阅读说明：本技术 一种高炉煤气水解及干法精脱硫处理系统及方法 (Blast furnace gas hydrolysis and dry-process fine desulfurization treatment system and method ) 是由 韩冰 杭小君 刘训稳 孙颖 周春于 张霞 于 2020-03-25 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种高炉煤气水解及干法精脱硫处理系统及方法,系统包括煤气冷却换热器、催化水解塔、硫化氢吸附塔和催化氧化塔。高炉煤气首先进入煤气冷却换热器进行冷却,冷却换热器将煤气温度降低5℃,析出部分水分。然后进入催化水解塔,经过水解催化剂后煤气中所含有机硫转化为无机硫,水解后的高炉煤气再经过吸附塔前端再热器升温进入硫化氢吸附塔,通过塔内催化剂脱除煤气中的无机硫。脱除无机硫后的高炉煤气可直接输送至下游客户使用端,也可以在吸附硫化氢后增加催化氧化步骤,去除COS、H<Sub>2</Sub>S以及其它的含硫物质。本发明高炉煤气水解反应时间仅需1-3秒转化率即可达98％以上,硫化氢吸附催化剂脱除效率90％以上,催化氧化塔内脱除效率高达70％以上。(The invention provides a blast furnace gas hydrolysis and dry-method fine desulfurization treatment system and a method. The blast furnace gas firstly enters a gas cooling heat exchanger for cooling, the cooling heat exchanger reduces the temperature of the gas by 5 ℃, and partial moisture is separated out. Then the gas enters a catalytic hydrolysis tower, organic sulfur contained in the gas is converted into inorganic sulfur after passing through a hydrolysis catalyst, the hydrolyzed blast furnace gas passes through a reheater at the front end of the adsorption tower and is heated to enter a hydrogen sulfide adsorption tower, and the inorganic sulfur in the gas is removed through a catalyst in the tower. The blast furnace gas after inorganic sulfur removal can be directly conveyed to a downstream customer using end, and a catalytic oxidation step can be added after hydrogen sulfide is adsorbed to remove COS and H 2 S and other sulfur-containing species. The invention relates to blast furnace coalThe gas hydrolysis reaction time can reach more than 98% only by 1-3 seconds, the removal efficiency of the hydrogen sulfide adsorption catalyst is more than 90%, and the removal efficiency in the catalytic oxidation tower is more than 70%.)

一种高炉煤气水解及干法精脱硫处理系统及方法

技术领域

本发明属于大气治理技术领域，特别涉及一种高炉煤气水解及干法精脱硫处理系统及方法。

背景技术

为了持续改善环境空气质量，促进大气污染物减排，国家对各地区大气污染物提出了更高的要求，尤其对钢铁企业全面执行超低排放标准。现阶段钢铁烧结、球团等生产线陆续已经实现超低排放，而高炉煤气、热风炉、加热炉等生产线刚开始实行超低排放指标。近年来随着钢厂节能减排和循环经济的大力发展，以及国家环保政策的不断加强，以前的末端治理越来越不适应新形势下的环保要求，不能稳定达标的实施停产、减产、限产等治理措施。

目前高炉煤气作为钢铁行业主要副产物之一，通常条件下，除高炉热风炉自身使用外，还有大量富余，如不能回收利用则只能放空排放，造成能源浪费和环境污染，因此，钢厂必须从源头上进行治理。高炉煤气既是低热值气体燃料——重要的二次能源，又是典型有毒有害工业废气，高炉煤气中硫的存在严重制约了煤气的利用，新形势下，全国各地提出了高炉煤气脱硫后再清洁利用，明确了治理方向。

现阶段市场上脱除有机硫常用的方法主要有湿法和干法两种，湿法主要为有机胺类溶剂吸收和液态催化水解转化法，但湿法投资及操作费用高、动力消耗大、操作复杂，而且对于超低排放达不到精脱硫要求。干法主要有微晶吸附和水解法，吸附法用于高精度有机硫脱除，其反应温度较高且伴随副反应的发生，吸附饱和需进行解析再生，系统连续运行需在线备用吸附材料，导致占地面积大、投资费用高、运行成本高等问题。水解法脱除有机硫高炉煤气含有一定量的水蒸气，无需引入其他气体，可充分利用资源水解法脱除有机硫，使能耗明显下降。

在此背景下，本发明以炼铁厂高炉煤气为对象，开展高炉煤气深度净化研究，形成高炉煤气高效净化新工艺，为炼铁高炉煤气污染控制和资源利用提供技术支撑，有较好的推广应用前景。

发明内容

本发明的目的是提供一种高炉煤气水解及干法精脱硫处理系统及方法，主要解决钢铁高炉煤气常规湿法脱硫工艺废水问题、干法吸附饱和解析再生难的问题，以及出口煤气总硫量不能满足超低排放的难题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种高炉煤气水解及干法精脱硫处理系统，包括煤气冷却换热器、催化水解塔、硫化氢吸附塔；煤气冷却换热器的入口和出口分别接高炉煤气和催化水解塔的入口，催化水解塔的出口连接硫化氢吸附塔的入口。

进一步的，还包括催化氧化塔，催化氧化塔的入口连接硫化氢吸附塔的出口，催化氧化塔的出口连接煤气用户端。

进一步的，还包括冷却塔和循环泵，所述煤气冷却换热器的循环水入口和出口分别连接循环泵的出口和冷却塔的入口，冷却塔的出口连接循环泵的入口。

一种高炉煤气水解及干法精脱硫处理方法，包括如下步骤：

步骤1：高炉产生的煤气从顶部经重力除尘器粗除尘后经过布袋除尘器精除尘，荒煤气经过TRT透平主机余热发电后直接进入煤气水解及干法精脱硫处理系统；

步骤2：高炉煤气经过增压风机增压后进入煤气冷却换热器使高炉煤气温度降低5℃，析出高炉煤气中部分水分；

步骤3：降温后的高炉煤气进入催化水解塔在水解催化剂作用下将煤气中的羰基硫、二硫化碳等有机硫转化为无机硫；催化水解塔内反应如下：COS+H₂O＝CO₂+H₂S；

步骤4：经催化水解塔处理后的高炉煤气进入硫化氢吸附塔，去除其中的硫化氢。

硫化氢吸附塔中的反应如下：H₂S+1/2O₂→S↓+H₂O。

进一步的，还包括步骤5：经硫化氢吸附塔处理后的高炉煤气进入催化氧化塔，去除高炉煤气中残留COS、H₂S以及其它的含硫物质。

进一步的，经硫化氢吸附塔处理后的高炉煤气进入催化氧化塔之前先加热至 60-80℃。

进一步的，经催化水解塔处理后的高炉煤气进入硫化氢吸附塔之前先加热至 55-75℃。

进一步的，所述催化水解塔中的催化剂以改性活性炭为载体，由不同种类的碱金属烧制而成，催化剂最佳反应空速：1800h^-1。

进一步的，所述硫化氢吸附塔内的催化剂以TiO2为载体，由碳酸氢钠、碳酸钾，以及碳粉烧制而成，催化剂最佳反应空速：1200h^-1。

进一步的，所述催化氧化塔中催化剂以TiO2为载体，由氧化镁、氢氧化钾，以及碳粉烧制而成，催化剂最佳反应空速：1200h^-1。

进一步的，所述催化水解塔空塔速度最优为1.4m/s，反应时间1-2秒。

进一步的，所述硫化氢吸附塔空塔、催化氧化塔空塔流速最优为1.0m/s，反应时间1-2秒。

有益效果：本发明中高炉煤气水解转化率可达98％以上，硫化氢吸附催化剂脱除效率达90％以上，催化氧化塔脱除效率达70％以上，此种精脱硫处理工艺适用于98％以上高炉煤气生产线使用。采用本发明处理高炉煤气后，高炉煤气中有机硫与无机硫达到超低排放标准要求SO₂小于35mg/Nm³，即总硫(折合H₂S)需低于20mg/Nm³。本发明可解决高炉煤气常规湿法脱硫工艺废水问题、干法吸附有机硫脱除效率低的问题。此发明的成功应用可以给高炉煤气从源头处理提供了新的借鉴和指导方向。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

具体实施方式

为了更好地体现本发明的优越性，下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

如图1所示，本发明的系统包括煤气增压风机1、煤气冷却换热器2、冷却水塔装置3、冷却循环水泵4、催化水解塔5、水解催化剂6、吸附塔前端煤气再热器7、硫化氢吸附塔8、吸附塔内吸附催化剂9、吸附塔后端煤气旁路阀系统10、吸附塔后端煤气再热器11、催化氧化塔12、氧化塔内吸附催化剂13。

高炉产生的煤气从顶部经重力除尘器粗除尘后经过布袋除尘器精除尘，荒煤气经过 TRT透平主机余热发电后直接进入煤气水解及干法精脱硫处理系统。高炉煤气在增压风机1增压后进入煤气冷却换热器2，煤气冷却换热器2将煤气温度降低5℃，析出煤气中部分水分，然后直接从催化水解塔5上部烟道进入塔内，经过水解催化剂6将高炉煤气中所含的羰基硫、二硫化碳、硫醚硫醇、噻吩等有机硫转化为无机硫。水解后的高炉煤气再经过吸附塔前端煤气再热器7升温进入硫化氢吸附塔8，通过吸附塔内催化剂9 脱除煤气中的无机硫。脱除后的高炉煤气可通过吸附塔后端旁路阀10直接输送至下游客户使用端。本发明为了保证净化气中有机硫与无机硫达到超低排放标准要求SO₂小于 35mg/Nm³，即总硫(折合H₂S)需低于20mg/Nm³，在吸附硫化氢后增加催化氧化塔12 同步去除煤气中残留COS、H₂S以及其它的含硫物质。

下面以5000Nm³/h钢铁厂高炉煤气为实施例对本发明做进一步说明：

1)高炉煤气参数如下：煤气量为5000Nm³/h，TRT余压发电后煤气压力：6-15KPa，煤气温度：40～80℃，高炉煤气常规组分及含量如下表所示：

煤气组成

H<sub>2</sub>

CO

CO<sub>2</sub>

N<sub>2</sub>

H<sub>2</sub>O

O<sub>2</sub>

热值kcal

体积含量

1-2.5％

20-28％

12-20％

50-60％

～0.03％

0.1～1.5％

700-900

2)高炉煤气中有机硫与无机硫有害杂质含量如下表所示：

杂质名称	含量(mg/Nm<sup>3</sup>)	备注
			无机硫	0～100	包括H<sub>2</sub>S、SO<sub>2</sub>等，其中以H<sub>2</sub>S为主
有机硫	10～300	包括COS、噻吩、硫醇硫醚、CS<sub>2</sub>等，以COS和CS<sub>2</sub>为主

3)实施例参数指标见下表

本实施例参数指标

由表1实施例中可知，在催化剂一定的设计条件下随着高炉煤气中有机硫的逐渐增加，经过水解后有机硫也有所增大但水解转化率仍达98％以上，当高炉煤气中有机硫浓度含量达到300mg/Nm³时，经过硫化氢吸附塔后H₂S浓度接近20mg/Nm³时，为确保净化气中总硫(折合H₂S)低于15～20mg/m³,在经过催化氧化塔同步去除COS、H₂S以及其它的含硫物质，使净化气满足超低排放的要求。

需要说明的是上述实施例仅仅是本发明的较佳实施例，并没有用来限定本发明的保护范围，在上述基础上做出的等同替换或者替代均属于本发明的保护范围。