一种用于转炉煤气脱氧及脱硫的装置和方法与流程

1.本发明属于脱氧及脱硫技术领域，具体为一种用于转炉煤气脱氧及脱硫的装置和方法。


背景技术：

2.目前，以转炉煤气和焦炉煤气为原料生产乙二醇时，每小时需消耗转炉煤气58000nm3，转炉煤气中co含量为45-50％，氧含量≤1％，cos和二甲基硫等有机硫含量≤15mg/nm3。为满足乙二醇生产要求，需将转炉煤气中氧含量降低至30ppm以下，总硫含量＜0.1ppm，转炉煤气脱氧精脱硫工序采用cos水解、一次脱硫、脱氧和精脱硫的工艺路线，设计系统整体阻力降≤150kpa，脱氧反应器采用内换热型均温反应器，催化剂床层热点温度≤180℃，床层均温≤150℃。
3.现有的脱氧脱硫工艺流程主要为：转炉煤气经过转炉煤气换热器与脱氧后的转炉煤气换热提温至60℃后，进入水解脱硫塔脱硫。从水解脱硫塔顶部出来的气体经过开工加热器与脱氧循环气混合，然后从底部进入脱氧反应器，脱除转炉煤气中的氧。经脱氧后的气体分为两部分，一部分作为脱氧循环气，经转炉煤气循环压缩机增压后循环利用，另一部分过转炉煤气换热器与原料气换热降温，再经净化气水冷器降温至40℃后，从塔底进入精脱硫塔，脱除气体中残余的硫醇及二甲基二硫化物。
4.该流程在实际运行过程中，当脱氧反应器进气氧含量超过0.5％时，脱氧反应器催化剂床层热点温度最高达到190℃以上，催化剂床层均温达到160℃以上；系统整体阻力降最高达到200kpa，远超设计指标要求，为保证装置安全运行，只能通过降低生产负荷的方式运行。因此，其存在一定的局限性，主要体现在以下几点。
5.1、现有脱氧反应器的处理能力对进口转炉煤气中氧含量指标要求较高，不能高于0.5％。为控制进口氧含量，需运行转炉煤气循环压缩机增加循环量，一方面稀释氧含量，另一方面增加反应器床层空速，带走反应热。压缩机额定功率为420kw，运行能耗高，增加了生产成本；同时增加了系统整体压差。
6.2、脱氧反应器催化剂床层的反应热仅能通过循环压缩机增加循环量带走，调节手段单一且能耗较高，脱氧反应器进口氧含量超过0.5％时，催化剂床层热点温度超高，只能降低生产负荷运行，影响装置整体生产能力。
7.3、脱氧催化剂装填在反应器壳程，转炉煤气从反应器底部管程进入，与壳程中已脱氧反应的热转炉煤气换热，换热效果无法有效控制，导致进入壳程开始反应时温度超高，导致催化剂床层热点温度超高。
8.4、净化气水冷器设计结构型式存在问题，原设计采用进口挡板和折流板型式，导致净化气水冷器阻力降较大，超过40kpa，造成系统整体阻力降较大。
9.因此，提供一种新的用于转炉煤气脱氧及脱硫的装置和方法，用来降低脱氧反应器床层温度和系统阻力，提高脱氧催化剂使用寿命，提高转炉煤气脱氧脱硫装置运行负荷具有重大意义。


技术实现要素：

10.针对上述问题本发明提供了一种用于转炉煤气脱氧及脱硫的装置和方法。该装置和方法能够降低现有方法脱氧反应器床层温度和系统阻力，提高脱氧催化剂使用寿命，提高转炉煤气脱氧脱硫装置运行负荷。
11.为了达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：
12.本发明提供了一种用于转炉煤气脱氧及脱硫的装置，主要包括：脱氧反应器、冷激管线、脱氧反应器进口管线、冷激管线调节阀、脱氧反应器进口管线调节阀、净化水冷器、转炉煤气换热器、水解脱硫开工加热器、水解脱硫塔、开工加热器、精脱硫塔；
13.其中，所述转炉煤气换热器进气口与转炉煤气连接，转炉煤气换热器出气口与水解脱硫开工加热器进气口连接，水解脱硫开工加热器出气口与水解脱硫塔底部进气口相连，水解脱硫塔顶部出气口与开工加热器进气口相连，开工加热器出气口分两条支路，一条通过冷激管线与脱氧反应器的顶部进气口相连，另一条通过脱氧反应器进口管线与脱氧反应器底部的进气口连接，在冷激管线和脱氧反应器进口管线上分别设置有冷激管线调节阀和脱氧反应器进口管线调节阀，分别用于调节进入脱氧反应器顶部和底部的转炉煤气流量；脱氧反应器底部的出气口与转炉煤气换热器的壳程进口相连，转炉煤气换热器壳程出口与净化气水冷器壳程进口相连，净化气水冷器的壳程出口与精脱硫塔底部进气口相连。
14.进一步，转炉煤气还可以不经过转炉煤气换热器直接与水解脱硫开工加热器的进气口连接；脱氧反应器底部的出气口也可以不经过转炉煤气换热器直接与净化气水冷器壳程进口连接。
15.进一步，所述冷激管线调节阀和脱氧反应器进口管线调节阀为dn600三偏心法兰式复合密封蝶阀。
16.进一步，所述净化水冷器为折流杆管壳式换热器。
17.本发明还提供一种转炉煤气脱氧及脱硫的方法，包括以下步骤：
18.步骤1：转炉煤气经过转炉煤气换热器与脱氧后的转炉煤气换热提温至设定温度后，经过水解脱硫开工加热器，从水解脱硫塔底部进入水解脱硫塔，在下层有机硫水解催化剂的作用下将转炉煤气中的有机硫水解转化为硫化氢，然后在上层双功能精脱硫剂的作用下脱除气体中的h2s及其它硫化物；
19.步骤2：从水解脱硫塔顶部出来的气体经过开工加热器后，分别从脱氧反应器顶部和底部进入脱氧反应器，脱除转炉煤气中的氧；
20.步骤3：由脱氧反应器脱氧后的气体经过转炉煤气换热器与原转炉煤气换热降温，再经净化气水冷器降温至设定温度后，从精脱硫塔底部进入精脱硫塔，脱除气体中残余的硫醇及二甲基二硫化物，精脱硫塔顶部出来的净化气体通向下一工序。
21.进一步，所述步骤3中的净化器水冷器为折流杆管壳式换热器。
22.进一步，所述步骤2中从脱氧反应器顶部和底部进入脱氧反应器的气体流量分别通过冷激管线调节阀和脱氧反应器进口管线调节阀进行控制，具体要求为，将脱氧反应器顶部温度控制在催化剂起活温度；转炉煤气中氧含量不超过1.0％时，脱氧反应器催化剂床层热点温度不超过190℃，均温不超过150℃。
23.与现有技术相比本发明具有以下优点：
24.1、本发明增设冷激管线，使气体分别从脱氧反应器顶部和底部进入，同时通过控
制阀门开度，调节进入底部和顶部的转炉煤气流量，实现顶部温度控制在70℃。转炉煤气中氧含量不超过1.0％时，脱氧反应器催化剂床层热点温度不超过190℃，均温不超过150℃。
25.2、经过本发明装置后的脱氧气体不需要再分一部分进入转炉煤气循环压缩机做循环使用，压缩机停运，脱氧反应器阻力降下降30kpa，脱氧后的气体全部进入净化气水冷器。
26.3、本发明的净化器水冷器选用折流杆管壳式换热器，替代了原来的进口挡板和折流板型式净化气水冷器，使净化器水冷器阻力降下降30kpa，系统整体压差低于150kpa。
27.综合可得，本发明装置和方法能够提高脱氧反应器处理能力，降低能耗和装置生产成本，降低系统阻力降，提高装置整体生产负荷。
附图说明
28.图1为本发明转炉煤气脱氧及脱硫的装置示意图。
具体实施方式
29.下面结合本发明实施例和附图，对本发明的技术方案进行具体、详细的说明。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干变型和改进，这些也应视为属于本发明的保护范围。
30.实施例1
31.一种用于转炉煤气脱氧及脱硫的装置，如图1所示，主要包括：脱氧反应器1、冷激管线2、脱氧反应器进口管线3、冷激管线调节阀4、脱氧反应器进口管线调节阀5、净化水冷器6、转炉煤气换热器7、水解脱硫开工加热器8、水解脱硫塔9、开工加热器10、精脱硫塔11。
32.转炉煤气与转炉煤气换热器7进气口相连，转炉煤气换热器7出气口与水解脱硫开工加热器8的进气口相连，水解脱硫开工加热器8的出气口与水解脱硫塔9底部的进气口相连，水解脱硫塔9顶部出气口与开工加热器10进气口相连，开工加热器10出气口通过冷激管线2和脱氧反应器进口管线3两条支路分别与脱氧反应器1顶部进气口和底部进气口相连，在冷激管线2和脱氧反应器进口管线3上分别设置有冷激管线调节阀4和脱氧反应器进口管线调节阀5，分别用于调节进入脱氧反应器1顶部和底部的转炉煤气流量；脱氧反应器1底部的出气口与转炉煤气换热器7的壳程进口相连，转炉煤气换热器7壳程出口与净化气水冷器6壳程进口相连，净化气水冷器6的壳程出口与精脱硫塔11底部进气口相连，精脱硫塔11顶部出气口通往界区外，用于后工序。
33.转炉煤气还可以不经过转炉煤气换热器7直接与水解脱硫开工加热器8的进气口连接；脱氧反应器1底部的出气口也可以不经过转炉煤气换热器7直接与净化气水冷器6壳程进口连接。
34.所述冷激管线调节阀4和脱氧反应器进口管线调节阀5为dn600三偏心法兰式复合密封蝶阀。
35.所述净化水冷器6为折流杆管壳式换热器。
36.实施例2
37.一种用于转炉煤气脱氧及脱硫的方法，主要包括以下步骤：
38.步骤1.来自上游工序的转炉煤气，流量为58000nm3/h、压力为0.9mpa、co含量为
45-50％、氧含量≤1％、cos和二甲基硫等有机硫含量≤15mg/nm3。经过转炉煤气换热器7与脱氧后的转炉煤气换热提温至60℃后，再经过水解脱硫开工加热器8，从水解脱硫塔9底部进入水解脱硫塔9。
39.步骤2.转炉煤气进入水解脱硫塔9后，首先在下层有机硫水解催化剂的作用下将原料气中的cos等有机硫水解转化为h2s，然后在上层双功能精脱硫剂的作用下脱除气体中的h2s及其它硫化物。从水解脱硫塔9顶部出来的气体经过开工加热器10后，分别通过冷激管线2和脱氧反应器进口管线3从脱氧反应器1底部和顶部进入脱氧反应器1，脱除转炉煤气中的氧，为防止脱氧反应器催化剂床层超温，通过脱氧反应器进口管线3和冷激管线2上的dn600三偏心法兰式复合密封蝶阀控制脱氧反应器1底部和顶部进气流量，确保脱氧反应器1顶部温度控制在70℃左右(催化剂起活温度)，催化剂床层热点温度不超过190℃，均温不超过150℃。
40.步骤3.经脱氧后的气体，经转炉煤气换热器7与原料气(转炉煤气)换热降温，再经净化气水冷器(即折流杆管壳式换热器)降温至40℃后，从精脱硫塔11塔底进入精脱硫塔11，脱除气体中残余的硫醇及二甲基二硫化物，精脱硫塔顶出来的净化气体，氧含量≤30ppm、总硫含量＜0.1ppm、压力≥0.75mpa,去后工序。
41.通过本发明方法使脱氧反应器催化剂床层热点温度不超过190℃，均温不超过150℃。脱氧反应器阻力降下降30kpa，净化器水冷器阻力降下降30kpa，系统整体压差低于150kpa。最终得到的转炉煤气氧含量≤30ppm、总硫含量＜0.1ppm、压力≥0.75mpa，满足乙二醇的生产工序。