CN107880947A - 一种多功能联合洗涤塔及煤气联合洗涤方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种多功能联合洗涤塔及煤气联合洗涤方法，所述多功能联合洗涤塔包括自下至上依次集成在一个塔体内的洗萘段、终冷段、脱硫段和洗氨段，其中洗氨段包括自下至上依次设置的洗氨三段、洗氨二段、碱洗段及洗氨一段，上述各功能段之间分别通过设于底部的断塔盘分隔，各功能段塔体内的断塔盘上方均设有填料及液体分布装置；洗萘段填料下方的塔体上开设煤气入口，塔体顶部设除雾器和净煤气出口；本发明将洗萘、终冷、脱硫和洗氨功能集成在一个塔体内，通过断塔盘分隔为个功能段，煤气在各个功能段的作用下，同时实现温度降低，及萘、氨、硫化氢、氰化氢的脱除，各功能段形成的富液循环利用，节省能耗、保护环境。
Description
技术领域
本发明涉及焦化生产中焦炉煤气脱硫脱氰技术领域，尤其涉及一种多功能联合洗涤塔及煤气联合洗涤方法。
背景技术
氨硫循环洗涤法是焦炉煤气脱硫脱氰常用的方法之一，该法以焦炉煤气中的氨为碱源，含氨水溶液为介质，氨硫循环洗涤，脱除焦炉煤气中的硫化氢；主要由洗涤装置和脱酸蒸氨装置组成，其中洗涤装置需配备洗萘塔、终冷塔、脱硫塔、洗氨塔等设备。众所周知，塔设备投资高，制造加工困难，塔群占地面积大，土建投资费用居高不下。如何降低设备、土建投资，减少占地面积，提高设备利用率，是各焦化厂亟待解决的一个问题。
发明内容
本发明提供了一种多功能联合洗涤塔及煤气联合洗涤方法，将洗萘、终冷、脱硫和脱酸蒸氨功能集成在一个塔体内，通过断塔盘分隔为个功能段，煤气在各个功能段的作用下，同时实现温度降低，及萘、氨、硫化氢、氰化氢的脱除，各功能段形成的富液循环利用，节省能耗、保护环境。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种多功能联合洗涤塔，包括自下至上依次集成在一个塔体内的洗萘段、终冷段、脱硫段和洗氨段，其中洗氨段包括依次自下至上设置的洗氨三段、洗氨二段、碱洗段及洗氨一段，上述各功能段之间分别通过设于底部的断塔盘分隔，各功能段塔体内的断塔盘上方均设有填料及液体分布装置；洗萘段填料下方的塔体上开设煤气入口，塔体顶部设除雾器和净煤气出口；
洗萘段液体分布装置上方的塔体上开设洗苯单元富油入口，塔体底部设洗苯单元富油出口；
终冷段填料下方的塔体上设硫化氢富液出口，硫化氢富液出口分别连接回流液管道和硫化氢富液输送管道，回流液管道的另一端连接终冷段液体分布装置上方塔体上开设的回流液入口，回流液管道上设回流液冷却器；硫化氢富液输送管道的另一端连接外部的脱酸蒸氨装置；
脱硫段分为上脱硫段和下脱硫段；脱硫段断塔盘上方的塔体上设硫化氢洗涤水出口，该断塔盘下方的终冷段塔体上设硫化氢洗涤水入口，硫化氢洗涤水出口与硫化氢洗涤水入口通过洗涤水管道连接，洗涤水管道上设洗涤水冷却器；上脱硫段和下脱硫段对应的液体分布装置上方分别设脱酸蒸氨贫液入口；
洗氨一段液体分布装置上方的塔体上设洗涤混合液入口，对应断塔盘上方的塔体上设洗涤混合液第一出口，洗氨二段液体分布装置上方的塔体上设洗涤混合液第一入口，洗涤混合液第一出口与洗涤混合液第一入口通过混合液第一管道连接；
洗氨二段断塔盘上方的塔体上设洗涤混合液第二出口，该断塔盘下方的洗氨三段塔体上设洗涤混合液第二入口，洗涤混合液第二出口与洗涤混合液第二入口通过混合液第二管道连接，混合液第二管道上设混合液冷却器；
洗氨三段断塔盘上方的塔体上设含氨富液出口，该断塔盘下方的脱硫段塔体上设含氨富液入口，含氨富液出口与含氨富液入口之间通过含氨富液管道连接，含氨富液管道上设含氨富液冷却器；
碱洗段液体分布装置上方的塔体上设碱液入口，碱洗段填料下方的塔体上设碱液出口。
所述断塔盘的顶板与底板之间沿周向设有多个短节，短节内设旋流板。
基于所述多功能联合洗涤塔的煤气联合洗涤方法，包括如下步骤：
洗苯单元富油进入塔体内，经洗萘段液体分布装置后均匀喷洒在下方的填料上，在对应填料内与进入洗萘段塔体内的煤气充分接触传质，吸收煤气内萘的同时，降低煤气的温度，吸收萘后的洗苯单元富油从塔底流出，在此过程中温度升高；
脱硫段底部的硫化氢富液经洗涤水冷却器后温度下降；终冷段的回流液经回流液冷却器后温度下降，二者分别进入终冷段的塔体内，经液体分布装置后，在下方填料内与煤气充分接触并冷却煤气；除回流液外的剩余终冷段液体送往外部的脱酸蒸氨装置；
来自脱酸蒸氨装置的贫液分两路分别进入上脱硫段和下脱硫段的塔体内；洗氨三段底部的含氨富液经含氨富液冷却器后，温度下降；经上脱硫段和下脱硫段的液体分布装置后均匀喷洒到下方的填料上，含氨富液与煤气在对应填料内充分接触传质，进行反应，吸收煤气中的硫化氢；
在洗氨段，利用碱液分解氨水中的固定氨盐，碱洗段设置在洗氨一段与洗氨二段之间，既能满足蒸氨的需求，又能进一步脱除煤气中的硫化氢；碱液经碱洗段的液体分布装置后，在下方填料中与煤气充分接触，碱洗后的碱液送往脱酸蒸氨装置；
脱酸蒸氨装置中汽提水与硫酸的混合液进入塔体内，经洗氨一段和洗氨二段的液体分布装置及下方的填料后，温度上升；混合液在塔体外被混合液冷却器冷却后进入脱硫段，通过脱硫段的液体分布装置分布到下方的填料中，用于脱除煤气中的氨，形成含氨富液；含氨富液经含氨富液冷却器冷却后循环利用；
煤气自下而上，经过塔体内各功能段的联合作用后，其中的氨、硫化氢、氰化氢成分被洗涤下来，最后经顶部的除雾器脱除雾滴后排出塔体外，送往洗苯单元。
下段气体进入上方的断塔盘时，在旋流板的除雾作用下，气体内的大部分液滴被除去，气体再向上与顶板撞击，进一步除去剩余的液滴；充分保证各功能段吸收液的单质性，降低混合反应，使各功能段的洗涤高效、稳定运行；各功能段形成的富液梯级利用，最终形成含氨和硫化氢的富液，送往脱酸蒸氨装置。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)将多种功能集成在一个塔体内，用一个塔设备代替多个塔设备，设备利用率明显提高，设备投资费用降低；
2)缩减设备占用空间，降低土建投资费用；
3)多塔合并后，取消多个进、出口煤气管道及支架，工艺管道投资降低；
4)与外部的脱酸蒸氨装置相配合，塔体内各功能段的富液循环利用，节省能耗；降低外排量，保护环境；
5)通过断塔盘还可有效脱除气体中的液滴，保证各功能洗涤稳定、高效运行；
6)装置结构紧凑、完善、合理，节省空间，降低成本，投资少，能耗低。
附图说明
图1是本发明所述一种多功能联合洗涤塔的结构示意图。
图2是本发明所述断塔盘的结构示意图。
图3是图2中的A-A视图。
图中：I.洗萘段 1.洗萘段液体分布装置 2.洗萘段填料 3.除雾器 4.塔体 II.终冷段 5.终冷段液体分布装置 6.终冷段填料 7.断塔盘 Ⅲ.脱硫段 8.上脱硫段液体分布装置 9.上脱硫段填料 10.下脱硫段液体分布装置 11.下脱硫段填料 Ⅳ.洗氨一段 14.洗氨一段液体分布装置 15.洗氨一段填料 Ⅴ.洗氨二段 16.洗氨二段液体分布装置 17.洗氨二段填料 Ⅵ.洗氨三段 18.洗氨三段液体分布装置 19.洗氨三段填料 Ⅶ.碱洗段 12.碱洗段液体分布装置 13.碱洗段填料 14.断塔盘顶板 15.断塔盘底板 16.短节 17.旋流板 18.回流液冷却器 19.洗涤水冷却器 20.混合液冷却器 21.含氨富液冷却器
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，本发明所述一种多功能联合洗涤塔，包括自下至上依次集成在一个塔体内的洗萘段Ⅰ、终冷段Ⅱ、脱硫段Ⅲ和洗氨段，其中洗氨段包括自下至上依次设置的洗氨三段Ⅵ、洗氨二段Ⅴ、碱洗段Ⅶ及洗氨一段Ⅳ，上述各功能段之间分别通过设于底部的断塔盘7分隔，各功能段塔体内的断塔盘7上方均设有填料及液体分布装置；洗萘段填料2下方的塔体4上开设煤气入口，塔体4顶部设除雾器3和净煤气出口；
洗萘段液体分布装置1上方的塔体4上开设洗苯单元富油入口，塔体4底部设洗苯单元富油出口；
终冷段填料6下方的塔体4上设硫化氢富液出口，硫化氢富液出口分别连接回流液管道和硫化氢富液输送管道，回流液管道的另一端连接终冷段液体分布装置5上方塔体4上开设的回流液入口，回流液管道上设回流液冷却器18；硫化氢富液输送管道的另一端连接外部的脱酸蒸氨装置；
脱硫段Ⅲ分为上脱硫段和下脱硫段；脱硫段Ⅲ断塔盘7上方的塔体4上设硫化氢洗涤水出口，该断塔盘7下方的终冷段Ⅱ塔体上设硫化氢洗涤水入口，硫化氢洗涤水出口与硫化氢洗涤水入口通过洗涤水管道连接，洗涤水管道上设洗涤水冷却器19；上脱硫段和下脱硫段对应的液体分布装置8、10上方分别设脱酸蒸氨贫液入口；
洗氨一段液体分布装置14上方的塔体4上设洗涤混合液入口，对应断塔盘7上方的塔体4上设洗涤混合液第一出口，洗氨二段液体分布装置16上方的塔体4上设洗涤混合液第一入口，洗涤混合液第一出口与洗涤混合液第一入口通过混合液第一管道连接；
洗氨二段Ⅴ断塔盘7上方的塔体4上设洗涤混合液第二出口，该断塔盘7下方的洗氨三段Ⅵ塔体上设洗涤混合液第二入口，洗涤混合液第二出口与洗涤混合液第二入口通过混合液第二管道连接，混合液第二管道上设混合液冷却器20；
洗氨三段Ⅵ断塔盘7上方的塔体4上设含氨富液出口，该断塔盘7下方的脱硫段Ⅲ塔体上设含氨富液入口，含氨富液出口与含氨富液入口之间通过含氨富液管道连接，含氨富液管道上设含氨富液冷却器21；
碱洗段液体分布装置12上方的塔体4上设碱液入口，碱洗段填料13下方的塔体4上设碱液出口。
如图2、图3所示，所述断塔盘7的顶板14与底板15之间沿周向设有多个短节16，短节16内设旋流板17。
基于所述多功能联合洗涤塔的煤气联合洗涤方法，包括如下步骤：
洗苯单元富油进入塔体4内，经洗萘段液体分布装置1后均匀喷洒在下方的填料2上，在对应填料2内与进入洗萘段Ⅰ塔体内的煤气充分接触传质，吸收煤气内萘的同时，降低煤气的温度，吸收萘后的洗苯单元富油从塔底流出，在此过程中温度升高；
脱硫段Ⅲ底部的硫化氢富液经洗涤水冷却器19后温度下降；终冷段Ⅱ的回流液经回流液冷却器18后温度下降，二者分别进入终冷段Ⅱ的塔体4内，经液体分布装置5后，在下方填料6内与煤气充分接触并冷却煤气；除回流液外的剩余终冷段液体送往外部的脱酸蒸氨装置；
来自脱酸蒸氨装置的贫液分两路分别进入上脱硫段和下脱硫段的塔体4内；洗氨三段Ⅵ底部的含氨富液经含氨富液冷却器21后，温度下降；经上脱硫段和下脱硫段的液体分布装置8、10后均匀喷洒到下方的填料9、11上，含氨富液与煤气在对应填料9、11内充分接触传质，进行反应，吸收煤气中的硫化氢；
在洗氨段，利用碱液分解氨水中的固定氨盐，碱洗段Ⅶ设置在洗氨一段Ⅳ与洗氨二段Ⅴ之间，既能满足蒸氨的需求，又能进一步脱除煤气中的硫化氢；碱液经碱洗段的液体分布装置12后，在下方填料13中与煤气充分接触，碱洗后的碱液送往脱酸蒸氨装置；
脱酸蒸氨装置中汽提水与硫酸的混合液进入塔体4内，经洗氨一段Ⅳ和洗氨二段Ⅴ的液体分布装置14、16及下方的填料15、17后，温度上升；混合液在塔体4外被混合液冷却器20冷却后进入洗氨三段Ⅵ，通过洗氨三段的液体分布装置18分布到下方的填料19中，用于脱除煤气中的氨，形成含氨富液；含氨富液经含氨富液冷却器21冷却后循环利用；
煤气自下而上，经过塔体4内各功能段的联合作用后，其中的氨、硫化氢、氰化氢成分被洗涤下来，最后经顶部的除雾器3脱除雾滴后排出塔体4外，送往洗苯单元。
下段气体进入上方的断塔盘7时，在旋流板17的除雾作用下，气体内的大部分液滴被除去，气体再向上与顶板14撞击，进一步除去剩余的液滴；充分保证各功能段吸收液的单质性，降低混合反应，使各功能段的洗涤高效、稳定运行；各功能段形成的富液梯级利用，最终形成含氨和硫化氢的富液，送往脱酸蒸氨装置。
以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。下述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。
【实施例】
如图1所示，本实施例中，洗苯单元富油E进入塔体4内，经洗萘段液体分布装置1均匀喷洒在洗萘段填料2顶部，在洗萘段填料2内与煤气充分接触传质，吸收煤气内萘的同时并降低煤气的温度，最后从塔底流出，温度由B1升高到B2。
脱硫段Ⅲ底部的硫化氢富液A+C经洗涤水冷却器19后，温度由C2降到C1后进入塔体4内；终冷段Ⅱ的回流液A+C+D中的部分回流液D经回流液冷却器18后，温度由C3降到C1后进入塔体4内，经终冷段液体分布装置5，在终冷段填料6内与煤气充分接触，冷却煤气；剩余终冷段的回流液A+C，送往脱酸蒸氨装置进行处理。
来自脱酸蒸氨装置的贫液C，温度为C3，分两路进入脱硫段Ⅲ的塔体4内；洗氨三段Ⅵ底部的含氨富液A经含富氨水冷却器21后，温度由C4降到C3后进入脱硫段Ⅲ的塔体4内；经上脱硫段液体分布装置8、下脱硫段液体分布装置10的均匀喷洒，含氨富液与煤气在上、下脱硫段填料9、11内充分接触传质，进行反应，吸收煤气中的硫化氢。
在洗氨段中，利用碱液(NaOH)分解氨水中的固定氨盐，本发明将碱洗段Ⅶ设置在洗氨段的中部，既能满足洗氨的需求，又能进一步脱除煤气中的硫化氢。本实施例中，浓度为2％-4％的NaOH溶液B经碱洗段液体分布装置12分布后在碱洗段填料13中与煤气充分接触，碱液循环利用。
脱酸蒸氨装置中的汽提水与硫酸泵来的硫酸混合液A进入联合洗涤塔，经洗氨一段Ⅳ、洗氨二段Ⅴ的液体分布装置14、16及对应填料15、17后，温度由C7升到C6；混合液在塔体4外被混合液冷却器20冷却后，温度降为C5，再次进入联合洗涤塔；在洗氨三段液体分布装置18、洗氨三段填料19的作用下，脱除煤气中的氨，形成温度为C4的含氨富液A，含氨富液A经含氨富液冷却器21冷却到C3后再次进入联合洗涤塔，循环利用。
温度A1的煤气G自联合洗涤塔底部进入，经各功能段联合作用后，煤气中的氨、硫化氢、氰化氢等成分被洗涤下来，最后经顶部的除雾器3脱除雾滴后，温度降为A2后排出塔外，送往洗苯单元。
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 (4)
1.一种多功能联合洗涤塔，其特征在于，包括自下至上依次集成在一个塔体内的洗萘段、终冷段、脱硫段和洗氨段，其中洗氨段包括自下至上依次设置的洗氨三段、洗氨二段、碱洗段及洗氨一段，上述各功能段之间分别通过设于底部的断塔盘分隔，各功能段塔体内的断塔盘上方均设有填料及液体分布装置；洗萘段填料下方的塔体上开设煤气入口，塔体顶部设除雾器和净煤气出口；
洗萘段液体分布装置上方的塔体上开设洗苯单元富油入口，塔体底部设洗苯单元富油出口；
终冷段填料下方的塔体上设硫化氢富液出口，硫化氢富液出口分别连接回流液管道和硫化氢富液输送管道，回流液管道的另一端连接终冷段液体分布装置上方塔体上开设的回流液入口，回流液管道上设回流液冷却器；硫化氢富液输送管道的另一端连接外部的脱酸蒸氨装置；
脱硫段分为上脱硫段和下脱硫段；脱硫段断塔盘上方的塔体上设硫化氢洗涤水出口，该断塔盘下方的终冷段塔体上设硫化氢洗涤水入口，硫化氢洗涤水出口与硫化氢洗涤水入口通过洗涤水管道连接，洗涤水管道上设洗涤水冷却器；上脱硫段和下脱硫段对应的液体分布装置上方分别设脱酸蒸氨贫液入口；
洗氨一段液体分布装置上方的塔体上设洗涤混合液入口，对应断塔盘上方的塔体上设洗涤混合液第一出口，洗氨二段液体分布装置上方的塔体上设洗涤混合液第一入口，洗涤混合液第一出口与洗涤混合液第一入口通过混合液第一管道连接；
洗氨二段断塔盘上方的塔体上设洗涤混合液第二出口，该断塔盘下方的洗氨三段塔体上设洗涤混合液第二入口，洗涤混合液第二出口与洗涤混合液第二入口通过混合液第二管道连接，混合液第二管道上设混合液冷却器；
洗氨三段断塔盘上方的塔体上设含氨富液出口，该断塔盘下方的脱硫段塔体上设含氨富液入口，含氨富液出口与含氨富液入口之间通过含氨富液管道连接，含氨富液管道上设含氨富液冷却器；
碱洗段液体分布装置上方的塔体上设碱液入口，碱洗段填料下方的塔体上设碱液出口。
2.根据权利要求1所述的一种多功能联合洗涤塔，其特征在于，所述断塔盘的顶板与底板之间沿周向设有多个短节，短节内设旋流板。
3.基于权利要求1所述多功能联合洗涤塔的煤气联合洗涤方法，其特征在于，包括如下步骤：
洗苯单元富油进入塔体内，经洗萘段液体分布装置后均匀喷洒在下方的填料上，在对应填料内与进入洗萘段塔体内的煤气充分接触传质，吸收煤气内萘的同时，降低煤气的温度，吸收萘后的洗苯单元富油从塔底流出，在此过程中温度升高；
脱硫段底部的硫化氢富液经洗涤水冷却器后温度下降；终冷段的回流液经回流液冷却器后温度下降，二者分别进入终冷段的塔体内，经液体分布装置后，在下方填料内与煤气充分接触并冷却煤气；除回流液外的剩余终冷段液体送往外部的脱酸蒸氨装置；
来自脱酸蒸氨装置的贫液分两路分别进入上脱硫段和下脱硫段的塔体内；洗氨三段底部的含氨富液经含氨富液冷却器后，温度下降；经上脱硫段和下脱硫段的液体分布装置后均匀喷洒到下方的填料上，含氨富液与煤气在对应填料内充分接触传质，进行反应，吸收煤气中的硫化氢；
在洗氨段，利用碱液分解氨水中的固定氨盐，碱洗段设置在洗氨一段与洗氨二段之间，既能满足蒸氨的需求，又能进一步脱除煤气中的硫化氢；碱液经碱洗段的液体分布装置后，在下方填料中与煤气充分接触，碱洗后的碱液送往脱酸蒸氨装置；
脱酸蒸氨装置中汽提水与硫酸的混合液进入塔体内，经洗氨一段和洗氨二段的液体分布装置及下方的填料后，温度上升；混合液在塔体外被混合液冷却器冷却后进入脱硫段，通过脱硫段的液体分布装置分布到下方的填料中，用于脱除煤气中的氨，形成含氨富液；含氨富液经含氨富液冷却器冷却后循环利用；
煤气自下而上，经过塔体内各功能段的联合作用后，其中的氨、硫化氢、氰化氢成分被洗涤下来，最后经顶部的除雾器脱除雾滴后排出塔体外，送往洗苯单元。
4.根据权利要求3所述多功能联合洗涤塔的煤气洗涤方法，其特征在于，下段气体进入上方的断塔盘时，在旋流板的除雾作用下，气体内的大部分液滴被除去，气体再向上与顶板撞击，进一步除去剩余的液滴；充分保证各功能段吸收液的单质性，降低混合反应，使各功能段的洗涤高效、稳定运行；各功能段形成的富液梯级利用，最终形成含氨和硫化氢的富液，送往脱酸蒸氨装置。
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