一种煤焦油蒸馏尾气络合铁脱硫的装置和方法与流程

1.本发明涉及煤焦油蒸馏尾气处理技术领域，具体涉及一种煤焦油蒸馏尾气络合铁脱硫的装置和方法。
技术背景
2.煤焦油是炼焦工业煤热解生成的粗煤气中的产物之一，组成十分复杂，含有上万种化合物，主要由芳烃(特别是多环芳烃)组成，还含有少量酚类、杂原子化合物(氮、硫、氧)与高分子环状烃等，是生产塑料、合成纤维、染料、橡胶、医药、耐高温材料等的重要原料,可以用来合成杀虫剂、糖精、染料、药品、炸药等多种工业品。我国煤焦油的利用途径主要有三类：第一类通过精馏切割生产酚油、萘油、洗油、蒽油和沥青等馏分，再对各馏分进行分离精制生产蒽、萘、酚和沥青等化工原料；第二类是将其作为替代重油的燃料，通过燃烧为玻璃、陶瓷等行业供热以及作为生产炭黑的原料；第三类通过催化加氢使高温煤焦油轻质化制成燃料油。
3.对于煤焦油蒸馏过程中的尾气治理技术，目前应用较广的是通过文氏管、填料塔等方式洗涤、降温后送管式炉焚烧。这种方式能最大程度捕集尾气中的油气组分，但几乎无法脱除尾气中cos及甲硫醇等含硫物质；由于这类尾气气量小、浓度高、压力低，传统的cos水解、有机硫加氢、吸附或碱洗脱h2s等方法实施难度较大，且会产生大量的水解剂、吸附剂等固废或碱渣，造成二次污染，因此大多数的煤焦油加工企业将该尾气与其他废气混合后进行焚烧，h2s、cos及甲硫醇等含硫物质会变成so2，通过稀释达到焚烧尾气达标排放的目的，对环境造成严重的污染；或将该尾气直接焚烧，将h2s、cos及甲硫醇等含硫物质会变成so2后，采用烟气脱硫工艺进行脱除，烟气脱硫工艺投资高占地大，而且还会产生石膏固废，给煤焦油加工企业带来极大的环保压力。


技术实现要素：

4.针对煤焦油蒸馏尾气处理的现状，本发明提出了一种煤焦油蒸馏尾气络合铁脱硫的装置与方法。
5.本发明提出了一种煤焦油蒸馏尾气络合铁脱硫的装置与方法，包括：一级喷射器、一级吸收槽、二级喷射器、二级吸收槽、碱洗槽、富液缓冲罐、再生沉降槽、贫液泵、硫磺浆泵、滤液泵、板框压滤机、滤液罐、料斗、熔硫釜、再生风机、废空气分液罐、koh槽、加药槽、koh泵、加药泵。
6.所述一级吸收槽通过槽顶部的喷射器吸气口与煤焦油蒸馏尾气相连，一级吸收槽的气体出口与二级吸收槽顶部的喷射器吸气口相连，一级吸收槽的液体出口与富液缓冲罐相连；所述二级吸收槽气体出口与碱洗槽相连，二级吸收槽的液体出口与富液缓冲罐相连；所述富液缓冲罐的气体出口与再生沉降槽废空气出口管道相连，富液缓冲罐的液体出口与再生沉降槽相连；所述再生沉降槽空气入口与再生风机出口相连，再生沉降槽的贫液出口通过贫液泵与一级吸收槽和二级吸收槽顶部的喷射器相连，再生沉降槽底部的硫磺浆液出
口通过硫磺浆泵与板框压滤机相连，再生沉降槽顶部的废空气出口与废空气分液罐相连；所述板框压滤机滤液出口与滤液罐相连，板框压滤机卸料口经过料斗与熔硫釜相连；所述滤液罐通过滤液泵与再生沉降槽相连；所述碱洗槽底部的液体出口与koh槽相连；所述koh槽通过koh泵与再生沉降槽相连；所述加药槽通过加药泵与koh泵出口管道相连。
7.进一步的，本发明采用碱性络合铁溶液同时吸收cos、ch3sh和h2s，溶液呈碱性且有溶解氧，能促进三种酸气组分的溶解，其反应原理为：
[0008][0009][0010][0011][0012][0013]
h2s(l)+2fe
3+
(l)+2oh-(l)
→
2fe
2+
(l)+s+2h2o(l)
[0014]
脱硫时，所述络合铁溶液中的fe
3+
被还原成fe
2+
，再生时，在再生沉降槽中通入空气，利用空气中的o2将溶液中的fe
2+
氧化成fe
3+
，再生反应原理如下：
[0015]
1/2o2(l)+h2o(l)+2fe
2+
(r)
→
2oh-(l)+2fe
3+
(r)
[0016]
进一步的，本发明设有2台喷射器串联，采用两级喷射吸收，通过喷射器增压将吸收压力升至0.2mpa，可增加有机硫在脱硫液中的溶解。
[0017]
进一步的，本发明设有一个碱洗槽，二级吸收槽吸收尾气进入所述碱洗槽，所述碱洗槽中装有一定液位的koh，所述碱洗槽中碱液送至koh槽作为装置补碱用。
[0018]
进一步的，本发明设有一个富液缓冲罐，一级吸收槽和二级吸收槽的富液分别通过自压进入所述富液缓冲罐进行混合，一级吸收槽的富液沿切向进入所述富液缓冲罐，二级吸收槽的富液沿径向进入所述富液缓冲罐，混合后的富液从所述富液缓冲罐底部自流进入再生沉降槽。
[0019]
进一步的，本发明设有一台板框压滤机和一台熔硫釜，再生沉降槽中的硫磺浆经所述板框过滤机过滤后，滤液进入滤液罐后经滤液泵输送返回再生沉降槽，滤饼硫膏经料斗进入所述熔硫釜，所述熔硫釜通过夹套和内盘管内蒸汽加热，将所述硫膏滤饼中的硫磺融化得到精制硫磺。
[0020]
与传统技术相比，本发明具有的积极有益效果为：
[0021]
1、本发明方法为前端处理硫化氢和有机硫工艺，相比后端烟气脱硫工艺，络合铁是将硫实现回收并得到工业硫磺产品，是实现硫的资源化过程；而烟气脱硫是尾端处理焚烧后产生的so2，烟气脱硫得到的硫酸钙(硫石膏)，产生新的固废，且是对硫资源的浪费。
[0022]
2、本发明方法能同时脱除三种物化性质不同的硫化物酸性组分，能将原料气中的总硫降低到5mg/nm3以下，确保焚烧后烟气二氧化硫不超过50mg/nm3，后序不需要配套烟气脱硫工艺。本发明方法本身可以实现无废水、废固的排放，无新的环保问题。
[0023]
3、本发明方法采用喷射器抽引原料气，解决小气量高浓度硫化氢气体的增压问题，且实现在微负压下输送高浓度硫化氢气体避免了可能存在的气体泄露导致的安全问题。采用喷射器将原料气增压到0.2-0.3mpag，提升酸气组分分压，两级喷射增压吸收，能提升cos的脱除速率，充分保证原料气中的有机硫被充分吸收和转化成单质硫。
[0024]
4、本发明方法采用碱液吸收把关，确保净化气体中有机硫被脱除干净，且碱液吸收后的溶液直接作为络合铁溶液的碱源补充，保证装置碱液的平衡和水平衡。
附图说明
[0025]
图1为本发明的煤焦油蒸馏尾气络合铁脱硫的装置与方法的流程示意图。
具体实施方式
[0026]
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
[0027]
本发明一种煤焦油蒸馏尾气采用络合铁脱硫的方法，包括：一级喷射器1、一级吸收槽2、二级喷射器3、二级吸收槽4、碱洗槽5、富液缓冲罐6、再生沉降槽7、贫液泵8、硫磺浆泵9、板框压滤机10、料斗11、熔硫釜12、滤液罐13、滤液泵14、再生风机15、废空气分液罐16、koh槽17、koh泵18、加药槽19、加药泵20。
[0028]
所述一级吸收槽2通过安装在槽顶部的一级喷射器1的吸气口与煤焦油蒸馏尾气相连，一级吸收槽2的气体出口与安装在二级吸收槽4顶部的二级喷射器3吸气口相连，一级吸收槽2的液体出口与富液缓冲罐6液体进口6a相连；所述二级吸收槽4气体出口与碱洗槽5气体进口相连，二级吸收槽4的液体出口与富液缓冲罐6液体进口6b相连；所述富液缓冲罐6的气体出口与再生沉降槽7废空气出口至废空气分液罐16的管道相连，富液缓冲罐6的液体出口与再生沉降槽7富液进口相连；所述再生沉降槽7的空气进口与再生风机15出口相连，再生沉降槽7的贫液出口通过贫液泵8与一级喷射器1和二级喷射器3的液体进口相连，再生沉降槽7底部的硫磺浆液出口通过硫磺浆泵9与板框压滤机10进料口相连，再生沉降槽7顶部的废空气出口与废空气分液罐16气体进口相连；所述板框压滤机10滤液出口与滤液罐13相连，板框压滤机10卸料口经过料斗11与熔硫釜12相连；所述滤液罐13通过滤液泵14与再生沉降槽7滤液进口相连；所述碱洗槽5底部的液体出口与koh槽17液体进口相连；所述koh槽17通过koh泵18与再生沉降槽药剂补充口相连；所述加药槽19通过加药泵20与koh泵18出口至再生沉降槽7药剂补充口的管道相连。
[0029]
本发明所述煤焦油蒸馏尾气络合铁脱硫方法的具体实施方法，包含以下步骤：
[0030]
来自界外的煤焦油蒸馏尾气被一级喷射器1抽吸进装置并增压至0.2mpa，在一级喷射器1中与贫液泵8送来的再生贫液混合并反应，气液混合物从一级喷射器1尾管进入一级吸收槽2液面下进一步反应并进行气液分离，气体经过一级吸收槽2脱去大部分h2s、ch3sh和cos后从一级吸收槽顶部出来，进入二级喷射器3吸气口，与贫液泵8送来的再生贫液混合并反应，气液混合物从二级喷射器3尾管进入二级吸收槽4液面下进一步反应并进行气液分离，气体在二级吸收槽4内反应后，煤焦油蒸馏尾气进入碱洗槽5进行碱洗。
[0031]
碱洗槽5中装有一定液位的koh溶液，经过两级脱硫后的气体从二级吸收槽4顶部出来进入碱洗槽5进行鼓泡，对气体中可能残留的cos和ch3sh进行把关，确保脱硫后气体中总硫降低到10mg/nm3以下；吸收有机硫后的koh溶液送往koh槽17，作为脱硫装置补碱用，保持脱硫液ph为8～9。
[0032]
一级吸收槽2和二级吸收槽4的脱硫富液分别通过自压送至富液缓冲罐6，一级吸收槽2的富液沿切向进入富液缓冲罐6，二级吸收槽4的富液沿径向进入富液缓冲罐6；一二级脱硫富液在富液缓冲罐6中混合均匀后，自流进入再生沉降槽7，在再生沉降槽7的再生格
室中与再生风机15送来的空气反应进行再生，再生后的贫液和和反应生成的硫磺一起进入再生沉降槽7的锥部进行固液分离，溶液中的硫磺颗粒沉降富集在锥底，经硫磺浆泵9输送至板框压滤机进行过滤，澄清的贫液由贫液泵8送往一级喷射器1和二级喷射器3进行循环吸收；再生后的废空气由再生沉降槽7顶部去废空气分液罐16进行气液分离。
[0033]
硫磺浆经硫磺浆泵9增压后送往板框压滤机10过滤，过滤后滤液进入滤液罐13，然后经滤液泵14输送返回再生沉降槽7；由板框压滤机10过滤出的硫磺滤饼含水率≤30％，称为硫膏，硫膏经料斗11收集后送至熔硫釜12进行熔硫。
[0034]
熔硫釜12设有夹套和内盘管，硫膏进入熔硫釜12后，在熔硫釜12中加入一定量的除盐水，然后在夹套和内盘管内通入蒸汽进行加热，将熔硫釜12加热到130～150℃；经过熔硫后硫膏中的硫磺与水和其他杂质分离，从熔硫釜12底部放出含量≥99％的液体硫磺，满足工业硫磺c级指标要求。

技术特征：
1.一种煤焦油蒸馏尾气络合铁脱硫的装置，其特征在于：它包括一级喷射器(1)、一级吸收槽(2)、二级喷射器(3)、二级吸收槽(4)、碱洗槽(5)、富液缓冲罐(6)、再生沉降槽(7)、贫液泵(8)、硫磺浆泵(9)、板框压滤机(10)、料斗(11)、熔硫釜(12)和滤液罐(13)，所述一级吸收槽(2)通过安装在槽顶部的一级喷射器(1)的吸气口与煤焦油蒸馏尾气相连，一级吸收槽(2)的气体出口与安装在二级吸收槽(4)顶部的二级喷射器(3)吸气口相连，一级吸收槽(2)的液体出口与富液缓冲罐(6)液体进口(6a)相连；所述二级吸收槽(4)气体出口与碱洗槽(5)气体进口相连，二级吸收槽(4)的液体出口与富液缓冲罐(6)液体进口(6b)相连；所述富液缓冲罐(6)的气体出口与再生沉降槽(7)废空气出口至废空气分液罐(16)的管道相连，富液缓冲罐(6)的液体出口与再生沉降槽(7)富液进口相连；再生沉降槽(7)的贫液出口通过贫液泵(8)与一级喷射器(1)和二级喷射器(3)的液体进口相连，再生沉降槽(7)底部的硫磺浆液出口通过硫磺浆泵(9)与板框压滤机(10)进料口相连，所述板框压滤机(10)滤液出口与滤液罐(13)相连，板框压滤机(10)卸料口经过料斗(11)与熔硫釜(12)相连。2.根据权利要求1所述的一种煤焦油蒸馏尾气络合铁脱硫的装置，其特征在于：所述再生沉降槽(7)的空气进口连接有再生风机(15)，所述的再生沉降槽(7)顶部的废空气出口连接有废空气分液罐(16)。3.根据权利要求1所述的一种煤焦油蒸馏尾气络合铁脱硫的装置，其特征在于：所述滤液罐(13)通过滤液泵(14)与再生沉降槽(7)滤液进口相连；所述碱洗槽(5)底部的液体出口连接有koh槽(17)，所述koh槽(17)通过koh泵(18)与再生沉降槽(7)药剂补充口相连。4.根据权利要求1所述的一种煤焦油蒸馏尾气络合铁脱硫的装置，其特征在于：它还包括药槽(19)和加药泵(20)，所述加药槽(19)通过加药泵(20)与koh泵(18)出口至再生沉降槽(7)药剂补充口的管道相连。5.一种煤焦油蒸馏尾气络合铁脱硫的方法，包含以下步骤：(1)、来自界外的煤焦油蒸馏尾气被一级喷射器(1)抽吸进一级喷射器(1)，在一级喷射器(1)中与贫液泵(8)送来的再生贫液混合并反应，气液混合物从一级喷射器(1)尾管进入一级吸收槽(2)液面下进一步反应并进行气液分离，气体经过一级吸收槽(2)脱去大部分h2s、ch3sh和cos后从一级吸收槽(2)顶部出来，进入二级喷射器(3)吸气口，与贫液泵(8)送来的再生贫液混合并反应，气液混合物从二级喷射器(3)尾管进入二级吸收槽(4)液面下进一步反应并进行气液分离，气体在二级吸收槽(4)内反应后，煤焦油蒸馏尾气进入碱洗槽(5)进行碱洗；(2)、碱洗槽(5)中装有koh溶液，经过两级脱硫后的气体从二级吸收槽(4)顶部出来进入碱洗槽(5)进行鼓泡，除去气体中残留的cos和ch3sh，吸收有机硫后的koh溶液送往koh槽(17)，作为脱硫装置补碱用，保持脱硫液ph为8～9；(3)、一级吸收槽(2)和二级吸收槽(4)的脱硫富液分别通过自压送至富液缓冲罐(6)，一级吸收槽(2)的富液沿切向进入富液缓冲罐(6)，二级吸收槽(4)的富液沿径向进入富液缓冲罐(6)；一、二级脱硫富液在富液缓冲罐(6)中混合均匀后，自流进入再生沉降槽(7)，在再生沉降槽(7)中与再生风机(15)送来的空气反应进行再生，再生后的贫液和和反应生成的硫磺一起进入再生沉降槽(7)的锥部进行固液分离，溶液中的硫磺颗粒沉降富集在锥底，经硫磺浆泵(9)输送至板框压滤机(10)进行过滤，澄清的贫液由贫液泵(8)送往一级喷射器(1)和二级喷射器(3)进行循环吸收；再生后的废空气由再生沉降槽(7)顶部去废空气分液
罐(16)进行气液分离；(4)、硫磺浆经硫磺浆泵(9)增压后送往板框压滤机10过滤，过滤后滤液进入滤液罐(13)，然后经滤液泵(14)输送返回再生沉降槽(7)；由板框压滤机(10)过滤出的硫磺经料斗(11)收集后送至熔硫釜(12)进行熔硫；(5)、将熔硫釜(12)加热到130～150℃；经过熔硫后硫膏中的硫磺与水和其他杂质分离，从熔硫釜(12)底部放出液体硫磺。6.根据权利要求5所述的一种煤焦油蒸馏尾气络合铁脱硫的方法，其特征在于：采用两级喷射吸收，两台喷射器串联，通过喷射器增压将蒸馏尾气吸收压力升至0.2mpa。7.根据权利要求5所述的一种煤焦油蒸馏尾气络合铁脱硫的方法，它采用如下装置实现，所述的装置包括一级喷射器(1)、一级吸收槽(2)、二级喷射器(3)、二级吸收槽(4)、碱洗槽(5)、富液缓冲罐(6)、再生沉降槽(7)、贫液泵(8)、硫磺浆泵(9)、板框压滤机(10)、料斗(11)、熔硫釜(12)和滤液罐(13)，所述一级吸收槽(2)通过安装在槽顶部的一级喷射器(1)的吸气口与煤焦油蒸馏尾气相连，一级吸收槽(2)的气体出口与安装在二级吸收槽(4)顶部的二级喷射器(3)吸气口相连，一级吸收槽(2)的液体出口与富液缓冲罐(6)液体进口(6a)相连；所述二级吸收槽(4)气体出口与碱洗槽(5)气体进口相连，二级吸收槽(4)的液体出口与富液缓冲罐(6)液体进口(6b)相连；所述富液缓冲罐(6)的气体出口与再生沉降槽(7)废空气出口至废空气分液罐(16)的管道相连，富液缓冲罐(6)的液体出口与再生沉降槽(7)富液进口相连；再生沉降槽(7)的贫液出口通过贫液泵(8)与一级喷射器(1)和二级喷射器(3)的液体进口相连，再生沉降槽(7)底部的硫磺浆液出口通过硫磺浆泵(9)与板框压滤机(10)进料口相连，所述板框压滤机(10)滤液出口与滤液罐(13)相连，板框压滤机(10)卸料口经过料斗(11)与熔硫釜(12)相连。8.根据权利要求7所述的一种煤焦油蒸馏尾气络合铁脱硫的方法，其特征在于：所述再生沉降槽(7)的空气进口连接有再生风机(15)，所述的再生沉降槽(7)顶部的废空气出口连接有废空气分液罐(16)。9.根据权利要求7所述的一种煤焦油蒸馏尾气络合铁脱硫的方法，其特征在于：所述滤液罐(13)通过滤液泵(14)与再生沉降槽(7)滤液进口相连；所述碱洗槽(5)底部的液体出口连接有koh槽(17)，所述koh槽(17)通过koh泵(18)与再生沉降槽(7)药剂补充口相连。

技术总结
本发明公开了一种煤焦油蒸馏尾气络合铁脱硫的方法，它采用两级喷射器增压吸收的方式，将煤焦油蒸馏尾气中的高浓度H2S和COS含硫物质转变为单质硫磺，将煤焦油蒸馏尾气中总硫＜10mg/Nm3；本发明能有效脱除煤焦油蒸馏尾气中的高浓度H2S和COS含硫物质，使尾气焚烧后SO2含硫＜50mg/Nm3，解决煤焦油尾气排放不达标的问题；同时，采用本发明煤焦油蒸馏尾气脱硫方法，装置占地小，能耗低，无二次污染，回收硫磺资源变废为宝。硫磺资源变废为宝。硫磺资源变废为宝。


技术研发人员：余国贤 曾凡文 夏鹏 龙传光 邵虎 吴宏观
受保护的技术使用者：武汉国力通能源环保股份有限公司
技术研发日：2023.08.22
技术公布日：2023/10/15