄漏，在卸料时将阻隔机构拆除即可进行卸料。阻隔结构可以片状、板状等。
49.本实施例中，所述催化部2的顶端和所述进料区3相连接为催化部2的顶端为开口结构，催化剂经进料口输入后经进料区3直接进入催化部2以填充催化部2。
50.实施例2
51.本实施例提供一种高炉煤气的水解装置，所述高炉煤气的水解装置从上至下包括依次设置的出气区5、进料区3、水解催化区和卸料区7；
52.所述水解催化区内设置有出气端和围绕所述出气端设置的催化部2；所述出气端通过管道和所述出气区5相连接；
53.所述催化部2和出气端的侧壁设置有2mm的孔洞；
54.所述催化部2的底端和所述卸料区7相连接；
55.所述催化部2的顶端和所述进料区3相连接。
56.所述催化部2和所述出气端采用同心筒的方式设置。
57.所述同心筒包括第一筒和第二筒，所述第一筒的直径＜所述第二筒的直径。
58.所述催化部2为所述第一筒和所述第二筒之间的间隙；
59.所述出气端为所述第一筒。
60.所述第一筒的内径为50mm；
61.所述第二筒直径和所述第一筒直径的差值为300mm。
62.本实施例中，所述水解催化内设置有多个催化部2采用多层环绕中心线的方式进行设置即催化部 出气端 催化部 出气端
……
催化部 出气端，此时出气端和催化部2配套设置，即一个催化部2配套设置一个出气端。
63.本实施例中，所述出气区5设置有对应的出气口6和其他设备相连接；所述进料区3设置有水解催化剂进料口4，以方便催化剂进料，水解催化区中设置有高炉煤气的进气口1，以便高炉煤气和催化剂进行接触；所述出料区对应设置有出料口；
64.本实施例中，所述催化部2的底端和所述出料区相连接为二者间为名义连通状态，在装入催化剂时，催化部2的底端和出料区通过阻隔机构进行阻隔，以防止催化剂的泄漏，在卸料时将阻隔机构拆除即可进行卸料。阻隔结构可以片状、板状等。
65.本实施例中，所述催化部2的顶端和所述进料区3相连接为催化部2的顶端为开口结构，催化剂经进料口输入后经进料区3直接进入催化部2以填充催化部2。
66.实施例3
67.本实施例提供一种高炉煤气的水解装置，所述高炉煤气的水解装置从上至下包括依次设置的出气区5、进料区3、水解催化区和卸料区7；
68.所述水解催化区内设置有出气端和围绕所述出气端设置的催化部2；所述出气端通过管道和所述出气区5相连接；
69.所述催化部2和出气端的侧壁设置有3mm的孔洞；
70.所述催化部2的底端和所述卸料区7相连接；
71.所述催化部2的顶端和所述进料区3相连接。
72.所述催化部2和所述出气端采用同心筒的方式设置。
73.所述同心筒包括第一筒和第二筒，所述第一筒的直径＜所述第二筒的直径。
74.所述催化部2为所述第一筒和所述第二筒之间的间隙；
75.所述出气端为所述第一筒。
76.所述第一筒的内径为100mm；
77.所述第二筒直径和所述第一筒直径的差值为650mm。
78.本实施例中，所述水解催化内设置有多个催化部2，此时出气端和催化部2配套设置，即一个催化部2配套设置一个出气端。
79.本实施例中，所述出气区5设置有对应的出气口6和其他设备相连接；所述进料区3设置有水解催化剂进料口4，以方便催化剂进料，水解催化区中设置有高炉煤气的进气口1，以便高炉煤气和催化剂进行接触；所述出料区对应设置有出料口；
80.本实施例中，所述催化部2的底端和所述出料区相连接为二者间为名义连通状态，在装入催化剂时，催化部2的底端和出料区通过阻隔机构进行阻隔，以防止催化剂的泄漏，在卸料时将阻隔机构拆除即可进行卸料。阻隔结构可以片状、板状等。
81.本实施例中，所述催化部2的顶端和所述进料区3相连接为催化部2的顶端为开口结构，催化剂经进料口输入后经进料区3直接进入催化部2以填充催化部2。
82.应用例
83.本应用例采用实施例3的高炉煤气的水解装置进行高炉煤气中有机硫的去除，具体如下：
84.采用所述的高炉煤气的水解装置的进行水解处理，过程为高炉煤气由进气道通过水解转化塔底部侧壁的烟气入口进入塔内，与水解催化区进行气固接触，高炉煤气穿过水解催化区的催化部后进入出气端，由管道进入出气区，从水解转化塔顶部侧面的出气道流出。
85.所述水解处理中高炉煤气的体积空速为1500h-1
；所述水解处理中催化剂的形状为球状氧化铝催化剂；所述水解处理的温度为120℃。
86.本应用例中，水解处理中水解塔阻力为790pa，水解剂利用率为99％，有机硫转化率可达99.9％。所述反应器内高炉煤气与水解剂的接触面积是轴向流反应器的870％，即本发明中水解装置的气固接触面积显著高于现有技术中轴向流反应器的接触面积。
87.通过上述应用可知本发明提供的装置实现了催化过程中气固接触面积的增加，装置内阻力减小，水解转化率明显提升。
88.申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细结构特征，但本发明并不局限于上述详细结构特征，即不意味着本发明必须依赖上述详细结构特征才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用部件的等效替换以及辅助部件的增加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
89.以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
90.另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
91.此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。