阅读说明：本技术 一种高炉煤气精脱硫净化的方法及装置 (Method and device for fine desulfurization and purification of blast furnace gas ) 是由 胡鑫 施飞 罗海兵 肖汉平 刘升 潘响明 刘昌持 夏龙 邵雁 代伟有 方定桥 于 2019-11-26 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种高炉煤气精脱硫净化的方法,包括以下步骤：S1、高炉煤气正压进入转化单元,将高炉煤气中的有机硫转化为硫化氢；S2、进入冷却单元进行降温；S3、降温后的物流进入填装有吸附材料的吸附单元,吸附脱除高炉煤气中硫化物,形成净煤气。本发明将高炉煤气中低浓度的硫化物富集至富硫浓缩气中,将大气量、低浓度硫化物的工况转化为小气量高浓度的工况,可以提高脱硫效果,降低脱硫投资成本及运行成本,还可以回收高炉煤气中硫元素,原子经济性高,减少二次污染。(The invention provides a method for fine desulfurization and purification of blast furnace gas, which comprises the following steps: s1, the blast furnace gas enters a conversion unit under positive pressure to convert organic sulfur in the blast furnace gas into hydrogen sulfide; s2, cooling in a cooling unit; and S3, enabling the cooled material flow to enter an adsorption unit filled with adsorption materials, and adsorbing and removing sulfides in the blast furnace gas to form clean gas. The invention enriches the low-concentration sulfide in the blast furnace gas into the sulfur-rich concentrated gas, converts the working condition of large-gas-quantity and low-concentration sulfide into the working condition of small-gas-quantity and high-concentration, can improve the desulfurization effect, reduce the desulfurization investment cost and the operation cost, can recover the sulfur element in the blast furnace gas, has high atom economy and reduces the secondary pollution.)

一种高炉煤气精脱硫净化的方法及装置

技术领域

本发明涉及高炉煤气净化技术领域，尤其涉及一种高炉煤气精脱硫净化的方法及装置。

背景技术

高炉煤气作为钢铁行业主要副产物之一，除高炉热风炉自身使用外，还有大量富余。目前，多采用在燃煤动力锅炉中掺烧一部分或供小型混合煤气锅炉混烧的方式加以利用，但回收量较小。因此，如何充分利用富余的高炉煤气，避免放空排放造成能源浪费和环境污染，促进资源、能源、环境和社会的良性互动，将是节能减排的进程中一个新的障碍。传统的末端治理技术越来越不适应新形势下的环保要求，钢厂必须开展污染源前处理是环境治理的必然趋势。如唐山等地环保局提出高炉煤气前脱硫后再清洁利用的设想，明确硫化物的治理新方向。与烟气相比，高炉煤气具有气量大、总硫含量低，硫化物种类多，比如H₂S、COS、CS₂、硫醇等，并常伴有大量一氧化碳、二氧化碳，煤气毒性大不允许泄露也不允许氧气泄露等特点，这些特点导致高炉煤气脱硫难度大。

文献CN110218828A涉及了一种高炉煤气净化方法：高炉煤气经除尘后、TRT发电后进入含吸附材料的综合净化塔，除掉煤气中硫化物和氯化物。该方法存在以下不足：TRT发电后的高炉煤气温度120～160℃，未经降温冷却直接进行吸附脱硫效果较差；高炉煤气中硫化物种类繁多，单一吸附剂难以将硫化物脱除干净，且未回收硫元素。

文献CN109609202A涉及了一种高炉煤气脱硫净化的方法，高炉煤气经除尘后进入有机硫转化装置，将高炉煤气中有机硫转化为硫化氢，然后经余压透平发电装置回收压力能及热能；进入湿法脱硫单元制备硫磺。虽然该方法可以回收硫元素，但该方法最大的缺点是：高炉煤气气量大、总硫含量低，水解后直接进行湿法氧化脱硫难度较大，效率较低，且相应的设备较大，投资大，运行成本高。

综上所述，如何将高炉煤气气量大、总硫含量低和硫化物种类多的工况转化为小气量、高硫化物浓度和单一硫化物种类是高炉煤气净化脱硫急需解决的问题。本发明以转化催化剂将高炉煤气中多种硫化物转化为硫化氢，经降温后送入吸附单元进行吸附-解析浓缩，将大气量低浓度的工况转化为小气量高浓度的工况，针对性的解决了高炉煤气净化难度大的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之缺陷，提供了一种高炉煤气精脱硫净化的方法及装置，具有净化干净，硫排放低，硫元素可以回收利用等优点。

本发明是这样实现的：

本发明提供一种高炉煤气精脱硫净化的方法，包括以下步骤：

S1、高炉煤气正压进入转化单元，将高炉煤气中的有机硫转化为硫化氢；

S2、进入冷却单元进行降温；

S3、降温后的物流进入填装有吸附材料的吸附单元，吸附脱除高炉煤气中硫化物，形成净煤气。

进一步地，净煤气一部分进入煤气管网输出，一部分进入加热单元；加热后的高温净煤气通入吸附单元，对吸附材料进行解析再生，再生后形成富硫浓缩气物流；富硫浓缩气物流进入湿法氧化脱硫单元制备硫磺。

进一步地，所述转化单元为并联使用的多座转化塔，转化塔内均填装有催化剂，各转化塔之间可自动进行切换，运行期间保证有一转化塔备用。

进一步地，所述吸附单元为并联使用的多座吸附塔，各吸附塔之间可自动进行切换。

进一步地，所述吸附材料选自X型分子筛、Y型分子筛、A型分子筛、ZSM型分子筛、丝光沸石、β沸石、MCM型分子筛、ZSM-5/丝光沸石、ZSM-5/β沸石、ZSM-5/Y、MCM-22/丝光沸石或ZSM-5/丝光沸石/β沸石中的至少一种。

进一步地，所述催化剂为自改性氧化铝、改性活性炭或分子筛中的至少一种。

进一步地，所述有机硫为羰基硫、硫醇、硫醚、噻吩、甲基硫醇或甲基硫醚中的至少一种。

进一步地，所述步骤S1中TRT出口的高炉煤气的总硫浓度为50～300mg/m³，所述步骤S3中净煤气的总硫浓度小于30mg/Nm3。

一种高炉煤气精脱硫净化的装置，包括依次连接的进行有机硫催化转化的转化单元，冷却单元和对高炉煤气中的硫化氢进行吸附的吸附单元，所述转化单元为并联使用的多座转化塔，所述吸附单元为并联使用的多座吸附塔。

高炉煤气精脱硫净化的装置还包括加热单元和湿法氧化脱硫单元，所述加热单元对吸附单元产生的部分净煤气进行加热，产生的高温净煤气用于回流至吸附塔内进行解析再生，所述湿法氧化脱硫单元对再生后形成的富硫浓缩气物流进行处理来制备硫磺。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明采用转化单元将高炉煤气中多种硫化物转化为单一的硫化氢，降低后续脱硫的难度；

2、本发明在吸附前对高炉煤气进行降温处理，提高了吸附脱硫效率；

3、本发明采用多孔吸附材料吸附高炉煤气中硫化物，能将高炉煤气中硫化物脱除干净；

4、本发明采用吸附-解析的方法将高炉煤气中低浓度的硫化物富集至富硫浓缩气中，将大气量、低浓度硫化物的工况转化为小气量高浓度的工况，可以提高脱硫效果，降低脱硫投资成本及运行成本；

5、本发明的转化单元和吸附单元均为多塔系统，可以自动实现塔切换，保证系统稳定连续运转；

6、本发明可以回收高炉煤气中硫元素，原子经济性高，减少二次污染。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明提供的高炉煤气精脱硫净化装置一种实施例的结构框图；

图2为本发明提供的高炉煤气精脱硫净化装置另一种实施例的结构框图。

图中I为未处理高炉煤气；II为物流II，即转化后的高炉煤气；III为物流III，即物流II经降温冷却后的煤气；IV为物流IV，即经吸附单元脱除硫化物后的净煤气；V为物流V，即净煤气经加热升温后起解析再生作用的高温净煤气；VI为物流VI，即高温净煤气经吸附饱和的吸附塔后形成的富硫浓缩气；A为转化单元；B为冷却单元，C为吸附单元；D为湿法氧化脱硫单元；E为后续煤气管网；F为升温单元。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1，本发明实施例提供一种高炉煤气精脱硫净化的方法，包括以下步骤：

S1、高炉煤气正压进入转化单元，将高炉煤气中的有机硫转化为硫化氢；

S2、进入冷却单元进行降温；

S3、降温后的物流进入填装有吸附材料的吸附单元，吸附脱除高炉煤气中硫化物，形成净煤气。

一种高炉煤气精脱硫净化的装置，包括依次连接的进行有机硫催化转化的转化单元，冷却单元和对高炉煤气中的硫化氢进行吸附的吸附单元，转化单元为并联使用的多座转化塔，所述吸附单元为并联使用的多座吸附塔。

转化单元为并联使用的两座转化塔，转化塔内均填装有催化剂，各转化塔之间可自动进行切换，运行期间保证有一转化塔备用；吸附单元为并联使用的两座吸附塔，各吸附塔之间可自动进行切换。

参见图2，本发明实施例提供一种高炉煤气精脱硫净化的方法，包括以下步骤：

S1、高炉煤气正压进入转化单元，将高炉煤气中的有机硫转化为硫化氢；

S2、进入冷却单元进行降温；

S3、降温后的物流进入填装有吸附材料的吸附单元，吸附脱除高炉煤气中硫化物，形成净煤气。

产生的净煤气一部分进入煤气管网输出，一部分进入加热单元；加热后的高温净煤气通入吸附单元，对吸附材料进行解析再生，再生后形成富硫浓缩气物流；富硫浓缩气物流进入湿法氧化脱硫单元制备硫磺。

一种高炉煤气精脱硫净化的装置，包括依次连接的进行有机硫催化转化的转化单元，冷却单元和对高炉煤气中的硫化氢进行吸附的吸附单元，所述转化单元为并联使用的多座转化塔，吸附单元为并联使用的多座吸附塔，还包括加热单元和湿法氧化脱硫单元，加热单元对吸附单元产生的部分净煤气进行加热，产生的高温净煤气用于回流至吸附塔内进行解析再生，湿法氧化脱硫单元对再生后形成的富硫浓缩气物流进行处理来制备硫磺。

转化单元为并联使用的三座转化塔，转化塔内均填装有催化剂，各转化塔之间可自动进行切换，运行期间保证有一转化塔备用。吸附单元为并联使用的三座吸附塔，各吸附塔之间可自动进行切换，运行期间有一吸附塔进行脱硫吸附，有一吸附塔进行解析再生，有一吸附塔备用。

冷却单元可为冷却塔，湿法氧化脱硫单元为现有技术中常用设备，可以为通过管道连接的脱硫再生塔、循环泵、硫泡沫槽、硫泡沫泵和熔硫釜，硫磺生产过程在此就不再赘述。

实施例1

高炉煤气I中总硫浓度为250mg/m3之间，进入转化单元，将物流I中有机硫转化为硫化氢，形成物流II，所述转化单元内含有钾改性氧化铝催化剂；物流II进入冷却单元，形成物流III；物流III进入由至少两台吸附塔并联组成吸附单元，脱除高炉煤气中硫化氢，形成净煤气物流IV，物流IV总硫含量为20mg/Nm3，吸附塔内含有铜改性分子筛吸附材料；吸附单元内至少两座吸附塔并联使用，自动进行塔切换，保证至少有一座塔吸附硫化物，另外一座吸附饱和的吸附塔在高温净煤气的作用下解析再生，高温净煤气形成富硫浓缩气V；富硫浓缩气进入后续湿法氧化脱硫单元制备硫磺。

实施例2

高炉煤气I中总硫浓度为200mg/m3之间，进入转化单元，将物流I中有机硫转化为硫化氢，形成物流II，所述转化单元内含有钠改性氧化铝催化剂；物流II进入冷却单元，形成物流III；物流III进入由至少两台吸附塔并联组成吸附单元，脱除高炉煤气中硫化氢，形成净煤气物流IV，物流IV总硫含量为15mg/Nm3，吸附塔内含有铜改性分子筛吸附材料；吸附单元内至少两座吸附塔并联使用，自动进行塔切换，保证至少有一座塔吸附硫化物，另外一座吸附饱和的吸附塔在高温净煤气的作用下解析再生，高温净煤气形成富硫浓缩气V；富硫浓缩气进入后续湿法氧化脱硫单元制备硫磺。

实施例3

高炉煤气I中总硫浓度为150mg/m³之间，进入转化单元，将物流I中有机硫转化为硫化氢，形成物流II，所述转化单元内含有钙改性氧化铝催化剂；物流II进入冷却单元至60℃，形成物流III；物流III进入由至少两台吸附塔并联组成吸附单元，脱除高炉煤气中硫化氢，形成净煤气物流IV，物流IV总硫含量为20.5mg/Nm3，吸附塔内含有钴改性分子筛吸附材料；吸附单元内至少两座吸附塔并联使用，自动进行塔切换，保证至少有一座塔吸附硫化物，另外一座吸附饱和的吸附塔在高温净煤气的作用下解析再生，高温净煤气形成富硫浓缩气V；富硫浓缩气进入后续湿法氧化脱硫单元制备硫磺。

实施例4

高炉煤气I中总硫浓度为100mg/m³之间，进入转化单元，将物流I中有机硫转化为硫化氢，形成物流II，所述转化单元内含有钛改性氧化铝催化剂；物流II进入冷却单元，形成物流III；物流III进入由至少两台吸附塔并联组成吸附单元，脱除高炉煤气中硫化氢，形成净煤气物流IV，物流IV总硫含量为12.8mg/Nm3，吸附塔内含有钴改性分子筛吸附材料；吸附单元内至少两座吸附塔并联使用，自动进行塔切换，保证至少有一座塔吸附硫化物，另外一座吸附饱和的吸附塔在高温净煤气的作用下解析再生，高温净煤气形成富硫浓缩气V；富硫浓缩气进入后续湿法氧化脱硫单元制备硫磺。

实施例5

高炉煤气I中总硫浓度为300mg/m³之间，进入转化单元，将物流I中有机硫转化为硫化氢，形成物流II，所述转化单元内含有钾改性活性炭催化剂；物流II进入冷却单元，形成物流III；物流III进入由至少两台吸附塔并联组成吸附单元，脱除高炉煤气中硫化氢，形成净煤气物流IV，物流IV总硫含量为23.7mg/Nm3，吸附塔内含有铜改性分子筛吸附材料；吸附单元内至少两座吸附塔并联使用，自动进行塔切换，保证至少有一座塔吸附硫化物，另外一座吸附饱和的吸附塔在高温净煤气的作用下解析再生，高温净煤气形成富硫浓缩气V；富硫浓缩气进入后续湿法氧化脱硫单元制备硫磺。

实施例6

高炉煤气I中总硫浓度为350mg/m³之间，进入转化单元，将物流I中有机硫转化为硫化氢，形成物流II，所述转化单元内含有钴改性氧化铝催化剂；物流II进入冷却单元，形成物流III；物流III进入由至少两台吸附塔并联组成吸附单元，脱除高炉煤气中硫化氢，形成净煤气物流IV，物流IV总硫含量为27.8mg/Nm3，吸附塔内含有镍改性分子筛附材料铜改性的Y吸附材料；吸附单元内至少两座吸附塔并联使用，自动进行塔切换，保证至少有一座塔吸附硫化物，另外一座吸附饱和的吸附塔在高温净煤气的作用下解析再生，高温净煤气形成富硫浓缩气V；富硫浓缩气进入后续湿法氧化脱硫单元制备硫磺。

实施例7

高炉煤气I中总硫浓度为50mg/m³之间，进入转化单元，将物流I中有机硫转化为硫化氢，形成物流II，所述转化单元内含有铁改性氧化铝催化剂；物流II进入冷却单元，形成物流III；物流III进入由至少两台吸附塔并联组成吸附单元，脱除高炉煤气中硫化氢，形成净煤气物流IV，物流IV总硫含量为8.2mg/Nm3，吸附塔内含有稀土镧改性丝光沸石微晶材料和钙改性的MCM-41吸附材料；吸附单元内至少两座吸附塔并联使用，自动进行塔切换，保证至少有一座塔吸附硫化物，另外一座吸附饱和的吸附塔在高温净煤气的作用下解析再生，高温净煤气形成富硫浓缩气V；富硫浓缩气进入后续湿法氧化脱硫单元制备硫磺。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。