一种高炉煤气精脱硫及协同脱氯系统的制作方法

1.本实用新型属于高炉煤气净化技术领域，具体涉及一种高炉煤气精脱硫及协同脱氯系统。


背景技术：

2.公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本实用新型的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
3.高炉煤气中硫的主要分为有机硫和无机硫两类，有机硫是一个结构上与二硫化碳类似的碳化合物，性质稳定；在高炉煤气无氧环境中难于与其他化合物直接发生化学反应，碱液吸收效率较低。
4.随着高炉生产大幅度提高喷煤量和进口矿石比例，高炉煤气中hcl含量上升，导致经常出现煤气管道及设备腐蚀问题严重、极大提高系统维修维护成本的问题。实施高炉煤气精脱硫并协同处理高炉煤气中hcl，实现降低煤气总管腐蚀、泄漏等安全风险。
5.高炉煤气脱氯及精脱硫工艺，现有技术涉及到高炉煤气精脱硫反应器装置，大多直接采用或嫁接焦化行业焦炉煤气脱硫和化工行业原料气脱硫所采用的湿法碱液喷淋脱硫工艺，或常规分子筛脱硫或微晶吸附脱硫工艺技术。但由于高炉煤气组分特性及工况条件的特殊性，上述技术均未能完全解决高炉煤气精脱硫过程中的几项关键技术问题，影响高炉煤气精脱硫技术的推广及工程实施。


技术实现要素：

6.针对上述现有技术中存在的问题，本实用新型的目的是提供一种高炉煤气精脱硫及协同脱氯系统。
7.为了解决以上技术问题，本实用新型的技术方案为：
8.一种高炉煤气精脱硫及协同脱氯系统，包括：
9.脱氯反应器，高炉煤气进入脱氯反应器中；
10.水解反应器，脱氯反应器的出口排出的高炉煤气进入到水解反应器中；
11.trt发电装置，水解反应器的出口排出的高炉煤气进入到trt发电装置中；
12.无机硫反应器，trt发电装置的出口排出的高炉煤气进入到无机硫反应器中。
13.本实用新型提出了一种高炉煤气的脱氯、有机硫催化水解转化、发电、脱无机硫的顺序进程的系统，实现高炉煤气的处理和发电的协同处理，先脱除氯，减少氯离子对高炉及trt系统及管道的腐蚀，利用trt前高炉煤气高温、高压的有利条件，充分提高水解催化剂的活性，将有机硫高效催化水解转化为无机硫h2s，然后去发电，之后再统一将无机硫脱除，实现将高炉煤气中氯化氢和氯的协同脱除，得到脱除后的高炉煤气。
14.高炉煤气中硫的主要分为有机硫和无机硫两类，有机硫主要成分有羰基硫、二硫化碳、等；无机硫主要成分是硫化氢。高炉煤气总硫含量在100-200mg/nm3之间，其中有机硫
以羰基硫(cos)为主，占比约80％；无机硫以硫化氢(h2s)为主，占比约20％；高炉煤气脱硫的关键在于煤气中羰基硫(cos)的控制与削减。cos是一个结构上与二硫化碳类似的碳化合物，性质稳定；在高炉煤气无氧环境中难于与其他化合物直接发生化学反应，碱液吸收效率较低。
15.随着高炉生产大幅度提高喷煤量和进口矿石比例，高炉煤气中hcl含量上升，导致经常出现煤气管道及设备腐蚀问题严重、极大提高系统维修维护成本。实施高炉煤气精脱硫并协同处理高炉煤气中hcl，实现降低煤气总管腐蚀、泄漏等安全风险。本实用新型中采取先脱除氯化氢然后再脱硫的连接方式，降低了氯化氢对设备的影响。
16.由于高炉煤气中的有机硫的成分含量较高，如果利用碱液喷淋脱硫，因为碱液喷淋方法适合于脱除无机硫，所以受到吸收效率的影响，不能得到较好的脱除效果，另外脱硫过程中还产生大量废水，产生二次污染，是一种非环保友好型方案。如果利用分子筛脱硫或微晶吸附脱硫，受到吸附效率的影响，有机硫的脱除效果不佳，另外，分子筛脱硫或微晶吸附脱硫，需要频繁对分子筛脱硫或微晶吸附材料进行高温再生，将吸附的硫迁移出吸附材料本体，其本质属于硫迁移，同时再生过程需要消耗大量能源，是一种非节能型方案。本实用新型中利用充分利用trt前高炉煤气的高温高压条件，充分提高脱氯剂、水解催催化剂的性能，将有机硫催化水解转化为无机硫，然后利用trt后高炉煤气低温低压条件，设计采用氧化铁脱硫剂将无机硫进行吸收脱除，整个工艺过程无废水产生，无需消耗另外能源，实现高炉煤气中硫及氯的高效脱除，是一种环保友好型、节能型技术方案。
17.作为进一步的技术方案，还包括第一氮气管线、第一空气管线、第一低压蒸汽管线，第一氮气管线和第一空气管线、第一低压蒸汽管线分别与脱氯反应器连接。
18.作为进一步的技术方案，第一氮气管线和第一空气管线、第一低压蒸汽管线与脱氯反应器的接口分别位于脱氯反应器的顶部或侧部。能够分别对脱氯反应器的各个位置同时进行吹脱，有利于脱氯反应器内部的清洁，降低催化剂填料的压降。
19.作为进一步的技术方案，还包括第一工艺水管线、第一排污管线，第一工艺水管线、第一排污管线分别与脱氯反应器的水口连接。第一工艺水管线用于向脱氯反应器中通入冲洗水进行脱氯反应器的清洗，同时脱氯反应器的水口排出的污水或冷凝水通过水口排出。
20.作为进一步的技术方案，脱氯反应器、水解反应器、无机硫反应器的内部分别设置催化剂填料。
21.作为进一步的技术方案，还包括第一高炉煤气进气管线、第二高炉煤气进气管线，第一高炉煤气进气管线与脱氯反应器的顶部连接，脱氯反应器的底部出口与第二高炉煤气进气管线连接，第二高炉煤气进气管线与水解反应器的底部连接。
22.作为进一步的技术方案，还包括第二氮气管线、第二空气管线、第二低压蒸汽管线，第二氮气管线和第二空气管线、第二低压蒸汽管线分别与水解反应器连接。
23.作为进一步的技术方案，第二氮气管线和第二空气管线、第二低压蒸汽管线与水解反应器的接口分别位于水解反应器的底部或侧部。
24.作为进一步的技术方案，还包括第二工艺水管线、第二排污管线，第二工艺水管线、排污管线分别与水解反应器的水口连接。第二工艺水管线用于向水解反应器中通入冲洗水进行水解反应器的清洗，同时水解反应器的水口排出的污水或冷凝水通过水口排出。
25.作为进一步的技术方案，还包括第三高炉煤气管线，第三高炉煤气管线与无机硫反应器的底部和侧部分别连接。设置多个连接口，使无机硫反应器内部的高炉煤气流场分布更加均匀。
26.作为进一步的技术方案，还包括第三氮气管线、第三空气管线、第三低压蒸汽管线，第三氮气管线和第三空气管线、第三低压蒸汽管线分别与无机硫反应器连接。
27.作为进一步的技术方案，第三氮气管线和第三空气管线、第三低压蒸汽管线与水无机硫反应器的接口分别位于无机硫反应器的底部或侧部。
28.作为进一步的技术方案，还包括第三工艺水管线、第三排污管线，第三工艺水管线、排污管线分别与无机硫反应器的进水口、出水口连接。第三工艺水管线用于向水解反应器中通入冲洗水进行无机硫反应器的清洗，同时无机硫反应器的排出的污水或冷凝水通过出水口排出。
29.本实用新型一个或多个技术方案具有以下有益效果：
30.现有的湿法碱液喷淋塔装置仅适用于无机硫的脱除，不能用于高炉煤气有机硫的脱除，且工艺过程产生较大量的废水，产生新的污染源不能实现绿色环保；常规分子筛脱硫或微晶吸附脱硫工艺技术，系统整体体积大、增加了系统占地面积，吸附材料价格高、增加了建设和运营成本。
31.本实用新型的高炉煤气精脱硫及协同脱氯系统，使高炉煤气先后进行脱氯，水解脱有机硫，然后干法吸收无机硫的过程解决了高炉煤气净化的问题，解决了现有的方法对有机硫的处理效果较低的问题，解决了对设备的腐蚀问题。
32.高炉煤气精脱硫及协同脱氯系统，无需碱液喷淋，无废水、无固废产生，具有更好的安全、环保及经济性。
附图说明
33.构成本实用新型的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。
34.图1为脱氯反应器部分的结构图；
35.图2为水解反应器部分的结构图；
36.图3为无机硫反应器部分的结构图；
37.其中，la1-第一高炉煤气进气管线，la10-脱氯反应器高压煤气入口母管管线，la6-trt前高压煤气旁路管线，la9-脱氯反应器高压煤气入口管线，ta01\ta02\ta03-脱氯反应器，ea5-脱氯及预处理催化剂填料，la11-脱氯反应器高压煤气出口管线，la12-脱氯反应器出口管线，pid2-高炉煤气有机硫水解转化工序，la3-第一氮气管线，la5-第一压缩空气管线，la2-第一工艺水管线，la4-第一低压蒸汽管线，la7-脱氯反应器氮气管线，la8-第一排污管线，lb9-水解反应器入口管线，tb01\tb02-水解反应器，eb5-有机硫水解催化剂填料，lb12-去trt系统总管管线，la6-trt前高压煤气旁路管线，lb3-第二氮气管线，lb5-第二压缩空气管线，lb2-第二水管线，lb4-第二低压蒸汽管线，lb7-水解反应器氮气管线，lb8-第二排污管线，lc1-第三高炉煤气管线，lc10-无机硫反应器入口管线，lc6-trt后低压煤气旁路管线，tc01\tc02-无机硫反应器，ec5-无机硫干法吸收催化剂填料，lc11-无机硫反应器出口管线，lc12-去气柜管网系统总管管线，lc3-第三氮气管线、lc5-第三压缩空气管线，
lc2-第三工艺水管线、lc4-第三低压蒸汽管线、lc7-无机硫反应器氮气管线，lc8-第三排污管线。
具体实施方式
38.应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本实用新型提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
39.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
40.实施例1
41.如图1所示，来自高炉布袋除尘器出口的高炉煤气：温度80～150℃、压力150～250kpa、羰基硫cos浓度50～300mg/nm3、硫化氢浓度5～50mg/nm3、氯离子浓度10～200ppm、粉尘浓度小于10mg/nm3；经高压煤气管道la1引入高炉煤气脱氯及预处理系统。第一高炉煤气进气管线la1后端设计两个通道：脱氯反应器高压煤气入口母管管线la10、前高压煤气旁路管线la6-trt。
42.正常运行时，高炉煤气经脱氯反应器高压煤气入口母管阀门组进入la10，然后通过控制脱氯反应器高压煤气入口阀门组，经过脱氯反应器高压煤气入口管线la9，分别进入脱氯反应器ta01\ta02\ta03；脱氯反应器ta01\ta02\ta03内装填脱氯及预处理催化剂填料ea5，高效脱除高炉煤气中的氯离子、酸性气、焦油及粉尘杂质，一方面对高炉煤气精脱硫及协同脱氯工艺系统的有机硫水解转化催化剂起到保护作用，另一方面减少氯离子对高炉及trt系统及管道的腐蚀，降低系统运行及维护成本；脱除氯及杂质后的高炉煤气，通过脱氯反应器高压煤气出口阀门组、脱氯反应器高压煤气出口管线la11，进入到脱氯反应器出口管线la12，然后通过la12进入到pid2-高炉煤气有机硫水解转化工序。
43.当高炉煤气脱氯及预处理系统维护检修或故障时，关闭脱氯反应器高压煤气入口母管阀门组，打开前高压煤气旁路管线阀门组，高炉煤气通过la6-trt前高压煤气旁路管线直接供给trt发电系统。
44.因为高炉煤气系统的特殊性，本实用新型设计了la3-来自界区外氮气管线、la5-来自界区外压缩空气管线，用于启停系统时的置换；运行过程中，为了降低ea5-脱氯及预处理催化剂填料压降，本实用新型设计了la2-来自界区外工艺水管线、la4-来自界区外低压蒸汽管线、la7-脱氯反应器氮气管线，用于ea5的吹扫；为了排放脱氯反应器的冷凝水及冲洗水，本实用新型设计了la8-脱氯反应器排污管线。
45.本实用新型高炉煤气脱氯及预处理系统设计参数：脱氯及预处理催化剂空速500～3000h-1、脱氯及预处理催化剂线速0.2～1.5m/s、脱氯反应器温度80～150℃、脱氯反应器压力150～250kpa、脱氯效率大于90％。
46.如图2所示，来自脱氯反应器出口管线la12的高炉煤气：温度80～150℃、压力150～250kpa、羰基硫cos浓度50～300mg/nm3、硫化氢浓度5～50mg/nm3、氯离子浓度小于10ppm、粉尘浓度小于2mg/nm3；经第二高压煤气管线lb1引入高炉煤气有机硫水解转化系统。
47.正常运行时，通过控制高炉煤气有机硫水解转化反应器高压煤气入口阀门组，高炉煤气经过水解反应器入口管线lb9，分别进入水解反应器tb01\tb02；水解反应器tb01\tb02内装填有机硫水解催化剂填料eb5，把高炉煤气中的有机硫cos，高效水解转化为无机硫h2s；水解转化后的高炉煤气，通过高炉煤气有机硫水解转化反应器高压煤气出口阀门组、水解反应器出口管线lb11，然后通过控制高炉煤气有机硫水解转化反应器高压煤气出口母管管线阀门组、高炉煤气有机硫水解转化系统去trt系统总管管线阀门组，去trt系统总管管线lb12，输送给trt发电装置。
48.当高炉煤气有机硫水解转化系统维护检修或故障时，关闭脱氯反应器高压煤气入口母管阀门组，打开前高压煤气旁路管线阀门组，高炉煤气通过前高压煤气旁路管线la6-trt直接供给trt发电装置。
49.因为高炉煤气系统的特殊性，本实用新型设计了第二氮气管线lb3、第二压缩空气管线lb5，用于启停系统时的置换；运行过程中，为了降低有机硫水解催化剂填料eb5压降，本实用新型设计了第二水管线lb2、第二低压蒸汽管线lb4、水解反应器氮气管线lb7，用于eb5的吹扫；为了排放高炉煤气有机硫水解转化反应器的冷凝水及冲洗水，本实用新型设计了第二排污管线lb8。
50.本实用新型高炉煤气有机硫水解转化系统设计参数：高炉煤气有机硫水解转化催化剂空速500～3000h-1
、高炉煤气有机硫水解转化催化剂线速0.2～1.5m/s、高炉煤气有机硫水解转化反应器温度80～150℃、高炉煤气有机硫水解转化反应器压力150～250kpa、有机硫水解转化效率大于95％。
51.如图3所示，来自trt发电系统出口的高炉煤气：温度30～100℃、压力10～25kpa、羰基硫cos浓度0～10mg/nm3、硫化氢浓度50～200mg/nm3；经第三高炉煤气管线lc1引入高炉煤气无机硫干法吸收工序。第三高炉煤气管线lc1后端设计两个通道：无机硫反应器入口管线lc10、后低压煤气旁路管线lc6-trt。
52.正常运行时，高炉煤气经高炉煤气无机硫干法吸收反应器低压煤气入口母管阀门组进入lc10，然后通过控制高炉煤气无机硫干法吸收反应器低压煤气入口阀门组，分别进入无机硫反应器tc01\tc02；tc01\tc02内装填无机硫干法吸收催化剂填料ec5，高效脱除高炉煤气中的无机硫。脱除无机硫后的高炉煤气，通过高炉煤气无机硫干法吸收反应器低压煤气出口阀门组、无机硫反应器出口管线lc11，然后通过控制高炉煤气无机硫干法吸收反应器低压煤气出口去气柜管网系统总管管线阀门组、进入到去气柜管网系统总管管线lc12，通过lc12输送给气柜管网系统.
53.当高炉煤气无机硫干法吸收系统维护检修或故障时，关闭高炉煤气无机硫干法吸收反应器低压煤气入口母管阀门组，打开后低压煤气旁路管线阀门组，高炉煤气通过后低压煤气旁路管线lc6-trt直接供给气柜管网系统.
54.因为高炉煤气系统的特殊性，本实用新型设计了第三氮气管线lc3、第三压缩空气管线lc5，用于启停系统时的置换；运行过程中，为了降低无机硫干法吸收催化剂填料ec5压降，本实用新型设计了第三工艺水管线lc2、第三低压蒸汽管线lc4、无机硫反应器氮气管线lc7，用于ec5的吹扫；为了排放脱高炉煤气无机硫干法吸收反应器的冷凝水及冲洗水，本实用新型设计了第三排污管线lc8。
55.本实用新型高炉煤气无机硫干法吸收系统设计参数：高炉煤气无机硫干法吸收催
化剂空速500～2000h-1
、高炉煤气无机硫干法吸收催化剂线速0.2～1.5m/s、高炉煤气无机硫干法吸收反应器温度30～100℃、脱氯反应器压力10～25kpa、无机硫干法吸收效率大于95％。
56.以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。