阅读说明：本技术 一种高炉煤气干法脱硫装置及工艺 (Blast furnace gas dry desulphurization device and process ) 是由 朱廷钰 李玉然 林玉婷 许志成 王斌 于 2020-07-03 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种高炉煤气干法脱硫装置及工艺,所述脱硫装置包括依次连接的除尘单元、水解单元、TRT发电单元及脱硫单元；所述脱硫单元包括干法脱硫塔。本发明中,通过对现有高炉煤气脱硫工艺的分析,通过对水解单元、TRT发电单元及脱硫单元的合理设计及特定的布置方式,减少对现有高炉煤气处理工艺及设备的影响,同时去除水对高炉煤气品质和热值的影响,实现高炉煤气中硫的资源化,减少TRT发电的损失,为企业节约运行成本。(The invention relates to a dry desulfurization device and a dry desulfurization process for blast furnace gas, wherein the desulfurization device comprises a dust removal unit, a hydrolysis unit, a TRT power generation unit and a desulfurization unit which are sequentially connected; the desulfurization unit comprises a dry desulfurization tower. According to the invention, through the analysis of the existing blast furnace gas desulfurization process, through the reasonable design and the specific arrangement mode of the hydrolysis unit, the TRT power generation unit and the desulfurization unit, the influence on the existing blast furnace gas treatment process and equipment is reduced, meanwhile, the influence of water on the quality and the heat value of the blast furnace gas is removed, the resource utilization of the sulfur in the blast furnace gas is realized, the TRT power generation loss is reduced, and the operation cost is saved for enterprises.)

一种高炉煤气干法脱硫装置及工艺

技术领域

本发明涉及煤气脱硫领域，具体涉及一种高炉煤气干法脱硫装置及工艺。

背景技术

环保部印发的《关于推进实施钢铁行业超低排放的意见》要求高炉热风炉尾气SO₂＜50mg/m³，若不经过脱硫设施，则SO₂超标5-8倍。高炉热风炉的燃料来源为高炉煤气，若在热风炉尾气处进行SO₂的脱除，由于脱硫位点多，经济性不高。因此目前研究的热点为高炉煤气中有机硫和H₂S的脱除。高炉煤气总硫含量为200-300mg/m³，其中70％以上是COS，25％为H₂S，5％为其他有机硫形式。若采用湿法脱硫，需另外添加脱水装置，因为煤气中的水含量会影响高炉煤气的热值。采用干法脱硫装置，不仅能提高脱硫效率，且对目前已有的高炉和热风炉工艺影响很小，是一种很有前景的高炉煤气脱硫工艺。

CN 110129102A公开了一种高炉煤气的脱硫工艺，主要为两个相同的填充有分子筛树脂的吸附塔，冷却后的高炉煤气通入到吸附塔A内进行吸附，当吸附塔A出口气体含硫量5mg/m³以上时，将高炉煤气切换通入至吸附塔B内继续进行吸附，同时停止吸附塔A的使用，将一股较小气量的脱硫干净的煤气导出加热后通入到吸附塔A内进行高温脱附再生，高温脱附再生排出的气体再通过含硫化合物的回收过程，再生后的吸附塔A降温备用，再生后的吸附塔A可与吸附塔B交替使用，实现高炉煤气中的含硫化合物的连续化脱除。该工艺催化剂需高温脱附再生，系统能耗较高。

CN110643395A公开了了利用湿法脱硫的工艺系统。但该工艺采用湿法脱硫，体积大且产生废水。

因此针对上述问题，亟需开发一种，既能减少对现有工艺的影响又能提高脱硫效率的高炉煤气脱硫工艺流程。

发明内容

鉴于现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种高炉煤气干法脱硫装置及工艺，可高效、迅速地净化高炉煤气，为高炉煤气的下一步应用提供保障，脱硫率最高可达90％以上。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种高炉煤气干法脱硫装置，所述脱硫装置包括依次连接的除尘单元、水解单元、TRT发电单元及脱硫单元；

所述脱硫单元包括干法脱硫塔。

本发明中，通过对现有高炉煤气脱硫工艺的分析，通过对水解单元、TRT发电单元及脱硫单元的合理设计及特定的布置方式，减少对现有高炉煤气处理工艺及设备的影响，同时去除水对高炉煤气品质和热值的影响，实现高炉煤气中硫的资源化，减少TRT发电的损失，为企业节约运行成本。

作为本发明优选的技术方案，所述干法脱硫塔内设有移动床。

优选地，所述干法脱硫塔的高径比为3-7，例如可以是3、4、5、6或7等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，所述干法脱硫塔的进气口位于顶部。

优选地，所述干法脱硫塔的出气口位于底部。

优选地，所述脱硫单元还包括再生塔。

优选地，所述干法脱硫塔的脱硫剂出口和所述再生塔的脱硫剂进行相连接。

优选地，所述再生塔的再生脱硫剂出口和所述干法脱硫塔的脱硫剂进行相连接。

作为本发明优选的技术方案，所述除尘单元包括依次设置的重力除尘器和布袋除尘器。

优选地，所述水解单元包括至少2个水解塔，例如可以是2个、3个、4个、5个、6个或7个等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，所述水解塔并联设置。

优选地，所述TRT发电单元包括TRT余压发电装置。

本发明中，所述干法脱硫塔和再生塔相连接，以实现脱硫塔中脱硫剂的再生。当水解和脱硫均布置于TRT之前，则由于脱硫段压降的影响，会降低TRT余压发电的经济效益，因为余压发电产生的电能约为高炉总用电量的65％，即新增加的脱硫工段不能影响发电工段。若都置于TRT余压发电之后，则水解催化剂效率下降20％左右，这会增加投资成本和占地面积。

第二方面，本发明提供了一种高炉煤气干法脱硫工艺，所述工艺包括：高炉煤气依次经除尘、水解、发电及脱硫后得到脱硫煤气。

本发明针对高炉煤气气量大、压力高、含水量多成分复杂的特点，开发了一种高炉煤气干法脱硫工艺及装置，可同时脱除煤气中的COS和H₂S，同时协同脱除HCl和水蒸气，大大降低了TRT机组中叶片的腐蚀情况，同时减少工艺所带来的影响。

作为本发明优选的技术方案，所述除尘包括依次进行的重力除尘和布袋除尘。

优选地，所述除尘后得到的煤气中的含尘量＜5mg/m³，例如可以是4.5mg/m³、4mg/m³、3.5mg/m³、3mg/m³、2.5mg/m³、2mg/m³、1.5mg/m³或1mg/m³等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，所述除尘后得到的煤气的温度为100-130℃，例如可以是100℃、105℃、110℃、115℃、120℃、125℃或130℃等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。

作为本发明优选的技术方案，所述水解中的方式为催化水解。

优选地，所述催化水解中的催化剂为γ-Al₂O₃。

优选地，所述γ-Al₂O₃呈蜂窝状。

优选地，所述水解的温度为80-160℃，例如可以是80℃、90℃、100℃、110℃、120℃、130℃、140℃、150℃或160℃等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，所述水解的压力为120-220kPa，例如可以是120kPa、130kPa、140kPa、150kPa、160kPa、170kPa、180kPa、190kPa、200kPa、210kPa或220kPa等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。

作为本发明优选的技术方案，所述发电后得到的煤气的温度为40-80℃，例如可以是40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃或80℃等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。

作为本发明优选的技术方案，所述脱硫中的脱硫剂包括氧化铁脱硫剂、氧化锌脱硫剂、活性炭、分子筛或类水滑石中的1种或至少2种的组合。

所述组合可以是氧化铁脱硫剂和氧化锌脱硫剂的组合，活性炭和分子筛的组合或活性炭和类水滑石的组合等，但不限于所列举的组合，该范围内其他未列举的组合同样适用。

优选地，所述脱硫的温度为35-60℃，例如可以是35℃、40℃、45℃、50℃、55℃或60℃等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，所述脱硫中干法脱硫塔的高径比为3-7，例如可以是3、4、5、6或7等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，所述脱硫中脱硫剂的移动速度为0.015-0.03m/h，例如可以是0.015m/h、0.02m/h、0.025m/h或0.03m/h等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。

本发明中，干法脱硫塔是移动床，脱硫剂可吸附高炉煤气中的COS和H₂S，净化高炉煤气。

作为本发明优选的技术方案，所述脱硫中的脱硫剂再生的方式为热再生。

优选地，所述再生的介质为空气和/或水蒸气。

优选地，所述再生的温度为250-600℃，例如可以是250℃、300℃、350℃、400℃、450℃、500℃、550℃或600℃等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，所述再生的时间为2-15h，例如可以是2h、3h、4h、5h、6h、7h、8h、9h、10h、11h、12h、13h、14h或15h等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。

作为本发明优选的技术方案，所述工艺包括：高炉煤气依次经除尘、水解、发电及脱硫后得到脱硫煤气；

其中，所述除尘包括依次进行的重力除尘和布袋除尘；所述除尘后得到的煤气中的含尘量＜5mg/m³；所述除尘后得到的煤气的温度为100-130℃；所述水解中的方式为催化水解；所述催化水解中的催化剂为γ-Al₂O₃；所述γ-Al₂O₃呈蜂窝状；所述水解的温度为80-160℃；所述水解的压力为120-220kPa；所述发电后得到的煤气的温度为40-80℃；所述脱硫中的脱硫剂包括氧化铁脱硫剂、氧化锌脱硫剂、活性炭、分子筛或类水滑石中的1种或至少2种的组合；所述脱硫的温度为35-60℃；所述脱硫中干法脱硫塔的高径比为3-7；所述脱硫中脱硫剂的移动速度为0.015-0.03m/h；所述脱硫中的脱硫剂再生的方式为热再生；所述再生的介质为空气和/或水蒸气；所述再生的温度为250-600℃；所述再生的时间为2-15h。

本发明中，再生塔中的干法脱硫剂采用热再生方式，再生温度为250-600℃，再生塔分为再生段和冷却段，再生段完成脱硫剂的再生，脱附的含硫气体自再生段后通入后续处理单元，而脱硫剂自再生段进入冷却段冷却至150℃左右后进入干法脱硫塔进行循环再利用。脱硫剂连续循环再生，干法脱硫剂的移动通过卸料阀和振动筛完成，干法脱硫剂呈柱状或球状。

本发明中，高径比是影响脱硫效率和反应塔压降的重要因素，高径比的合理范围为3-7，若高径比过高，则反应塔压降过大，导致TRT余压发电效率降低，影响发电的经济性，若高径比过低，则煤气与催化剂的接触时间不足，导致脱硫效率下降。同时，水解温度和脱硫温度也会显著影响该工艺的脱硫效率及发电效率。

与现有技术方案相比，本发明至少具有以下有益效果：

(1)本发明中，通过对现有高炉煤气脱硫工艺的分析，通过对水解单元、TRT发电单元及脱硫单元的合理设计及特定的布置方式，减少对现有高炉煤气处理工艺及设备的影响，同时去除水对高炉煤气品质和热值的影响，实现高炉煤气中硫的资源化，减少TRT发电的损失，为企业节约运行成本。

(2)本发明针对高炉煤气气量大、压力高、含水量多成分复杂的特点，开发了一种高炉煤气干法脱硫工艺及装置，可同时脱除煤气中的COS和H₂S，同时协同脱除HCl和水蒸气，大大降低了TRT机组中叶片的腐蚀情况，同时减少工艺所带来的影响，保证高炉煤气的质量，实现节能、减排、资源化，有巨大的经济效益和社会效益。

附图说明

图1是本发明实施例1提供的一种高炉煤气干法脱硫装置的示意图。

图中：1-重力除尘器，2-布袋除尘器，3-水解塔，4-TRT发电单元，5-干法脱硫塔，6-再生塔，实线箭头为煤气走向，虚线箭头为脱硫剂走向。

下面对本发明进一步详细说明。但下述的实例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。

具体实施方式

为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，本发明的典型但非限制性的实施例如下：

实施例1

本实施例提供一种高炉煤气干法脱硫装置，如图1所示，所述脱硫装置包括依次连接的除尘单元、水解单元、TRT发电单元4及脱硫单元；

所述脱硫单元包括干法脱硫塔5；

所述干法脱硫塔5内设有移动床；

所述干法脱硫塔5的高径比为5；

所述干法脱硫塔5的进气口位于顶部；

所述干法脱硫塔5的出气口位于底部；

所述脱硫单元还包括再生塔6；

所述干法脱硫塔的脱硫剂出口和所述再生塔的脱硫剂进行相连接；

所述再生塔的再生脱硫剂出口和所述干法脱硫塔的脱硫剂进行相连接

所述除尘单元包括依次设置的重力除尘器1和布袋除尘器2；

所述水解单元包括2个水解塔3；所述水解塔3并联设置；

所述TRT发电单元4包括TRT余压发电装置。

实施例2

本实施例提供一种高炉煤气干法脱硫工艺，所述工艺包括：高炉煤气依次经除尘、水解、发电及脱硫后得到脱硫煤气；

其中，所述除尘包括依次进行的重力除尘和布袋除尘；所述除尘后得到的煤气中的含尘量为3mg/m³；所述除尘后得到的煤气的温度为120℃；所述水解中的方式为催化水解；所述催化水解中的催化剂为γ-Al₂O₃；所述γ-Al₂O₃呈蜂窝状；所述水解的温度为100℃；所述水解的压力为170kPa；所述发电后得到的煤气的温度为55℃；所述脱硫中的脱硫剂再生的方式为热再生；所述再生的介质为空气；所述再生的温度为400℃；所述再生的时间为8h。

工艺中高炉煤气的脱硫率为90％，TRT发电的效率为55％。

实施例3

本实施例提供一种高炉煤气干法脱硫工艺，所述工艺包括：高炉煤气依次经除尘、水解、发电及脱硫后得到脱硫煤气；

其中，所述除尘包括依次进行的重力除尘和布袋除尘；所述除尘后得到的煤气中的含尘量为2mg/m³；所述除尘后得到的煤气的温度为100℃；所述水解中的方式为催化水解；所述催化水解中的催化剂为γ-Al₂O₃；所述γ-Al₂O₃呈蜂窝状；所述水解的温度为160℃；所述水解的压力为220kPa；所述发电后得到的煤气的温度为42℃；所述脱硫中的脱硫剂再生的方式为热再生；所述再生的介质为水蒸气；所述再生的温度为570℃；所述再生的时间为2.7h。

工艺中高炉煤气的脱硫率为93％，TRT发电的效率为60％。

实施例4

本实施例提供一种高炉煤气干法脱硫工艺，所述工艺包括：高炉煤气依次经除尘、水解、发电及脱硫后得到脱硫煤气；

其中，所述除尘包括依次进行的重力除尘和布袋除尘；所述除尘后得到的煤气中的含尘量为1mg/m³；所述除尘后得到的煤气的温度为127℃；所述水解中的方式为催化水解；所述催化水解中的催化剂为γ-Al₂O₃；所述γ-Al₂O₃呈蜂窝状；所述水解的温度为82℃；所述水解的压力为122kPa；所述发电后得到的煤气的温度为77℃；所述脱硫中的脱硫剂再生的方式为热再生；所述再生的介质为空气；所述再生的温度为257℃；所述再生的时间为14.7h。

工艺中高炉煤气的脱硫率为82％，TRT发电的效率为40％。

对比例1

与实施例2的区别仅在于脱硫设置于所述TRT发电之前水解之后。

高炉煤气的脱硫率为90％，TRT发电的效率为32％，当水解和脱硫均布置于TRT之前，则由于脱硫段压降的影响，会降低TRT余压发电的经济效益，因为余压发电产生的电能约为高炉总用电量的65％，即新增加的脱硫工段不能影响发电工段。

对比例2

与实施例2的区别仅在于水解设置于所述TRT发电之后脱硫之前。

高炉煤气的脱硫率为70％，TRT发电的效率为55％，若都置于TRT余压发电之后，则水解催化剂效率下降20％左右，这会增加投资成本和占地面积。

对比例3

与实施例2的区别仅在于所述脱硫中干法脱硫塔的高径比为1；高炉煤气的脱硫率为70％，TRT发电的效率为60％。

对比例4

与实施例2的区别仅在于所述脱硫中干法脱硫塔的高径比为10；高炉煤气的脱硫率为82％，TRT发电的效率为40％。

对比例5

与实施例2的区别仅在于所述水解的温度为50℃；高炉煤气的脱硫率为50％，TRT发电的效率为30％。

对比例6

与实施例2的区别仅在于所述脱硫的温度为15℃；高炉煤气的脱硫率为15％，TRT发电的效率为20％。

通过上述实施例和对比例的结果可知，本发明中，通过对现有高炉煤气脱硫工艺的分析，通过对水解单元、TRT发电单元及脱硫单元的合理设计及特定的布置方式，减少对现有高炉煤气处理工艺及设备的影响，同时去除水对高炉煤气品质和热值的影响，实现高炉煤气中硫的资源化，减少TRT发电的损失，为企业节约运行成本。进一步地，本发明针对高炉煤气气量大、压力高、含水量多成分复杂的特点，开发了一种高炉煤气干法脱硫工艺及装置，可同时脱除煤气中的COS和H₂S，同时协同脱除HCl和水蒸气，大大降低了TRT机组中叶片的腐蚀情况，同时减少工艺所带来的影响，保证高炉煤气的质量，实现节能、减排、资源化，有巨大的经济效益和社会效益。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细结构特征，但本发明并不局限于上述详细结构特征，即不意味着本发明必须依赖上述详细结构特征才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用部件的等效替换以及辅助部件的增加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。