CN107441875A - 一种克劳斯尾气冷凝处理装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种克劳斯尾气冷凝处理装置，包括换热器一、换热器二及脱硫吸收塔；所述换热器一和换热器二并联设置，且均为管壳式换热器；换热器一、二的壳程设尾气入口、尾气出口及液硫出口，管程设冷却水入口、冷却水出口、低压蒸汽入口及冷凝水出口；尾气输出主管连接脱硫吸收塔的尾气入口，脱硫吸收塔的尾气出口连接焦炉煤气管道或回炉煤气管道；脱硫吸收塔的上部设脱硫液入口及碱液入口，脱硫吸收塔还设有富液循环装置。本发明所述装置具有投资少、运行成本低、节约能源、绿色环保等显著优点。
Description
技术领域
本发明涉及炼焦化工产品回收技术领域，尤其涉及一种克劳斯尾气冷凝处理装置。
背景技术
目前，焦化行业的克劳斯工艺没有尾气处理措施，其尾气回兑到焦炉煤气系统。
焦化行业的克劳斯工艺通常由燃烧段和一级、两级催化段组成，通过在燃烧段内控制H2S的不完全燃烧比例，使1/3的H2S生成SO2，H2S与SO2生成元素硫。到催化段，在催化剂作用下，H2S与SO2以化学计算比反应生成元素硫；再将生成的气态硫冷凝成液态硫分离。
在克劳斯反应中，其进程受反应温度、化学平衡、可逆反应的限制，在尾气中存在H2S、S、SO2、N2等气体，它们只能回兑到煤气系统，不能外排。尾气含有大量的惰性气体如N2，大约接近一半。
而实际的焦炉煤气按不同的用途，如冶金燃料、城市煤气、化工原料等，主要分为两种情况：
情况一：焦炉煤气组成中对惰性气体含量没有要求，即常规流程,用作冶金燃料、城市煤气等。
情况二：焦炉煤气组成中对惰性气体含量有要求，即特殊流程，如利用焦炉煤气为原料制甲醇、LNG工艺等。
对于第一种情况，通常用蒸汽夹套伴热和喷淋手段解决尾气输送堵塞问题。而对于后一种情况，目前还没有解决措施。
以焦炉煤气为原料的制甲醇工艺、制LNG工艺，尾气的回兑势必增加气体输送能力和压缩功。实践表明，以年产300万吨焦炭规模为例，尾气回兑原料气中N2含量增加2～3％，在生产甲醇、LNG工艺中能耗增加约200KW。N2最终以驰放气排到大气中，不参与化学反应。
综上，不论哪一种情况，既要解决堵塞，又要解决惰性气体含量大的难题。特别是对原料气中惰性气体含量要求比较严格的工艺，例如利用焦炉煤气制甲醇、焦炉煤气制LNG等工艺，要尽可能降低惰性气体含量，以减少运行成本，提高效率，实现节约能源的目标。
发明内容
本发明提供了一种克劳斯尾气冷凝处理装置，具有投资少、运行成本低、节约能源、绿色环保等显著优点。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种克劳斯尾气冷凝处理装置，包括换热器一、换热器二及脱硫吸收塔；所述换热器一和换热器二并联设置，且均为管壳式换热器；换热器一、二的壳程设尾气入口、尾气出口及液硫出口，且尾气入口分别通过尾气入口支管连接尾气输入主管，尾气出口分别通过尾气出口支管连接尾气输出主管；换热器一、二的管程设冷却水入口、冷却水出口、低压蒸汽入口及冷凝水出口，且冷却水入口通过冷却水上水支管连接冷却水上水主管，冷却水出口通过冷却水回水支管连接冷却水回水主管，低压蒸汽入口通过低压蒸汽支管连接低压蒸汽主管，冷凝水出口通过冷凝水支管连接冷凝水主管，液硫出口通过液硫支管连接液硫主管；以上所有支管上均设有程控阀；尾气输出主管连接脱硫吸收塔的尾气入口，脱硫吸收塔的尾气出口连接焦炉煤气管道或回炉煤气管道；脱硫吸收塔的上部设脱硫液入口及碱液入口，脱硫液入口连接煤气净化装置的再生贫液管，碱液入口连接煤气净化装置的新鲜碱液补充管；脱硫吸收塔还设有富液循环装置，包括富液泵及脱硫液冷却器，塔底富液出口连接富液泵，富液泵的富液出口分为两路，一路经脱硫液冷却器后连接脱硫吸收塔上部的循环脱硫液入口，一路连接煤气净化装置的脱硫液再生系统。
所述液硫主管连接硫封槽，硫封槽通过管道连接液硫贮槽。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)节约能源：本发明所述装置能够将焦化行业的克劳斯尾气进行达标处理，使其既可以返回焦炉煤气系统，又可以回兑回炉煤气系统。
对于常规流程，处理后的克劳斯尾气返回焦炉煤气系统，能够增加煤气量；对于特殊流程，处理后的克劳斯尾气回兑回炉煤气系统，不进入原料气中；以年产300万吨焦炭规模为例，如利用焦炉煤气为原料制甲醇、制LNG等工艺，其中N2减少2～3％，节省压缩功200KW,有利于整个煤气行业的能源节约；
2)运行成本低：首先，本发明所述装置无需新建制氢装置；其次，经本发明所述装置处理后的尾气不用蒸汽夹套伴热，减少蒸汽消耗；再次，本发明利用煤气净化装置中的脱硫液和新鲜碱源，保证了尾气脱硫效果，富液回煤气净化装置再生，脱硫液循环使用，不必选用新的脱硫剂。实现同一脱硫液在两处脱硫，减少了脱硫液种类，降低了运行成本；
3)绿色环保：本发明所述装置没有大气污染物直接排放，经处理后的克劳斯尾气H2S指标与焦炉煤气H2S指标一致，既不影响原料气的组成，又不影响回炉煤气加热时废气排放指标，焚烧后的废气满足《炼焦化学工业污染物排放标准》GB/T16171-2012中对于新建企业的SO2含量要求；
4)煤气净化装置的设备不用作热处理，简化施工，节约能源。
附图说明
图1是本发明所述一种克劳斯尾气冷凝处理装置的结构示意图。
图中：1.换热器一 2.换热器二 3.程控阀 4.硫封槽 5.脱硫吸收塔 6.富液泵 7.脱硫液冷却器
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
如图1所示，本发明所述一种克劳斯尾气冷凝处理装置，包括换热器一1、换热器二2及脱硫吸收塔5；所述换热器一1和换热器二2并联设置，且均为管壳式换热器；换热器一、二1、2的壳程设尾气入口、尾气出口及液硫出口，且尾气入口分别通过尾气入口支管连接尾气输入主管，尾气出口分别通过尾气出口支管连接尾气输出主管；换热器一、二1、2的管程设冷却水入口、冷却水出口、低压蒸汽入口及冷凝水出口，且冷却水入口通过冷却水上水支管连接冷却水上水主管，冷却水出口通过冷却水回水支管连接冷却水回水主管，低压蒸汽入口通过低压蒸汽支管连接低压蒸汽主管，冷凝水出口通过冷凝水支管连接冷凝水主管，液硫出口通过液硫支管连接液硫主管；以上所有支管上均设有程控阀3；尾气输出主管连接脱硫吸收塔5的尾气入口，脱硫吸收塔5的尾气出口连接焦炉煤气管道或回炉煤气管道；脱硫吸收塔5的上部设脱硫液入口及碱液入口，脱硫液入口连接煤气净化装置的再生贫液管，碱液入口连接煤气净化装置的新鲜碱液补充管；脱硫吸收塔5还设有富液循环装置，包括富液泵6及脱硫液冷却器7，塔底富液出口连接富液泵6，富液泵6的富液出口分为两路，一路经脱硫液冷却器7后连接脱硫吸收塔5上部的循环脱硫液入口，一路连接煤气净化装置的脱硫液再生系统。
所述液硫主管连接硫封槽4，硫封槽4通过管道连接液硫贮槽。
基于本发明所述装置的克劳斯尾气冷凝处理工艺如下：
从克劳斯工艺硫冷凝器出来的克劳斯尾气温度为130～160℃，由程控阀3控制，首先进入换热器一1的壳程，换热器一1的管程中通入冷却水冷却，克劳斯尾气中的气态硫被冷凝在换热管的外表面从而得以脱除；
脱除气态硫的克劳斯尾气被送至脱硫吸收塔5，脱硫吸收塔5使用来自煤气净化装置的脱硫液进行喷淋；克劳斯尾气中大部分H2S、SO2、CO2被脱硫液吸收，脱硫后的富液被送回煤气净化装置再生，再生后的酸气作为克劳斯工序的原料，生产元素硫；
为保证H2S的洗涤效果，在脱硫吸收塔5上部设置碱洗段，喷洒的新鲜碱液是来自煤气净化装置脱硫单元的补充液；克劳斯尾气中的H2S脱除到200mg/Nm3以下后，送到焦炉煤气系统或返回回炉煤气系统；
当换热器一1的换热管外表面沉积一定量的硫磺后，由程控阀3定期将克劳斯尾气自动切换到换热器二2；由控制系统控制，自动关闭换热器一1的尾气进、出口阀，对应冷却水的进、出口阀；打开换热器二2的尾气进、出口阀，对应冷却水的进、出口阀；同时打开换热器一1的蒸汽进口阀，冷凝水输送阀以及换热器一1的液硫阀；
低压蒸汽由上部进入换热器一1，加热凝固在换热管外壁的硫磺，融化后的液硫沿换热管外壁流下汇集在换热器一1壳底，经硫封槽4流入液硫贮槽；
当换热器二2的换热管外表面凝结一定量的硫磺后，再将克劳斯尾气自动切换到换热器一1，换热器二2中通入低压蒸汽融化硫磺；
2台换热器1、2循环交替工作，实现克劳斯尾气中气态硫的连续冷凝。
从克劳斯工艺硫冷凝器出来的克劳斯尾气温度为130～160℃，进入换热器一1或换热器二2后冷却到95～105℃，脱除其中的气态硫；再由低压蒸汽将换热器一1或换热器二2中的固体硫加热到110～140℃后分离液硫。
根据不同的工艺要求，克劳斯尾气的输送采用直接压送或风机抽吸方式。
脱硫吸收塔底5的富液由富液泵6抽出后，一部分去往煤气净化装置再生，另一部分经脱硫液冷却器7换热后返回脱硫吸收塔5的上部循环使用。
对于常规流程，经本发明所述工艺处理后的克劳斯尾气可以送回焦炉煤气系统。
对于特殊流程，经本发明所述工艺处理后的克劳斯尾气送回回炉煤气系统。
以上两种处理方法，克劳斯尾气都不会直接外排。
所述克劳斯尾气包括克劳斯尾气或氨分解克劳斯尾气。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种克劳斯尾气冷凝处理装置，其特征在于，包括换热器一、换热器二及脱硫吸收塔；所述换热器一和换热器二并联设置，且均为管壳式换热器；换热器一、二的壳程设尾气入口、尾气出口及液硫出口，且尾气入口分别通过尾气入口支管连接尾气输入主管，尾气出口分别通过尾气出口支管连接尾气输出主管；换热器一、二的管程设冷却水入口、冷却水出口、低压蒸汽入口及冷凝水出口，且冷却水入口通过冷却水上水支管连接冷却水上水主管，冷却水出口通过冷却水回水支管连接冷却水回水主管，低压蒸汽入口通过低压蒸汽支管连接低压蒸汽主管，冷凝水出口通过冷凝水支管连接冷凝水主管，液硫出口通过液硫支管连接液硫主管；以上所有支管上均设有程控阀；尾气输出主管连接脱硫吸收塔的尾气入口，脱硫吸收塔的尾气出口连接焦炉煤气管道或回炉煤气管道；脱硫吸收塔的上部设脱硫液入口及碱液入口，脱硫液入口连接煤气净化装置的再生贫液管，碱液入口连接煤气净化装置的新鲜碱液补充管；脱硫吸收塔还设有富液循环装置，包括富液泵及脱硫液冷却器，塔底富液出口连接富液泵，富液泵的富液出口分为两路，一路经脱硫液冷却器后连接脱硫吸收塔上部的循环脱硫液入口，一路连接煤气净化装置的脱硫液再生系统。
2.根据权利要求1所述的一种克劳斯尾气冷凝处理装置，其特征在于，所述液硫主管连接硫封槽，硫封槽通过管道连接液硫贮槽。
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