CN102071280B - 一种转炉气的净化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种转炉气的净化方法，包括以下步骤：A、引气：将经降温除尘处理后的转炉气加压，输送至变温吸附单元；B、变温吸附：将步骤A处理后的气体送往吸附床变压变温吸附脱除气体中的硫、磷和砷，吸附床床层内吸附剂以活性炭、硅胶或氧化铝为载体，负载有重量百分比为0.1%～15%的钾、钠、钙、镁、锌、铁或铜的化合物中的一种或几种；C、精脱砷：将步骤B处理后的气体送往固定床反应器进行催化吸收，脱除混合气中的砷化物。本发明构思巧妙、流程简单、投资较少，可以有效降低转炉气中有毒有害杂质的含量，满足化工生产对原料的要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种转炉气的净化方法，特别涉及一种转炉气的吸附分离净化方法。
背景技术
转炉气是使用转炉进行冶金过程中排出其的废气，转炉冶炼过程中产生大量转炉气，其主要成份是CO、CO2和N2，其中CO含量在60～80%，平均发热量约为8000kJ/m3，是一种非常理想的化工原料气和燃料气。转炉气不仅有极大的经济价值，而且通过对转炉气回收和利用，还可以减少环境的污染，因此对转炉气的回收和利用是十分重要的问题。
目前，转炉气净化回收的常用方法主要有：Lurgi-Thyssen法，简称LT法，是采用干法电除尘技术的转炉气回收流程；以及Oxygen Converter Gas Recovery System法，简称OG法，是以双级文氏管为主的湿法除尘转炉气回收流程。两种技术相比，干法主要优点有：1)除尘效率较高。净化后烟气含尘浓度为10mg/Nm3～15mg/Nm3，如果有特殊要求，可降至5mg/Nm3。2)系统阻力小，耗能低，风机运行费低，寿命长，维修工作量少。3)不需要设置泥浆沉淀池及污泥处理设施。4)含铁干粉灰压块后可直接供转炉利用。
转炉气净化回收后，由于存在硫、磷、砷等有毒有害杂质，一般只能用作燃料，造成了资源的浪费。为进一步提高转炉气的应用价值，使其成为合格的化工原料，需要对其进行深度净化，如何使得硫、磷、砷及其化合物等主要微量杂质组分的含量满足化工生产要求，成为一个亟待解决的问题。
作为化工原料一般要求总硫含量小于1ppm，现有脱硫技术一般分为湿法和干法两大类，湿法脱硫是以碱性溶液为脱硫剂，化学吸收脱除硫化物，主要脱除硫化氢，湿法脱硫量大，但精度有限；干法脱硫是以固体吸附剂为脱硫剂，吸附脱除硫化物，干法可达较高精度，但硫容偏低，经济性较差。典型的转炉气脱硫技术有石灰石-石膏法，喷雾干燥法，电子束法，氨法等。由于转炉气中硫化物形态多为氧化态的SO2和COS，对氧化态的SO2和COS，尤其是COS要达到精脱指标，需要进行水解转化为H2S，再吸附脱除，流程复杂、成本较高。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中转炉气净化后仍然含有大量杂质，无法满足化工生产要求的不足，提供一种转炉气的净化方法。该净化方法构思巧妙、流程简单、投资较少，可以有效降低转炉气中有毒有害杂质的含量，满足化工生产对原料的要求。
为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种转炉气的净化方法，包括以下步骤：
A、引气：将经降温除尘处理后的转炉气加压，输送至变温吸附单元；
B、变温吸附：将步骤A处理后的气体送往吸附床变压变温吸附脱除气体中的硫、磷和砷，吸附床床层内吸附剂以活性炭、硅胶或氧化铝为载体，负载有重量百分比为0.1%～15%的钾、钠、钙、镁、锌、铁或铜的化合物中的一种或几种；
C、精脱砷：将步骤B处理后的气体送往固定床反应器进行催化吸收，脱除混合气中的砷化物。
作为优选方式，所述步骤A中，采用鼓风机或压缩机对转炉气加压、输送。
作为优选方式，所述步骤B中，吸附床至少为两个，变温吸附在吸附床内周期性循环进行。
作为优选方式，所述步骤B中，压力为0.02～2.0Mpa、常温下进行吸附，升温至50～350℃冲洗再生，再生温度为50～350℃。
本发明采用吸附分离工艺对转炉气进行处理，不仅对硫、磷、砷及其化合物的脱除精度高，并且对转炉气中的其它杂质含量均可从1～500mg/m3脱除至<1ppm，其中砷化物可达<5ppb，而且操作自动化、流程简单、再生简便、投资较少。
本发明吸附剂表面呈现弱碱性和一定的活性，增强吸附硫、磷、砷及其化合物的能力，提高其脱除精度。本发明提供的吸附剂具有吸附力强、脱除精度高的特点，使得采用抽空或冲洗方式再生都不能达到吸附剂循环使用的要求，因此选用变温吸附方式，在常温下吸附、在升温后冲洗再生，再生温度为50～350℃。精脱砷步骤主要是采用固定床反应器催化吸收，脱除混合气中的砷化物，净化气出口砷含量可低至5ppb以下。由于硫化物、磷化物会使脱砷剂的活性组分失活，因此将精脱砷单元放在净化末端。
本发明的有益效果在于：本发明构思巧妙、流程简单、投资较少，可以有效降低转炉气中有毒有害杂质的含量，满足化工生产对原料的要求。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1 为实施例1的反应工艺流程图；
图2 为实施例2的反应工艺流程图。
图中标记：1 鼓风机、2 吸附床、3 脱砷器、4 电加热器、5 换热器。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
实施例1：如图1所示，一种转炉气的净化方法，包括以下步骤：
转炉气500Nm3/h经水洗除尘、降温，再经鼓风机加压至1.5MPa后送入二塔变压变温吸附装置。变压变温装置由两个吸附床组成一个连续运转系统，它们中的每个吸附床在一次循环中必须依次经历以下步骤：
(1)吸附
将转炉气自下而上的送入吸附床内进行吸附，净化后的气体自床层顶部排出。当吸附区的前沿向上移动到床层的一定位置时，硫、磷、砷及其化合物在净化气体中达到规定浓度后，终止转炉气进入、停止吸附，此时原料气进入已再生冷却后的另一吸附床层进行吸附。
(2)逆向放压
使吸附床层在吸附压力下逆向放压，床层内气体自原料气进口端放出，直至达到常压状态。
(3)加热冲洗
用氮气或另一吸附床层排出的一部分净化气减压至0.01～0.5MPa经过加热器加热到50～350℃，由上而下通过床层，使被吸附的硫、磷、砷及其化合物解吸，吸附剂被再生。
(4)冷吹
为了准备进入吸附步骤，必须使床层冷却到环境温度，即停止加热而继续以净化后的冷气体或外供再生气进行冲洗、冷却。
(5)充压
用净化后的气体对床层进行升压至吸附压力。
每个吸附床都将经历相同的步骤，只是时序上相互叉开，以保证分离过程连续进行，工艺步骤时序见表一。
表一 二塔工艺步骤时序见表
吸附剂为含有1%钾和0.5%锌的活性氧化铝和具有丰富微孔结构的活性炭复合吸附剂，吸附步骤的时间为6小时，再生步骤中逆向放压15分钟、加热冲洗3小时、冷吹冲洗2.5小时、充压15分钟。加热冲洗和冷吹均在0.02Mpa压力下进行，加热冲洗时温度控制在120℃，净化后气体中含磷化物<1mg/m3，含硫化物<1mg/m3。净化气通过变压吸附法提纯一氧化碳至99.5%用于羰基合成。逆放气和加热冲洗步骤的解吸气经后水洗塔洗涤后进入放空火炬。
实施例2：如图2所示，一种转炉气的净化方法，包括以下步骤：
3000Nm3/h的转炉气经两级水洗除尘、降温，再经鼓风机加压至0.05MPa后送入三塔变压变温吸附装置。
三塔变压变温装置由三个吸附床组成一个连续运转系统，它们中的每个吸附床在一次循环中必须依次经历以下步骤：
(1)吸附
将转炉气自下而上的送入吸附床内进行吸附，净化后的气体自床层顶部排出。当吸附区的前沿向上移动到床层的一定位置时，硫、磷、砷及其化合物在净化气体中达到规定浓度后，终止转炉气进入、停止吸附，此时原料气进入已再生冷却后的另一吸附床层进行吸附。
(2)逆向放压
使吸附床层在吸附压力下逆向放压，床层内气体自原料气进口端放出，直至达到常压状态。
(3)加热冲洗
用氮气或另一吸附床层排出的一部分净化气减压至0.01～0.5MPa经过加热器加热到50～350℃，由上而下通过床层，使被吸附的硫、磷、砷及其化合物解吸，吸附剂被再生。
(4)冷吹
为了准备进入吸附步骤，必须使床层冷却到环境温度，即停止加热而继续以净化后的冷气体或外供再生气进行冲洗、冷却。
(5)充压
用净化后的气体对床层进行升压至吸附压力。
每个吸附床都将经历相同的步骤，只是时序上相互叉开，以保证分离过程连续进行，工艺步骤时序见表二。
吸附剂采用含有1%钠和0.4%铁的活性炭，吸附步骤的时间为4小时，再生步骤中逆放5分钟、加热冲洗3.5小时、冷吹冲洗3.5小时、充压25分钟。加热冲洗和冷吹冲洗均在0.01Mpa压力下进行，加热冲洗温度为350℃。净化后气体中含磷化物<1mg/m3含硫化物<1mg/m3。逆放气和加热冲洗步骤的解吸气经后水洗塔洗涤后进入放空火炬。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。
Claims (4)
1.一种转炉气的净化方法，其特征在于包括以下步骤：
A、引气：将经降温除尘处理后的转炉气加压，输送至变温吸附单元；
B、变温吸附：将步骤A处理后的气体送往吸附床变压变温吸附脱除气体中的硫、磷和砷，吸附床床层内吸附剂以活性炭、硅胶或氧化铝为载体，负载有重量百分比为0.1%～15%的钾、钠、钙、镁、锌、铁或铜的化合物中的一种或几种；
C、精脱砷：将步骤B处理后的气体送往固定床反应器进行催化吸收，脱除混合气中的砷化物。
2.如权利要求1所述的一种转炉气的净化方法，其特征在于：所述步骤A中，采用鼓风机或压缩机对转炉气加压、输送。
3.如权利要求1所述的一种转炉气的净化方法，其特征在于：所述步骤B中，吸附床至少为两个，变温吸附在吸附床内周期性循环进行。
4.如权利要求1或3所述的一种转炉气的净化方法，其特征在于：所述步骤B中，压力为0.02～2.0Mpa、常温下进行吸附，升温至50～350℃冲洗再生，再生温度为50～350℃。
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