高炉煤气一体化脱硫装置及方法与流程

本发明涉及高炉煤气，具体涉及高炉煤气一体化脱硫装置及方法。

背景技术：

1、现有煤气脱硫工艺主要采用水解催化工艺将高炉煤气中所含的有机硫化物如cos、cs2等有机硫转变为h2s，之后利用活性炭吸附原理将其吸附，得到净化后的高炉煤气。

2、为了实现上述工艺，现有煤气脱硫装置一般根据其功能拆分为多个结构，分布不在各个区域，彼此之间通过复杂的管道相连；存在占地面积广、管路走向复杂的缺点。其次，在现有的脱硫系统重，煤气是通入加热装置，然后加热至预设温度后排出，加热装置外置热量外散严重，对能源消耗较大。

3、另外，现有的煤气在脱硫系统中的流向均为立式轴向或者卧式轴向，煤气在水解及吸附单元处存在过于集中在某一反应区域内，导致反应截面积过小，脱硫反应效率过低。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的上述缺陷，提供了一种高炉煤气一体化脱硫装置及方法，提升了装备集中度，提高脱硫效率，降低能耗。

2、本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

3、高炉煤气一体化脱硫装置，包括

4、筒状结构，在筒状结构内设有隔热层，隔热层将筒状结构分割为上、下两层空间；隔热层上设有连通孔，连通孔连通水解单元和吸附脱硫单元；

5、环形水解层，环形水解层固定在上层空间内，将上层空间分割为位于环形水解层内侧的换热腔体和位于环形水解层外侧的过渡腔体，换热腔体和过渡腔体不直接连通，过渡腔体部分区域位于环形水解层和隔热层之间；水解剂填充在环形水解层内，环形水解层与相邻腔体之间仅通过内侧壁面和外侧壁面连通；在换热腔体上设有煤气入口；

6、加热结构，加热结构设在加热腔体内；

7、环形脱硫层，环形脱硫层设在下层空间内，将下层空间分割为位于环形脱硫层内侧的集气腔体和位于环形脱硫层外侧的缓冲腔体，集气腔体和缓冲腔体不直接连通，缓冲腔体的部分区域位于环形脱硫层和隔热层之间；脱硫剂填充在环形脱硫层内，环形脱硫层与相邻腔体之间仅通过内侧壁面和外侧壁面连通；在集气腔体上设有煤气出口；

8、冷却结构，冷却结构设在缓冲腔体内，且位于隔热层和环形脱硫层之间。

9、按上述技术方案，加热腔体内设有环形挡板，环形挡板将加热腔体分为内层和外层，加热装置和煤气入口均位于内层；在环形挡板上设有均匀间隔设有若干个通孔。

10、按上述技术方案，加热结构包括设于加热腔体内的加热盘管，加热盘管的顶端穿过筒状结构的顶部与外部蒸汽供气源相连，加热盘管的底端由加热腔体底部穿出、穿过过渡腔体、由上层空间的侧壁穿出、并作为蒸汽出口；在加热盘管的底端设有封头。

11、按上述技术方案，环形水解层包括内侧环形格栅板、外侧环形格栅板、弧形底封板、若干个第一支撑件、以及水解剂装填口和水解剂卸料口，内侧、外侧环形格栅板的顶端固定在筒状结构的顶板下表面，弧形底封板与内侧、外侧环形格栅板的底端固定连接；若干个第一支撑件的两端固定连接在外侧环形格栅板和筒状结构的内壁面之间；多个水解剂填充口贯穿设在筒状结构的顶板上，且位于内侧、外侧环形格栅板之间；多个水解剂卸料口设在弧形底封板上，且位于内侧、外侧环形格栅板之间，水解剂卸料口惯穿上层空间的侧壁；煤气入口贯穿设在筒状结构的顶板上，且位于内侧环形格栅板内。

12、按上述技术方案，环形脱硫层包括内部环形格栅板、外部环形格栅板、上弧形封板和下弧形封板、若干个第二支撑件、以及脱硫剂装填口和脱硫剂卸料口，内部、外部环形格栅板的顶端与上弧形封板固定连接，内部、外部环形格栅板的底端与下弧形封板固定连接；若干个第二支撑件的两端固定连接在外部环形格栅板和筒状结构的内壁面之间；多个脱硫剂填充口贯穿设在上弧形封板上，且位于内侧、外侧环形格栅板之间；多个水解剂卸料口设在下弧形封板上，且位于内侧、外侧环形格栅板之间，水解剂卸料口惯穿下层空间的侧壁；煤气出口贯穿设在筒状结构的侧壁上，且与下弧形封板位于内部环形格栅板之间的区域连通。

13、按上述技术方案，隔热层包括骨架、固定设在骨架上的连通孔，以及填充在骨架内的隔热泡沫材料。

14、按上述技术方案，连接通孔采用类缩放喷嘴结构型式。

15、按上述技术方案，为了便于本装置的维修，在上层空间和下层空间内均设有多个检修人孔；冷却结构包括布设在隔热层下方的冷冻水换热盘管，冷冻水换热盘管的两端分别贯穿下层空间的侧壁，并分别与外部供水部件和储水部件相连。

16、按上述技术方案，将环形水解层和加热结构调换至下层空间，将环形脱硫层和冷却结构调换至上层空间。

17、高炉煤气一体化脱硫方法，采用如上任一所述的高炉煤气一体化脱硫装置；包括如下步骤：

18、s1：煤气进入加热腔体，包裹在加热结构外侧，完成加热过程；

19、s2：被加热的煤气从加热腔体内沿径向向外扩散穿过环形水解层，完成水解催化过程；

20、s3：经过水解后的煤气，进行降温处理；

21、s4：经过降温处理的煤气，从环形脱硫层的外侧沿径向穿过环形脱硫层，完成脱硫工序最后输送至外部。

22、本发明具有以下有益效果：

23、在本实施例中，煤气由换热腔内的煤气入口进入，在换热腔体内被加热至水解催化工艺所需的温度后；以换热腔体为中心，沿筒状结构的径向方向通过环形水解层进入过渡腔体。经过水解催化后，煤气内的有机硫化物如cos、cs2等有机硫转变为h2s；水解催化后的煤气通过隔热层的连通孔进入下层腔体，随后被冷却结构降温至脱硫工艺所需的合适温度。在气压力的作用下，经过冷却的煤气，由环形脱硫层的侧面四周沿径向进入至环形脱硫层内，最终汇聚在集气腔体内由煤气出口排出。

24、基于以上结构，一是，通过设置环形水解层和环形脱硫层，使得煤气在水解催化和吸附脱硫过程中均沿径向流程，增大煤气在环形水解层和环形脱硫层的流通区域，达到增大反应截面积的目的。由于反应温度对吸附及水解工艺过程影响较大，径向填料层具有的温度梯度及反应截面积梯度形成有效互补。简单来说：水解层外侧反应截面积更大，可以有效弥补外侧温度偏低的劣势；同理，内侧温度相对较高，可以弥补内侧截面较小的劣势。脱硫层同理。最终提高反应效率。二是，将脱硫工艺的冷热交换、水解、吸附等多个环节均设置在筒状结构内，极大地减少了设备占地尺寸及规模，提高了装置的集中度。三是，将加热结构安装在环形水解层内侧，避免热量外散至周围环境空气中；另外设置隔热层，避免冷却结构对上层空间热量的消耗和上层空间的热量经过辐射输入至下层空间；从而达到降低能源消耗的目的。

25、上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

技术特征：

1.高炉煤气一体化脱硫装置，其特征在于：包括

2.根据权利要求1所述的高炉煤气一体化脱硫装置，其特征在于：加热腔体内设有环形挡板，环形挡板将加热腔体分为内层和外层，加热装置和煤气入口均位于内层；在环形挡板上设有均匀间隔设有若干个通孔。

3.根据权利要求1所述的高炉煤气一体化脱硫装置，其特征在于：加热结构包括设于加热腔体内的加热盘管，加热盘管的顶端穿过筒状结构的顶部与外部蒸汽供气源相连，加热盘管的底端由加热腔体底部穿出、穿过过渡腔体、由上层空间的侧壁穿出、并作为蒸汽出口；在加热盘管的底端设有封头。

4.根据权利要求1所述的高炉煤气一体化脱硫装置，其特征在于：环形水解层包括内侧环形格栅板、外侧环形格栅板、弧形底封板、若干个第一支撑件、以及水解剂装填口和水解剂卸料口，内侧、外侧环形格栅板的顶端固定在筒状结构的顶板下表面，弧形底封板与内侧、外侧环形格栅板的底端固定连接；若干个第一支撑件的两端固定连接在外侧环形格栅板和筒状结构的内壁面之间；多个水解剂填充口贯穿设在筒状结构的顶板上，且位于内侧、外侧环形格栅板之间；多个水解剂卸料口设在弧形底封板上，且位于内侧、外侧环形格栅板之间，水解剂卸料口惯穿上层空间的侧壁；煤气入口贯穿设在筒状结构的顶板上，且位于内侧环形格栅板内。

5.根据权利要求1所述的高炉煤气一体化脱硫装置，其特征在于：环形脱硫层包括内部环形格栅板、外部环形格栅板、上弧形封板和下弧形封板、若干个第二支撑件、以及脱硫剂装填口和脱硫剂卸料口，内部、外部环形格栅板的顶端与上弧形封板固定连接，内部、外部环形格栅板的底端与下弧形封板固定连接；若干个第二支撑件的两端固定连接在外部环形格栅板和筒状结构的内壁面之间；多个脱硫剂填充口贯穿设在上弧形封板上，且位于内侧、外侧环形格栅板之间；多个水解剂卸料口设在下弧形封板上，且位于内侧、外侧环形格栅板之间，水解剂卸料口惯穿下层空间的侧壁；煤气出口贯穿设在筒状结构的侧壁上，且与下弧形封板位于内部环形格栅板之间的区域连通。

6.根据权利要求1所述的高炉煤气一体化脱硫装置，其特征在于：隔热层包括骨架、固定设在骨架上的连通孔，以及填充在骨架内的隔热泡沫材料。

7.根据权利要求1所述的高炉煤气一体化脱硫装置，其特征在于：连接通孔采用类缩放喷嘴结构型式。

8.根据权利要求1所述的高炉煤气一体化脱硫装置，其特征在于：为了便于本装置的维修，在上层空间和下层空间内均设有多个检修人孔；冷却结构包括布设在隔热层下方的冷冻水换热盘管，冷冻水换热盘管的两端分别贯穿下层空间的侧壁，并分别与外部供水部件和储水部件相连。

9.根据权利要求1所述的高炉煤气一体化脱硫装置，其特征在于：将环形水解层和加热结构调换至下层空间，将环形脱硫层和冷却结构调换至上层空间。

10.高炉煤气一体化脱硫方法，其特征在于：采用如权利要求1-9任一所述的高炉煤气一体化脱硫装置；包括如下步骤：

技术总结
本发明公开了高炉煤气一体化脱硫装置及方法，包括筒状结构，环形水解层，加热结构，环形脱硫层，冷却结构。一是，通过设置环形水解层和环形脱硫层，使得煤气在水解催化和吸附脱硫过程中均沿径向流程，增大煤气在环形水解层和环形脱硫层的流通区域，达到增大反应截面积的目的，最终提高反应效率。二是，将脱硫工艺的冷热交换、水解、吸附等多个环节均设置在筒状结构内，极大地减少了设备占地尺寸及规模，提高了装置的集中度。三是，将加热结构安装在环形水解层内侧，避免热量外散至周围环境空气中；另外设置隔热层，避免冷却结构对上层空间热量的消耗和上层空间的热量经过辐射输入至下层空间；从而达到降低能源消耗的目的。

技术研发人员：胡学羽,罗筱薇,王龙锋,李星星
受保护的技术使用者：中冶南方工程技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23