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技術及專利

技術及專利

煤氣凈化(脫硫)技術

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產品描述

技術簡介

蘭炭生產是近年來依托地方優質煤炭資源發展起來的新型煤化工產業,目前已成為陜北地區煤炭轉化一大產業。

蘭炭生產屬于煤的低溫干鎦過程,是在隔絕空氣和氧氣的條件下,將煤加熱到600℃左右,使其分解生成煤焦油、蘭炭(半焦)和蘭炭煤氣(荒煤氣)。

迄今為止,僅榆林地區已經批準建設的蘭炭總產能7523萬噸,建成產能4470萬噸,蘭炭企業270多家,圍繞蘭炭生產、加工、轉化、運輸、銷售等環節的從業人員已達12多人。

區域內已初步形成以煤干餾為基礎的產業鏈,包括利用蘭炭作為熱能源的鐵合金、金屬鎂、電石等載能工業產業鏈,利用蘭炭煤氣作為熱能源發電、氣燒窯爐等,并廣泛應用

到化工領域,利用煤干餾產生的蘭炭煤氣作為原料氣生產合成氨及作為提取制氫的重要來源。

生產1噸蘭炭可以產生蘭炭煤氣700Nm3,煤氣中不僅有不僅含一氧化碳、氫氣、甲烷等有用的氣體成分,也含有硫化氫H2S、二氧化硫SO2、氫氰酸、有機硫等對環境造成污染

有害氣體。

組份

H2

CH4

CO

CmHn

CO2

N2

O2

熱值Q(KJ/Nm3)

%

2531

69

913

0.61

2

3646

0.21.6

75008000

 

組分

H2S

SO2

COS

CS2

總硫

mg/m3

1200

148

98

27

1473

備注:生產煤種和操作條件不同,煤氣成分稍有差異。

蘭炭煤氣中的總硫含量比較高,硫化氫(H2S)及其燃燒產物二氧化硫對人體均有毒性。如果將煤氣直接燃燒使用,煤氣中的這些硫化物會嚴重腐蝕輸氣管道和后續窯爐設備;燃燒產生的有毒氣體影響操作人員的健康,并對社會環境造成污染。

按照蘭炭煤氣的特有屬性,為實現蘭炭的清潔生產、達到尾氣綜合利用目的,陜西華祥能源科技集團有限公司進行了煤氣綜合治理及循環利用的技術研究,充分吸取鍋爐煙氣脫硫技術、化肥行業、焦化行業煤氣脫硫技術的特點,在系列研究的基礎上,開發出了蘭炭煤氣凈化(脫硫)技術(CGPT)。

煤氣凈化技術(CGPT)適用于各種粗煤氣的凈化,是一種前脫硫凈化處理方式,能滿足后續生產技術要求,符合國家循環利用和節能減排政策。

蘭炭煤氣凈化(脫硫)技術(CGPT)首先著眼于冷卻除焦油,除去煤氣中99%以上的焦油和雜質,提高煤氣的純度;減少對脫硫液的污染,提高脫硫運行效率,延長檢修周期;收集的焦油可直接銷售。

其次是對蘭炭煤氣進行濕式氧化法脫硫處理,對于高含量的硫化氫(H2S)、二氧化硫、羰基硫蘭炭煤氣,采用增加管道反應器及洗滌的多級處理方式,回收有用的硫資源。不但解決了蘭炭煤氣所造成的污染問題,而且降低脫硫運行成本。

 

技術特點

1、除焦油(塵)效率可達99%,焦油和粉塵排放含量≤10mg/Nm3 ;

2、采用濕式氧化法脫硫工藝和專用的脫硫催化劑在最高效率的脫除無機硫硫化氫的同時,較高效率的將羰基硫等有機硫脫除掉,脫硫效率達到95%以上,SO2排放含量≤50mg/Nm3 ;

3、氣液間擾動強烈,吸收阻力小,脫硫效率高;

4、裝置結構簡單,制造及維修方便,造價低廉,使用壽命長;

5、脫硫劑選用范圍廣,工藝方案選擇靈活,對工況變化適應能力強;

6、能耗低,不產生二次污染。

 

技術優勢

1、實現高效蘭炭煤氣冷卻、除油、脫硫一體化系統集成;

2、采用常壓濕式氧化脫硫方式,在脫除硫化氫的同時,也能脫除有機硫及二氧化硫;對于高硫煤氣采用多級形式提高效率。

3、采用燃燒前脫硫的煤氣量少,工藝設備小,日常維護簡單、運行成本低;

4、采取燃燒前脫硫方法, 可以脫除因工藝氣排放所造成的硫化物污染,不會因后續的運行工況發生變化而發生相關設備的腐蝕;不需對現有煙囪等進行防腐處理,可節省較大的防腐材料采購及安裝施工費用的投入,提高后工序設備的使用周期。

5、在燃燒前降溫、除油,使得荒煤氣中冷凝水及焦油塵含量極少,且噴嘴不易堵塞,煤氣消耗相對減少,煤氣熱效率得到提高。

 

60萬噸/年蘭炭系統為例,荒煤氣經降溫、除油,經計算每年能回收集荒煤氣中殘留的煤焦油3000噸,實現蘭炭煤氣中硫化物和焦油的回收利用,為企業帶來較好的經濟效益,促進了蘭炭行業的清潔生產、實現循環經濟的發展。

荒煤氣中總硫脫除到<50mg/Nm3,經燃氣鍋爐燃燒后產生的煙氣中的SO2濃度<50mg/Nm3的國家標準,滿足環保要求。

 

工藝原理

深度除焦油(塵)工藝采用噴霧冷凝降溫塔和靜電除焦油技術,將原較高溫度中未凝結的焦油顆粒通過降溫使其凝結,再經過深度除焦油器捕集。

    濕式氧化法脫硫工藝是以堿性溶液為吸收劑,并加入活性物質為催化劑,吸收H2S,再通入空氣將其氧化成單質硫,從而脫除硫化物。

    Na2CO3為堿源時,其基本反應如下:

       Na2CO3+H2S NaHS+NaHCO3 
    NaHS+NaHCO3+(x
1)S←→Na2Sx+CO2+H2O  
    Na2Sx+O2+H2O
←→NaOH+xS 
    NaHS+O2
←→NaOH+xS 
    Na2S+2H2O+O2
←→NaOH+S

本脫硫工藝以純堿為吸收劑,三核酞箐鈷磺酸鹽為催化劑。

 

工藝流程圖

            

工藝流程說明

蘭炭煤氣凈化(脫硫)技術包括兩大工藝裝置:深度除焦油水裝置和濕式氧化法脫硫裝置。

 

    整個蘭炭凈化(脫硫)技術(CGPT)工藝流程由荒煤氣深度除焦油(塵)、蘭炭煤氣脫硫、富液再生、硫泡沫的過濾及硫磺制備五部分組成。

 

荒煤氣深度除焦油(塵):待處理荒煤氣溫度在50℃以上,經洗滌降溫至40℃進入靜電除焦油(塵)器除焦油(塵)器下部,上升的含焦油(塵)的煤氣穿過處于氣體電離狀態下的兩極空間時,氣體中的塵埃和焦油微粒在與電子碰撞摩擦過程中被強制荷電,在沉淀極上帶電塵埃和焦油微粒中和后而被收集。除去焦油(塵)的煤氣從頂部排除,進入脫硫塔;被收集的焦油(塵)沿底部排出,進入循環池進行分離。

蘭炭煤氣脫硫:除去焦油之后的煤氣由煤氣加壓機送入脫硫塔下部,與塔頂噴淋下來的脫硫液逆流接觸,尾氣中的H2S與脫硫液反應被吸收,吸收H2S后的尾氣(小于50mg/Nm3)經捕霧后從脫硫塔頂出來,送入后續系統。

富液再生:從脫硫塔中吸收了H2SSO2的脫硫富液從脫硫塔底部由富液循環泵送至噴射脫硫再生槽中進行溶液再生。脫硫富液高速經過噴射器噴嘴,在吸氣室形成負壓,大量的空氣由空氣進口進入噴射器吸氣室,并與脫硫液一起高速通過噴射器喉管,在888催化劑的催化下,脫硫富液與空氣進行傳質反應,完成大部分的氧化反應。把硫析出來,新生成的硫在空氣從液體上升的過程中被帶到液體表面,升到再生槽的頂端,產生的硫泡沫排至硫泡沫槽。

硫泡沫的過濾:含有單質硫的泡沫,通過再生槽頂部擴大部分排至硫泡沫槽,由硫泡沫泵加壓送至硫泡沫過濾系統中的沉淀槽沉淀,沉淀后的清液用清液泵打到地下溶液槽中,剩余的硫泡沫濁液泡沫槽內的經過攪拌、加熱、沉降、分離后硫泡沫經泡沫泵加壓后去熔硫系統,其中產生的清液經降溫、活化、沉淀后返回溶液系統。

硫磺制備:過濾之后的硫磺含水量小于40%,已經是半干固體,送至儲料槽,儲料槽的物料經過關風閥進入熔硫釜熔硫,濕的硫中水被蒸發,剩下硫被熔融,雜質被除去,熔融的硫磺放到成品槽,冷卻后為硫磺塊市售。

 

工藝特點

1.實現蘭炭煤氣循環利用,提高蘭炭行業競爭力,促進蘭炭行業的清潔生產。

2.凈化回收單元除油精度高,減少脫硫液污染,并回收煤焦油。

3.采用獨特多級脫硫組合工藝,高效脫除硫化物,回收硫磺產品。

4.自主研發的催化劑,可同時脫除有機硫和無機硫,有機硫脫除率可達80%以上。

 

工藝規模

蘭炭煤氣處理氣量達5-20Nm3/h,可滿足電力、化工、建材、冶金等行業用戶對煤氣凈化的需求。

 

產業化應用

60萬噸/年蘭炭煤氣凈化(脫硫)技術(CGPT) 》被列為2014年陜西省環境保護廳技術示范項目。

示范工程選在陜煤集團神木泰和煤化工有限公司,全流程系統運行穩定、操作方便、安全可靠達到了建設要求。經陜西省環境監測總站現場檢測,脫硫后煤氣中H2S的含量為35mg/m3,達到了≤50mg/m3的設計要求,滿足國家排放標準要求。

 

蘭炭荒煤氣深度凈化裝置區

 

蘭炭荒煤氣脫硫裝置區

脫硫液循環系統

 

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