一种高炉煤气水解脱硫装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种高炉煤气水解脱硫装置及方法，所述水解脱硫装置包括壳体，壳体的烟气进气管路上外接有进气旁路，所述壳体内部沿烟气流向设置预处理催化剂层和催化剂层，相邻两层催化剂层之间为过渡区，预处理催化剂层和与之相邻的催化剂层之间为转换区。所述水解脱硫方法包括：正常工作状态下，高炉煤气自水解脱硫装置的进气管路进入，催化水解脱硫后排出；当预处理催化剂层工作异常时，高炉煤气切换至进气旁路进入，更换预处理催化剂层，实现不停车检修；本发明专利技术通过设置预处理催化剂层和进气旁路，降低煤气中颗粒物等杂质的影响，使催化剂利用率和寿命提高，具有适应工况性好、结构简单、可调节压降的特点，可显著提高高炉煤气处理效率。

【技术实现步骤摘要】
一种高炉煤气水解脱硫装置及方法
本专利技术属于高炉煤气水解脱硫
，涉及一种高炉煤气水解脱硫装置及方法。
技术介绍
高炉煤气是炼铁过程中的副产物，作为钢铁企业产量最大的可燃气体，其用途广泛，一般送往高炉热风炉、轧钢加热炉、煤气发电等用户单元作为燃料使用。目前，高炉热风炉、轧钢加热炉、煤气发电等用户均要求燃烧尾气SO2达到超低排放限值，而现有高炉煤气净化流程无法满足SO2控制要求。目前的技术路线主要包括源头控制和燃烧后的末端治理，如采用末端治理方式，需在多点设置水解脱硫设施，同时，煤气燃烧后的废气量大，处理设施规模变大；若采取源头控制方式，实施高炉煤气精水解脱硫，减少燃气中的硫分，可大大降低末端治理的压力，甚至省掉末端治理设施。高炉煤气大致成分为二氧化碳6～12％、一氧化碳28～33％、氢气1～4％、氮气55～60％、烃类0.2～0.5％及硫化物，其总硫含量为200-300mg/m3，其中大部分是COS，H2S只占少部分，因此脱除高炉煤气中的COS是高炉煤气水解脱硫的核心，目前的设计的高炉煤气水解脱硫装置并不完善，还有很大的提升空间。CN110467944A公开了一种高炉煤气水解塔，由一级水解塔、二级水解塔和连接管道构成，高炉煤气从一级水解塔底部进入，穿过一级水解塔中部的催化剂层，完成第一次水解脱硫处理后，经塔间连接管道进入二级水解塔的底部，再次穿过二级水解塔中部的催化剂层，完成第二次水解脱硫处理后，从二级水解塔的上部高炉煤气出口输出，可有效解决高炉煤气水解脱硫。但是该专利技术由两个水解塔串联而成，存在阻力大和产生废水的问题；并且当催化剂发生堵塞或中毒问题，只能通过停机处理，给生产带来了不便。CN205796890U公开了一种焦炉煤气水解脱硫装置，包括：底部第一预水解脱硫罐、第二预水解脱硫罐、相应支管、进气总管和排气总管；各管道分别设有至少一个截止阀。所述第一预水解脱硫罐和第二预水解脱硫罐并联布置，当其中一个水解脱硫罐需要更换催化剂时，通过调节截止阀，使焦炉煤气只经过另外一个水解脱硫罐，达到不停车的情况下完成催化剂更换。但是该专利技术通过设置并列两个水解脱硫罐，增加了设备的占地面积和投资成本。CN209702678U公开了一种高炉煤气干法水解脱硫装置，包括：高炉煤气温度冷却器、高炉煤气干式水解脱硫塔、高炉煤气旁路调节阀、高炉煤气水解脱硫塔进口管；所述高炉煤气水解脱硫塔进口管上接出高炉煤气旁路调节阀，煤气旁路调节阀在达到使用条件时投入使用，保证装置正常安全生产。但是该专利技术在硫化物浓度变化时，将煤气通过旁路直接排至出口，没有达到连续水解脱硫的效果。现有高炉煤气水解脱硫装置均无法解决结构复杂、运行阻力大、可调节压降和不停车检修的问题。因此，如何在保证水解脱硫装置具有良好水解脱硫效果的情况下，同时还能保证结构简单、运行阻力小、适应工况性能好的水解脱硫装置，成为了目前迫切需要解决的问题。
技术实现思路
针对上述现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种高炉煤气水解脱硫装置和方法，通过设置预处理催化剂层和进气旁路，正常工作状态下，高炉煤气自水解脱硫装置的进气管路进入，依次穿过预处理催化剂层和至少一层催化剂层，经催化水解脱硫后排出；当预处理催化剂层工作异常时，高炉煤气切换至进气旁路进入，快速更换预处理催化剂层后，恢复正常工作，实现不停车检修。并且设置预处理催化剂层和催化剂层截面不同，当工况压力出现波动或后续工段压力变化较大时可通过旁路改变截面代为补偿，为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：第一方面，本专利技术提供了一种高炉煤气水解脱硫装置，所述的水解脱硫装置包括壳体，所述壳体内部沿烟气流向间隔设置一层预处理催化剂层和至少一层催化剂层，相邻两层催化剂层之间为过渡区，所述的预处理催化剂层和与之相邻的催化剂层之间为转换区；所述壳体的烟气进气管路上外接有进气旁路，所述的进气旁路的出口端接入转换区，烟气经进气旁路流入转换区。本专利技术通过设置进气旁路，当预处理催化剂层工作异常时，高炉煤气切换至进气旁路进入，快速更换预处理催化剂层后，恢复正常工作，实现不停车检修。作为本专利技术一种优选的技术方案，所述的预处理催化剂层和催化剂层采用模块化布置于壳体内部。需要说明的是，本专利技术所指的模块化布置是指预处理催化剂层和催化剂层采用整体式布置，具体的实现形式可以是：将催化剂设置在网笼中形成一个便于更换的整体。优选地，所述的预处理催化剂层中填充的催化剂的形状包括蜂窝状、颗粒状或球状中的一种或至少两种的组合。优选地，所述的催化剂层中填充的催化剂的形状包括蜂窝状、颗粒状或球状中的一种或至少两种的组合。优选地，所述的预处理催化剂层中填充的催化剂的形状与催化剂层中填充的催化剂的形状相同或不同。优选地，所述的预处理催化剂层中填充的催化剂的种类与催化剂层中填充的催化剂的种类相同或不同。优选地，所述的催化剂层中填充的催化剂为氧化铝基水解催化剂、氧化钛基水解催化剂、氧化铁基脱硫剂或微晶催化剂。优选地，所述的预处理催化剂层中填充的催化剂为氧化铝基水解催化剂。本专利技术对催化剂的种类不做具体要求和特殊限定，例如氧化铝基水解催化剂、氧化钛基水解催化剂、氧化铁基脱硫剂或微晶催化剂。作为本专利技术一种优选的技术方案，所述过渡区高度记为H1，单层催化剂层的高度记为H2，H1≤H2。优选地，所述的预处理催化剂层和催化剂层的体积空速为1500-5000h-1，例如可以是1500h-1、2000h-1、2500h-1、3000h-1、3500h-1、4000h-1、4500h-1或5000h-1，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。优选地，H1为H2的0.2～0.5倍，例如H1为H2的0.2倍、0.3倍、0.4倍或0.5倍，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。优选地，H1为0.3～0.6m，例如可以是0.3m、0.35m、0.4m、0.45m、0.5m、0.55m或0.6m，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，进一步优选地，H1为0.5m。所述的预处理催化剂层所在壳体的截面积记为S1，与预处理催化剂层相邻的催化剂层所在壳体的截面积记为S2，S1＜S2。优选地，S1与S2的比例为(0.45～0.9):1，例如S1与S2的比例为0.45:1、0.6:1、0.75:1或0.9:1，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。在本专利技术中通过设置预处理催化剂层和催化剂层的迎风面积不同，当工况压力出现波动或后续工段压力变化较大时可通过旁路改变截面代为补偿，达到可调节压降的效果。作为本专利技术一种优选的技术方案，所述的壳体两端分别设置有出气区和积灰区，所述的积灰区位于烟气进气管路的壳体一端，烟气经出气区由水解脱硫装置的出气管路排出。作为本专利技术一种优选的技术方案，所述的转换区设置有阀门，所述的阀门用于隔断预处理催化剂层和转换区。优选地，所述的转换区的阀本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高炉煤气水解脱硫装置，其特征在于，所述的水解脱硫装置包括壳体，所述壳体内部沿烟气流向间隔设置一层预处理催化剂层和至少一层催化剂层，相邻两层催化剂层之间为过渡区，所述的预处理催化剂层和与之相邻的催化剂层之间为转换区；/n所述壳体的烟气进气管路上外接有进气旁路，所述的进气旁路的出口端接入转换区，烟气经进气旁路流入转换区。/n

【技术特征摘要】
1.一种高炉煤气水解脱硫装置，其特征在于，所述的水解脱硫装置包括壳体，所述壳体内部沿烟气流向间隔设置一层预处理催化剂层和至少一层催化剂层，相邻两层催化剂层之间为过渡区，所述的预处理催化剂层和与之相邻的催化剂层之间为转换区；
所述壳体的烟气进气管路上外接有进气旁路，所述的进气旁路的出口端接入转换区，烟气经进气旁路流入转换区。


2.根据权利要求1所述的水解脱硫装置，其特征在于，所述的预处理催化剂层和催化剂层采用模块化布置于壳体内部；
优选地，所述的预处理催化剂层中填充的催化剂的形状包括蜂窝状、颗粒状或球状中的一种或至少两种的组合；
优选地，所述的催化剂层中填充的催化剂的形状包括蜂窝状、颗粒状或球状中的一种或至少两种的组合；
优选地，所述的预处理催化剂层中填充的催化剂的形状与催化剂层中填充的催化剂的形状相同或不同；
优选地，所述的催化剂层中填充的催化剂为氧化铝基水解催化剂、氧化钛基水解催化剂、氧化铁基脱硫剂或微晶催化剂；
优选地，所述的预处理催化剂层中填充的催化剂为氧化铝基水解催化剂。


3.根据权利要求1或2所述的水解脱硫装置，其特征在于，所述过渡区高度记为H1，单层催化剂层的高度记为H2，H1≤H2；
优选地，所述的预处理催化剂层和催化剂层的体积空速为1500-5000h-1；
优选地，H1为H2的0.2～0.5倍；
优选地，H1为0.3～0.6m，进一步优选地，H1为0.5m。
所述的预处理催化剂层所在壳体的截面积记为S1，与预处理催化剂层相邻的催化剂层所在壳体的截面积记为S2，S1＜S2；
优选地，S1与S2的比例为(0.45～0.9):1。


4.根据权利要求1-3任一项所述的水解脱硫装置，其特征在于，所述的壳体两端分别设置有出气区和积灰区，所述的积灰区位于烟气进气管路的壳体一端，烟气经出气区由水解脱硫装置的出气管路排出。


5.根据权利要求1-4任一项所述的水解脱硫装置，其特征在于，所述的转换区设置有阀门，所述的阀门用于隔断预处理催化剂层和转换区；
优选地，所述的转换...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱廷钰，李玉然，王斌，林玉婷，许志成，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11