專(zhuān)利名稱(chēng)：煤氣活性炭脫硫凈化和再生工程與設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬化工氣體凈化領(lǐng)域。
本發(fā)明包括煤氣活性炭脫硫凈化和活性炭脫硫劑飽和后的再生兩個(gè)主要方面的設(shè)備。
活性炭脫硫到目前為止使用廠(chǎng)家很多，其主要機(jī)理是催化作用和物理吸附作用。在常溫常壓下，煤氣中的H2S與活性炭發(fā)生放熱反應(yīng)，生成單質(zhì)硫和水，硫被吸附在活性炭的微孔中。煤氣中不含氨時(shí)，其硫容量為30％，煤氣中含氨(0.2～0.4g/M3)時(shí)，硫容量可為63％。當(dāng)活性炭脫硫劑飽和后，可用400～500c的過(guò)熱蒸汽再生，通過(guò)對(duì)活性炭的再生，可以直接生成單質(zhì)硫，既不造成二次污染，又有經(jīng)濟(jì)價(jià)值。經(jīng)過(guò)多次再生，每批活性炭可重復(fù)使用10～20次之多。400～500C的過(guò)熱蒸汽可用加電加熱器獲得，由于成本高且增加電力安裝容量大，250千瓦/噸過(guò)熱蒸汽小時(shí)，增容費(fèi)大。當(dāng)熱容量不足時(shí)，實(shí)際使用中因達(dá)不到溫度，再生效果不好。另一種是采用煤氣作為熱源的蒸汽過(guò)熱器，可以利用自己的煤氣，投資小、成本低。
現(xiàn)有以活性炭作為脫硫劑的脫硫塔，多做成單級(jí)單向的結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1未脫硫的原煤氣從(2)進(jìn)入，通過(guò)活性炭脫硫劑層(4)并從(3)排出凈化后的煤氣。在同樣的煤氣處理量，在一定的脫硫劑層高的條件下，塔的直徑要做得大些，直徑大了對(duì)脫硫過(guò)程中，煤氣的通過(guò)和再生過(guò)程中過(guò)熱蒸汽的汽體分布都會(huì)產(chǎn)生不均勻的影響，會(huì)產(chǎn)生脫硫和再生的效果不好?，F(xiàn)有的煤氣蒸汽過(guò)熱器的結(jié)構(gòu)基本上只有一種形式。見(jiàn)圖2。但有兩種使用方法一種是飽和蒸汽從(1)進(jìn)入，由(2)排出，而煙氣是由下向上成逆向流動(dòng)，這樣蒸汽的過(guò)熱溫度容易達(dá)到要求，雖蒸汽與煙氣的溫都較高，但仍能做到溫差較大有利于熱交換，排煙溫度能做到較低，因?yàn)檫M(jìn)入的飽和蒸汽溫度較低，這樣熱效率較高；但下部由于蒸汽溫度和煙氣溫度都較高，傳熱面的炭鋼管和管板往往因承受不了這樣的高溫而被燒壞。另一種是飽和蒸汽由(2)進(jìn)入由(1)排出，這樣煙氣和蒸汽順向流動(dòng)，下部因蒸汽溫度低雖煙氣溫度高傳熱鋼管和管板的溫度較低而不會(huì)被燒壞；但由于上部過(guò)熱蒸汽要達(dá)到450c以上，煙氣溫度要保持一定的溫差而保持較高，一般應(yīng)有500c以上，這樣加熱器的熱效率就會(huì)很低，燃料消耗量大而增加活性炭再生的成本；另外這樣的設(shè)計(jì)外殼和導(dǎo)流隔板要消耗較多的鋼材，因此設(shè)備造價(jià)也高。
本發(fā)明的目的是提供一種直徑小，煤氣分布均勻和再生活性炭過(guò)程中過(guò)熱蒸汽分布也均勻的活性炭脫琉塔，和一種能保證得到450C以上的過(guò)熱蒸汽和熱效率高的蒸汽過(guò)熱器。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的1.把脫硫塔的直徑做得是一般設(shè)計(jì)的0.7倍，高度為一般設(shè)計(jì)的1.7倍。煤氣由中間進(jìn)入，把活性炭脫硫劑分裝在煤氣入口的上下兩部分。煤氣出口在塔的上下方各一個(gè)。這樣煤進(jìn)入后分上下兩個(gè)方向通過(guò)脫硫劑層脫硫后由上下兩個(gè)出口排出。這樣的設(shè)計(jì)就等于兩個(gè)塔并聯(lián)工作。由于脫硫塔直徑小煤氣通過(guò)脫硫劑分布均勻，在再生時(shí)過(guò)熱蒸汽從塔的上方進(jìn)入通過(guò)兩個(gè)脫硫劑層后從底部排出時(shí)分布也均勻，同時(shí)也有利于再生時(shí)單質(zhì)硫的排出。因此做到脫硫效果好，設(shè)備制造節(jié)省材料，節(jié)約投資，操作方便。
2.蒸汽過(guò)熱器內(nèi)的傳熱面下部分采用耐熱鋼管制造，使下部與高溫?zé)煔饨佑|的部分不被燒壞。蒸汽由上部進(jìn)入，下部排出，上下部的溫差都大，做到加熱器的熱效率高，傳熱面積小，降低設(shè)備的造價(jià)并節(jié)省脫硫燃料費(fèi)用。還因?yàn)槟鼙ＷC過(guò)熱蒸汽的高溫，使活性炭再生徹底，保證脫硫質(zhì)量和活性炭的有效利用。


圖1(1)塔體，(2)原煤氣進(jìn)口，(3)凈煤氣出口，(4)放散管，(5)活性炭脫硫劑，(6)保溫層。
圖2(1)飽和蒸汽入口，(2)過(guò)熱蒸汽出口，(3)炭鋼外殼，(4)炭鋼導(dǎo)熱管，(5)炭鋼導(dǎo)流隔板，(6)燃燒室，(7)煤氣燒嘴(8)保溫層，(9)煙囪。
圖3(1)原煤氣進(jìn)口，(2)凈煤氣出口，(3)過(guò)熱蒸汽入口，(4)活性炭脫硫劑，(5)可拆卸的組裝柵板，(6)蒸汽凝結(jié)水和單質(zhì)硫出口管，(7)凝結(jié)水溢流口，(8)水封槽，(9)入孔，(10)保溫層，(11〕活性炭卸出口，(12)放散管。
圖4(1)飽和蒸汽入口，(2)聯(lián)箱，(3)耐熱鋼傳熱管，(4)聯(lián)箱，(5)過(guò)熱蒸汽出口，(6)耐火磚塔體，(7)煙囪，(8)燃燒室，(9〕煤氣燒嘴。
圖5(1)活性炭脫硫塔，(2)蒸汽過(guò)熱器，(3)凝結(jié)水封箱，(4)空氣管，(5)放散管，(6)煤氣燒嘴，(7)減壓閥，(8)溫度計(jì)，(9)壓力計(jì)，(10)流量計(jì)，(11)原煤氣管，(12)凈煤氣管，(13)飽和蒸汽管，(14)過(guò)熱蒸汽管，(15)蒸汽凝結(jié)水和單質(zhì)硫管，(16)凝結(jié)水溢流管，(17)原煤氣閥，(18)凈煤氣閥，(19)飽和蒸汽閥，(20)過(guò)熱蒸汽閥。
本發(fā)明提出活性炭脫硫的實(shí)施方案見(jiàn)圖3。它比一般用的塔在筒體加高一倍，煤氣從中間進(jìn)入，分向上和向下兩個(gè)脫硫劑層通過(guò)，并由上下兩個(gè)出氣口排出，這樣一個(gè)塔就可以作為兩個(gè)同樣直徑的塔并聯(lián)使用。在同樣的煤氣處理量下，塔的截面積可以減小一倍，直徑減小0.7倍，除了可以節(jié)約金屬外，還對(duì)脫硫時(shí)煤氣流動(dòng)和再生時(shí)過(guò)熱蒸氣流動(dòng)的分布較均勻，有利于脫硫和再生的質(zhì)量、原煤氣從(1)進(jìn)入通過(guò)附于塔體上的矩形環(huán)狀通道，并經(jīng)多個(gè)沿塔體周邊均勻分布的方孔進(jìn)入塔的整個(gè)截面，后作上下兩個(gè)方向通過(guò)活性炭脫硫劑層(4)脫去H2S，并由上下方的各個(gè)沿塔體周邊均勻分布的出氣口進(jìn)入附于塔體上的矩形環(huán)狀通道并由出口(2)排出，這樣就完成了過(guò)程。當(dāng)脫硫劑飽和后達(dá)不到凈化要求時(shí)，把上下兩個(gè)凈煤氣出口和原煤氣進(jìn)口管上的閥關(guān)閉，將過(guò)熱蒸汽由進(jìn)口(3)及環(huán)狀管借多個(gè)沿塔體周邊均勻分布的小管均勻的進(jìn)入塔中，并向下通過(guò)兩個(gè)活性炭脫硫劑層加熱再生后由出口(6)排出，進(jìn)入水封槽(8)中，多余的凝結(jié)水由溢流管(7)排出，經(jīng)過(guò)約10個(gè)小時(shí)的再生處理，活性炭脫硫劑得到較徹底的再生，恢復(fù)性能可繼續(xù)使用約10～20次，最后失效而更換新的活性炭。塔體及矩形通道和頂部都應(yīng)有很好的保溫層(10)，以減小過(guò)熱蒸汽的熱損而降溫太多，以保證再生的進(jìn)行。脫硫劑的加裝鋪平是由入孔(9)裝入。平鋪在可卸的組裝柵板(5)上，更換時(shí)廢活性炭由排出口(11)卸出，卸出口上方有小塊柵板可頂開(kāi)。(12)是放散管供停用或裝卸時(shí)排氣用。
本發(fā)明提出的蒸汽過(guò)熱器實(shí)施方案見(jiàn)圖4。飽和蒸汽是由上方進(jìn)入與煙氣成逆向流動(dòng)，傳熱管采用耐熱鋼管，做成列管形盡量密集并與煙氣流向成直交，沒(méi)有金屬殼體而是采用耐火磚砌體，這樣能保證過(guò)熱蒸汽的溫度，又節(jié)約鋼材。飽和蒸汽由(1)進(jìn)入聯(lián)箱(2)再通過(guò)耐熱鋼管(3)(鋼傳熱管可以全部用耐熱鋼，也可以在下部采用耐熱鋼以節(jié)約價(jià)格昂貴的耐熱鋼材，即使是部分采用耐熱鋼材，總的造價(jià)還是會(huì)比較貴，但是能保證過(guò)熱蒸汽的溫度，使再生效果好，又能提高過(guò)熱器的熱效率，達(dá)到節(jié)能的效果還是合理的)再進(jìn)入聯(lián)箱(4)并由(5)排出高溫的過(guò)熱蒸汽。完成了蒸汽過(guò)熱過(guò)程。整個(gè)管組都安裝在用耐火磚砌成的方形塔(6)中并把聯(lián)箱(4)砌入耐火磚體中，以防聯(lián)箱體燒壞，這樣就用耐火磚砌體來(lái)替代了鋼材殼體，節(jié)約了鋼材；塔的下方是耐火磚砌成的燃燒室(8)，(9〕是煤氣燒嘴。
本發(fā)明的總體實(shí)施方案見(jiàn)圖5原煤氣從管道(11)來(lái)由脫硫塔(1)中部進(jìn)入，然后由(1)的上下部出來(lái)進(jìn)入凈煤氣(12)管道送往用戶(hù)。當(dāng)塔內(nèi)活性炭脫硫劑飽和后，將原煤氣和凈煤氣管線(xiàn)上的(17)，(18)閥關(guān)上；然后把飽和蒸汽由管(13)通過(guò)流量計(jì)(10)和減壓閥(7)和閥門(mén)(19)進(jìn)入蒸汽過(guò)熱器(2).再把閥(20)打開(kāi)并再把煤氣蒸汽過(guò)熱器(2)的煤氣燒嘴(6)點(diǎn)燃，短時(shí)間打開(kāi)放散管(5)上的閥。過(guò)熱蒸汽由過(guò)熱器下部出來(lái)，經(jīng)過(guò)過(guò)熱蒸汽管道(14)，在這管道上裝有壓力計(jì)(9)和溫度計(jì)(8)。過(guò)熱蒸汽和單質(zhì)硫從脫硫塔下部流出。蒸汽被凝結(jié)，單質(zhì)硫被凝固于水封槽中，凝結(jié)水由溢流管(16)流出。單質(zhì)固體硫由人工扒出作為商品出售。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是1、設(shè)備能安全生產(chǎn)不會(huì)被燒壞；2、能保證過(guò)熱蒸汽滿(mǎn)足活性炭再生的溫度要求；3、提高了煤氣蒸汽過(guò)熱器的熱效率20％，也就是節(jié)約燃料20％；4、節(jié)約加熱器總量的炭鋼55％，雖然耐熱鋼增加了總量的15％或多一些，但能保證過(guò)熱蒸汽的溫度來(lái)滿(mǎn)足活性炭再生的要求，提高了活性炭的利用率約6倍，因此還是合理的；5、提高了活性炭的利用率約6倍，降低了煤氣脫硫的成本。
權(quán)利要求
1.一種煤氣脫硫工程屬化工氣體凈化技術(shù)；以活性炭作為脫硫劑，并以過(guò)熱蒸汽作為活性炭飽和后的再生劑，其特征在于活性炭脫硫塔的煤氣由塔的中間進(jìn)入，進(jìn)入塔內(nèi)后分上下兩個(gè)方向通過(guò)上下兩個(gè)活性炭層進(jìn)行脫硫，然后分別由上下兩個(gè)凈煤氣出口排出；這樣就相當(dāng)于兩個(gè)同樣直徑的脫硫塔并聯(lián)使用；蒸汽過(guò)熱器是以煤氣為燃料以全部或部分耐熱鋼管制成傳熱面，以耐火磚砌成方形塔體，蒸汽與煙氣成逆向流動(dòng)；
2.根據(jù)前述要求，脫硫塔煤氣出入口的特征在于煤氣是通過(guò)附于塔體的矩形環(huán)狀通道經(jīng)沿塔體周邊均布的多個(gè)方孔進(jìn)入和排出塔外；
3.根據(jù)前述要求，煤氣蒸汽過(guò)熱器的耐熱傳熱鋼管下端部的聯(lián)箱是砌入耐火磚塔體內(nèi)的，傳熱鋼管做成交錯(cuò)排列的列管狀，做到盡量密集在塔內(nèi)空間并與煙氣橫向直交進(jìn)行熱交換。
全文摘要
本發(fā)明屬化工氣體凈化技術(shù)；用活性炭為脫硫劑，活性炭飽和后用過(guò)熱蒸汽再生；脫硫塔有上下兩個(gè)脫硫劑層，煤氣從中間進(jìn)入由上下兩個(gè)出口排出；相當(dāng)于兩個(gè)同樣直徑的塔并聯(lián)使用，這樣同一處理量條件下塔徑較小，有利于活性炭的脫硫和再生。蒸汽過(guò)熱器用煤氣為燃料，耐熱鋼管為傳熱面，耐火磚砌塔體能可靠的提供450～500℃以上的過(guò)熱蒸汽供活性炭再生用。具有節(jié)約鋼材，能源和活性炭脫硫劑以及回收有價(jià)值的優(yōu)質(zhì)硫的實(shí)用價(jià)值，并符合環(huán)保要求。
文檔編號(hào)C10K1/32GK1167813SQ96106358
公開(kāi)日1997年12月17日 申請(qǐng)日期1996年6月6日 優(yōu)先權(quán)日1996年6月6日
發(fā)明者陳紹維 申請(qǐng)人:陳紹維