一種煤氣脫硫裝置及其方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種含H2S、SO2, CO2等雜質成分的煤氣、天然氣、頁巖氣等燃料或原料氣的凈化處理工藝及設備、尤其是涉及一種半焦煤氣的凈化處理工藝及裝置。
【背景技術】
[0002]煤氣天然氣等原料、燃料氣有著廣泛的應用方式，主要有:作為原料氣生產其他化工產品、生產特殊鋼材、作為燃料用于煤氣蒸汽輪機發電、金屬鎂造氣、煤焦油加工、煅燒石灰、機磚、砌塊、固堿、燃氣渦輪機發電、內燃機發電、制甲醇、城市供氣等。不管是哪種利用方式，都要進行脫硫，根據脫硫的位置可分為前脫硫和后脫硫。
[0003]I后脫硫
[0004]這里所說的后脫硫指的是煤氣利用完后再對產生的廢氣、煙氣進行脫硫，如先將煤氣用來發電，然后對發電后產生的煙氣脫硫，這時因燃燒后H2S轉化為SO2，所以后脫硫處理的對象是煙氣，主要脫硫的是S02。此方法必須是煤氣作為燃料燃燒后進行，對于煤氣作為原料氣生產其他化工產品的工藝不適合。
[0005]2前脫硫
[0006]前脫硫是指煤氣先進行脫硫后再進入后續利用工序，如先對煤氣進行脫硫，再將脫硫后的煤氣來發電、制金屬鎂或其他利用等。前脫硫處理的對象是煤氣，主要脫去的是煤氣中的H2S和SO2。
[0007]3肖U脫硫和后脫硫比車父
[0008]煤氣燃燒后體積比燃燒前大7?10倍，因此，后脫硫所需處理的氣體量較前脫硫大，所需設備也較前脫硫大；第二，對于需利用煤氣作為原料氣的工藝，不能采用后脫硫；第三，后脫硫時煤氣中含有的酸性氣體對設備、管道會造成傷害，因此，盡可能采用前脫硫處理煤氣脫硫。
[0009]國家環保標準的一再提高，要求煤氣、天然氣、煉焦行業需進一步優化工藝，提高凈化水平，H2S濃度要求由原來的200mg/m3提高到20mg/m3。未來可能要求更高，小于5mg/m3。對于煉焦行業中的半焦煤氣，由于其煤氣成分特殊，同時含有H2S、S02、C02等酸性氣體，如果采用高溫煉焦煤氣凈化工藝的處理技術，不能達到排放要求。
[0010]I蘭炭煤氣成分分析
[0011]半焦也稱蘭炭，其發生爐的原理與高溫煉焦不高，因部分煤氣回爐二次燃燒致使蘭炭煤氣組成比高溫干餾的焦爐煤氣復雜，主要雜質含有H2s、SO2, CO2, NxO等。
[0012]蘭炭焦爐生產的煤氣熱值低，約為1609?2017kcal/Nm3，煤氣中NH3的含量較低、H2S和SO2的含量也低，但CO 2含量較大，因此，對這種煤氣進行脫硫是在高CO 2濃度下進行脫H2S和302的工藝。
[0013]上述三種氣體中，SO2的酸性最強，因H2S和CO2都是二元弱酸，它們的酸性主要以一次電離為主，H2S的一次電離常數小于CO2—次的電離常數，即H2S的酸性比0)2弱，所以如果采用傳統的高溫干餾煤氣脫H2S的工藝時，由于CO2的存在會對脫硫效果產生影響。研宄發現，H2S的溶解性比CO2強，反應時間在5s內時CO 2的影響可以忽略，但是超過5s后，CO2的影響會超來超強，消耗堿液量增大，致使脫硫效果明顯降低。因此采用傳統的煤氣脫硫工藝對蘭炭煤氣進行脫硫達不到理想的效果。
[0014]2傳統煤氣脫硫工藝用于蘭炭脫硫的比較
[0015]2.1濕式催化氧化工藝
[0016]濕式催化氧化工藝是目前我國焦化行業的主要煤氣脫硫工藝，是在催化劑的作用下，利用煤氣中的氨或外加碳酸鈉為堿源吸收煤氣中的H2S的工藝。吸收H2S后的脫硫液送再生部分進行氧化再生，將吸收的H2S析出形成硫單質，以硫泡沫的形式自流去泡沫槽，再進行離心或熔融處理，生成生硫或熟硫。通常濕式催化氧化工藝有ros、栲膠、HPF、FRC等；脫硫設備形式有高塔再生工藝、再生槽再生工藝、一塔式脫硫再生工藝、一塔半式脫硫再生工藝等。
[0017]采用濕式催化氧化工藝用于蘭炭煤氣脫硫時，脫硫液在吸收煤氣中的H2S的同時會與煤氣中的SO2反應，生成(NH 3) #03或Na 2S03，其無法在再生槽或再生塔內與氧氣發生反應將脫硫富液再生成NH3 -H2O或似20)3溶液，反而會生成(NH 3) 2S04或Na 2S04等副鹽，因此，由于SO2的存在，脫硫液再生效果大大減小，脫硫液的消耗量大大增加，要保持相同的吸收效果，必須連續向系統中補加更多的新鮮脫硫堿液。
[0018]另外，由于濕式催化氧化法脫硫采用的填料塔塔速通常為0.4?0.6m/s，吸收段高度約15m，反應時間遠大于5s，CO2的影響非常大，會消耗部分脫硫堿液，使脫硫效果降低。
[0019]因此，將高溫焦爐煤氣脫硫的濕式催化氧化法應用于蘭炭煤氣脫硫是行不通的，需對其進彳丁調整，去除SOjP (1)2的干擾。
[0020]2.2吸收解吸工藝
[0021]常用的吸收解吸法有醇胺法、真空碳酸鹽法、AS法等，是利用吸收液與煤氣逆流接觸，吸收煤氣中的H2S,吸收H2S后的脫硫富液送再生設備中解吸再生，生成的貧液送脫硫塔循環吸收煤氣中的H2S,產生的酸性氣體去制酸設備，生產硫酸。
[0022]因蘭炭煤氣中含有S02、0)2和O 2，會消耗大量的循環脫硫液，且使生成的亞硫酸物氧化成硫酸物，副鹽生成量加大；大量的CO2存在使解吸酸氣中H2S的濃度降低，增大制酸的成本和難度，需進行選擇性的吸收H2S,因此，吸收解吸工藝應用于蘭炭脫硫也是有問題的。
[0023]2.3干法脫硫
[0024]干法工藝是利用固體吸附劑脫除煤氣中的硫化氫和有機硫，脫硫的凈化度較高，適用于低含硫氣體處理，多用于精脫硫，操作簡單可靠，目前常用的脫硫劑為價廉的氧化鐵，而其他如活性炭、分子篩、氧化錳、氧化鋅等脫硫劑都較昂貴，較少使用；對于相同煤氣處理量，干法脫硫的設備龐大，脫硫劑更換頻繁，消耗量大，不易再生，致使操作費用增高，勞動強度大，同時不能回收成品硫，廢脫硫劑、廢氣、廢水嚴重污染環境，因此一般氣量大于20000Nm3/h的煤氣不考慮干法脫硫工藝。
【發明內容】
[0025]針對現有技術存在的問題，本發明提供一種煤氣脫硫裝置及其方法，利用三種氣體酸性、溶解性的差異，先用Na2C03或MgO等溶解性的堿性洗滌液快速洗滌煤氣中的SO 2，再由具有選擇性吸收洗滌能力的超重力床，以他20)3或NH3H2O等為堿源，以濕式催化氧化法洗滌去除h2s，最終達到脫硫的目的。脫硫效果好，成本低、難度小，同時還能回收成品硫，保護環境。
[0026]本發明的技術方案是:一種煤氣脫硫裝置，包括文丘里塔、循環液池、旋轉填料床、富液槽、噴射再生器、再生槽、貧液及H2S洗滌槽；
[0027]所述文丘里塔底部設置有原煤氣進口、中部為文丘里區、頂部為噴淋層；所述噴淋層內部設置有第一堿性洗滌液，噴淋層側壁開口連接洗滌液自流管道，所述洗滌液自流管道上設置有scv冼滌循環泵和廢液出口、且另一端連通至循環液池；
[0028]所述循環液池上設置有第一堿液進液管，內部設置有氧化裝置，氧化裝置上設置有氧化空氣進氣管；
[0029]所述文丘里塔頂部出氣口管道連接至旋轉填料床的進氣口，旋轉填料床的出氣口管道連接至外部設備，旋轉填料床的富液出口管道連接至富液槽；
[0030]所述富液槽的出液口通過富液循環泵管道連接至噴射再生器的進液口，所述噴射再生器上設置有空氣自吸口，富液與自吸的空氣反應后的混合液經噴射再生器的出液口輸送至再生槽中；
[0031 ] 所述再生槽頂部設置有液位調節器和硫泡沫出口，液位調節器的出液口管道連接至貧液及H2S洗滌槽，所述貧液及H2S洗滌