CN108342230B - 一种高炉煤气中酸性气体的脱除工艺 - Google Patents

一种高炉煤气中酸性气体的脱除工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高炉煤气中酸性气体的脱除工艺，其特征在于：高炉炉顶煤气经重力除尘器进行粗除尘后，进入高炉钛渣固定床反应器进行酸性气体的脱除，然后再经干法布袋除尘装置精除尘后进入余压透平发电装置进行高炉煤气的压力能及热能的回收。本发明利用固定床床层高炉钛渣中TiO2的催化活性及对HCl等酸性气体的化学稳定性，来保证固定床床层高炉钛渣中SiO2、Al2O3、CaO、MgO、FeO等成分对HCl、H2S、SO2、SO3等酸性气体的反应活性和脱除效果，实现对高炉煤气中酸性气体的脱除，工艺方法及设备简单、投资少、运行成本低、占地面积小，同时可以保证高炉煤气压力能及热能的充分回收，优势十分明显。

Description

一种高炉煤气中酸性气体的脱除工艺
技术领域
本专利属于钢铁企业高炉煤气净化的技术领域，是针对高炉煤气中酸性气体脱除的一种工艺。
背景技术
我国铁矿石大部分依赖进口，海运过程中利用海水对铁矿石进行喷洒压尘等过程导致大量的氯离子进入铁矿石，使得高炉煤气中存在酸性气体HCl。另一方面，近十几年来，随着高炉喷煤技术的发展和广泛应用，高炉的喷煤量大幅度提高，喷煤中的硫进入气相，导致高炉煤气中H2S、SO2、SO3等酸性气体的含量增加。因此，高炉煤气中存在HCl、H2S、SO2、SO3等酸性气体，当高炉煤气温度降低至露点温度析出冷凝水后，上述酸性气体溶于水，将会对设备和煤气管道造成严重的腐蚀，特别是HCl。
近十几年来，随着高炉干法布袋除尘+余压透平发电装置(TRT)的普遍应用，高炉煤气的压力能和热能得到了充分的回收。但同时经TRT装置回收压力能及热能后的高炉煤气温度降低，容易析出冷凝水，高炉煤气中的酸性气体溶于水后会导致TRT装置叶片和后续煤气管道产生腐蚀，引发安全事故的发生。
由于上述高炉煤气酸性气体腐蚀的频繁发生，钢铁厂针对如何脱除高炉煤气中的酸性气体进行了大量的研究和尝试。目前较为成熟的方法是在TRT装置后设置湿法洗涤装置进行酸性气体的脱除，该种方法可以有效的脱除高炉煤气中的酸性气体，但存在设备复杂、耗水量大、洗涤塔内部防腐要求高、循环水需单独处理、脱除成本较高等不足，同时对TRT出口煤气温度有限制以防止煤气冷凝水析出，降低了高炉煤气压力能及热能的回收率。除上述方法外，有研究采用Na2CO3等脱氯剂进行了高炉煤气中HCl气体的脱除实验，结果表明高炉煤气中HCl的脱除效果主要受脱氯剂的反应活性影响，如何在高炉炉顶煤气的温度范围(通常为150℃～250℃)、压力、流量及含尘量等工况条件下保持足够的反应活性是限制该类脱氯剂应用的关键，同时该类脱氯剂成本较高，另外该类脱氯剂针对的是HCl的脱除，对于H2S、SO2、SO3的脱除是否有效尚有待研究。
综上所述，对于高炉煤气中HCl、H2S、SO2、SO3等酸性气体的脱除，目前尚没有较为经济、易行的方法，如何在保证高炉煤气压力能及热能充分回收的前提下，进行高炉煤气酸性气体的脱除，防止高炉煤气中酸性气体的腐蚀，已成为钢铁厂近年来密切关注的问题。
发明内容
本发明的目的在于：针对高炉煤气中的酸性气体对TRT装置叶片和煤气管道等部位的腐蚀，以及现有高炉煤气酸性气体脱除方法存在的高炉煤气压力能及热能回收不充分、设备复杂、耗水量大、成本较高等不足，提出了一种高炉煤气中酸性气体的脱除工艺，该工艺采用高炉钛渣固定床反应器进行高炉煤气中酸性气体的脱除，在固定床床层中利用高炉钛渣中TiO2的催化活性及对HCl等酸性气体的化学稳定性，来保证固定床床层高炉钛渣中SiO2、Al2O3、CaO、MgO、FeO等成分对HCl、H2S、SO2、SO3等酸性气体的反应活性和脱除效果，实现对高炉煤气中酸性气体的脱除。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种高炉煤气中酸性气体的脱除工艺：高炉炉顶煤气经重力除尘器进行粗除尘后，进入高炉钛渣固定床反应器进行酸性气体的脱除，然后再经干法布袋除尘装置精除尘后进入余压透平发电装置进行高炉煤气的压力能及热能的回收。
进一步，所述的高炉钛渣固定床反应器，其固定床床层所用填充物为高炉钛渣，且填满整个床层。
进一步，所述的高炉钛渣固定床反应器，其固定床床层的容积为每小时高炉炉顶煤气发生量的1/2000～1/1000，其中高炉炉顶煤气发生量按标准立方米进行计量。
进一步，所述的高炉钛渣固定床反应器，其固定床床层为圆柱形床层，床层高度与床层底面直径之比为2～4。
进一步，所述的高炉钛渣粒度范围为1mm～3mm。
进一步，所述的高炉钛渣，其TiO2的含量为10%～25%(质量百分比)，同时(SiO2+Al2O3+CaO+MgO+FeO)的含量≥65%(质量百分比)。
进一步，所述的高炉钛渣固定床反应器，其固定床床层所用高炉钛渣的更换周期为3个月～6个月。
进一步，所述的酸性气体为HCl、H2S、SO2和SO3。
本发明的有益效果在于：
1) 本发明方法采用高炉钛渣固定床反应器进行高炉煤气中酸性气体的脱除，利用固定床床层高炉钛渣中TiO2的催化活性及对HCl等酸性气体的化学稳定性，来保证固定床床层高炉钛渣中SiO2、Al2O3、CaO、MgO、FeO等成分对HCl、H2S、SO2、SO3等酸性气体的反应活性和脱除效果，对于高炉煤气温度波动、压力、流量、含尘量等工况的适应性强，可以有效的实现对高炉煤气中酸性气体的脱除。同时，高炉钛渣的原料来自于钒钛磁铁矿高炉冶炼后的炉渣(即高炉钛渣)，属于固废物回收，在工艺成本方面的优势非常明显；
2) 利用本发明方法脱除高炉煤气中的酸性气体后，高炉煤气的温度、压力损失较小，且不用限制后续TRT装置的出口煤气温度(即使有冷凝水析出，也不会造成腐蚀)，后续的TRT装置可以充分回收高炉煤气的压力能及热能，在能源回收利用率方面的优势明显；
3) 本发明方法工艺设备简单、投资少、运行成本低、占地面积小，整体技术、经济优势十分明显。另外，本发明方法利用高炉钛渣来进行高炉煤气中酸性气体的脱除，对于高炉钛渣的高附加值利用及我国钒钛磁铁矿综合利用等方面也具有积极的意义。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
图1为本发明所述的一种高炉煤气中酸性气体的脱除工艺的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
如图所示，本实施例一种高炉煤气中酸性气体的脱除工艺，包括以下步骤：
1) 高炉炉顶煤气经重力除尘器进行粗除尘后，进入高炉钛渣固定床反应器进行酸性气体的脱除，然后再经干法布袋除尘装置精除尘后进入余压透平发电装置进行高炉煤气的压力能及热能的回收；
2) 上述步骤1)中，高炉钛渣固定床反应器的固定床床层所用填充物为高炉钛渣，且填满整个床层；
3) 上述步骤1)中，高炉钛渣固定床反应器的固定床床层的容积为每小时高炉炉顶煤气发生量的1/2000～1/1000，其中高炉炉顶煤气发生量按标准立方米进行计量；
4) 上述步骤1)中，高炉钛渣固定床反应器的固定床床层为圆柱形床层，床层高度与床层底面直径之比为2～4；
5) 上述步骤1)中，高炉钛渣固定床反应器的固定床床层所用高炉钛渣粒度范围为1mm～3mm；
6) 上述步骤1)中，高炉钛渣固定床反应器的固定床床层所用高炉钛渣，其TiO2的含量为10%～25%(质量百分比)，同时(SiO2+Al2O3+CaO+MgO+FeO)的含量≥65%(质量百分比)；
7) 上述步骤1)中，高炉钛渣固定床反应器的固定床床层所用高炉钛渣的更换周期为3个月～6个月；
8) 上述步骤1)中，被脱除的酸性气体包括HCl、H2S、SO2和SO3。
本发明采用高炉钛渣固定床反应器进行高炉煤气中酸性气体的脱除，利用固定床床层高炉钛渣中TiO2的催化活性及对HCl等酸性气体的化学稳定性，来保证固定床床层高炉钛渣中SiO2、Al2O3、CaO、MgO、FeO等成分对HCl、H2S、SO2、SO3等酸性气体的反应活性和脱除效果，实现对高炉煤气中酸性气体的脱除。
利用本发明方法脱除高炉煤气中的酸性气体后，高炉煤气的温度、压力损失较小，且不用限制后续TRT装置的出口煤气温度，后续TRT装置可以充分回收高炉煤气的压力能及热能。同时，本发明方法工艺设备简单、投资少、运行成本低、占地面积小，技术、经济优势十分明显，且对于高炉钛渣的高附加值利用及我国钒钛磁铁矿综合利用等方面也具有积极的意义。
第一实施例：
1) 高炉炉顶煤气经重力除尘器进行粗除尘后，进入高炉钛渣固定床反应器进行酸性气体的脱除，然后再经干法布袋除尘装置精除尘后进入余压透平发电装置进行高炉煤气的压力能及热能的回收；
2) 上述步骤1)中，高炉钛渣固定床反应器的固定床床层所用填充物为高炉钛渣，且填满整个床层；
3) 上述步骤1)中，高炉钛渣固定床反应器的固定床床层的容积为每小时高炉炉顶煤气发生量的1/2000，其中高炉炉顶煤气发生量按标准立方米进行计量；
4) 上述步骤1)中，高炉钛渣固定床反应器的固定床床层为圆柱形床层，床层高度与床层底面直径之比为2；
5) 上述步骤1)中，高炉钛渣固定床反应器的固定床床层所用高炉钛渣粒度范围为1mm；
6) 上述步骤1)中，高炉钛渣固定床反应器的固定床床层所用高炉钛渣，其TiO2的含量为10% (质量百分比)，同时(SiO2+Al2O3+CaO+MgO+FeO)的含量为80%(质量百分比)；
7) 上述步骤1)中，高炉钛渣固定床反应器的固定床床层所用高炉钛渣的更换周期为3个月；
8) 上述步骤1)中，被脱除的酸性气体包括HCl、H2S、SO2和SO3。
本实施例采用高炉钛渣固定床反应器进行高炉煤气中酸性气体的脱除，利用固定床床层高炉钛渣中TiO2的催化活性及对HCl等酸性气体的化学稳定性，来保证固定床床层高炉钛渣中SiO2、Al2O3、CaO、MgO、FeO等成分对HCl、H2S、SO2、SO3等酸性气体的反应活性和脱除效果，实现对高炉煤气中酸性气体的脱除，工艺方法及设备简单、投资少、运行成本低、占地面积小，同时可以保证高炉煤气压力能及热能的充分回收，优势十分明显。
第二实施例：
1) 高炉炉顶煤气经重力除尘器进行粗除尘后，进入高炉钛渣固定床反应器进行酸性气体的脱除，然后再经干法布袋除尘装置精除尘后进入余压透平发电装置进行高炉煤气的压力能及热能的回收；
2) 上述步骤1)中，高炉钛渣固定床反应器的固定床床层所用填充物为高炉钛渣，且填满整个床层；
3) 上述步骤1)中，高炉钛渣固定床反应器的固定床床层的容积为每小时高炉炉顶煤气发生量的1/1500，其中高炉炉顶煤气发生量按标准立方米进行计量；
4) 上述步骤1)中，高炉钛渣固定床反应器的固定床床层为圆柱形床层，床层高度与床层底面直径之比为3；
5) 上述步骤1)中，高炉钛渣固定床反应器的固定床床层所用高炉钛渣粒度范围为2mm；
6) 上述步骤1)中，高炉钛渣固定床反应器的固定床床层所用高炉钛渣，其TiO2的含量为20%(质量百分比)，同时(SiO2+Al2O3+CaO+MgO+FeO)的含量为70.5%(质量百分比)；
7) 上述步骤1)中，高炉钛渣固定床反应器的固定床床层所用高炉钛渣的更换周期为5个月；
8) 上述步骤1)中，被脱除的酸性气体包括HCl、H2S、SO2和SO3。
本实施例采用高炉钛渣固定床反应器进行高炉煤气中酸性气体的脱除，利用固定床床层高炉钛渣中TiO2的催化活性及对HCl等酸性气体的化学稳定性，来保证固定床床层高炉钛渣中SiO2、Al2O3、CaO、MgO、FeO等成分对HCl、H2S、SO2、SO3等酸性气体的反应活性和脱除效果，实现对高炉煤气中酸性气体的脱除，工艺方法及设备简单、投资少、运行成本低、占地面积小，同时可以保证高炉煤气压力能及热能的充分回收，优势十分明显。
第三实施例：
1) 高炉炉顶煤气经重力除尘器进行粗除尘后，进入高炉钛渣固定床反应器进行酸性气体的脱除，然后再经干法布袋除尘装置精除尘后进入余压透平发电装置进行高炉煤气的压力能及热能的回收；
2) 上述步骤1)中，高炉钛渣固定床反应器的固定床床层所用填充物为高炉钛渣，且填满整个床层；
3) 上述步骤1)中，高炉钛渣固定床反应器的固定床床层的容积为每小时高炉炉顶煤气发生量的1/1000，其中高炉炉顶煤气发生量按标准立方米进行计量；
4) 上述步骤1)中，高炉钛渣固定床反应器的固定床床层为圆柱形床层，床层高度与床层底面直径之比为4；
5) 上述步骤1)中，高炉钛渣固定床反应器的固定床床层所用高炉钛渣粒度范围为3mm；
6) 上述步骤1)中，高炉钛渣固定床反应器的固定床床层所用高炉钛渣，其TiO2的含量为25%(质量百分比)，同时(SiO2+Al2O3+CaO+MgO+FeO)的含量为65%(质量百分比)；
7) 上述步骤1)中，高炉钛渣固定床反应器的固定床床层所用高炉钛渣的更换周期为6个月；
8) 上述步骤1)中，被脱除的酸性气体包括HCl、H2S、SO2和SO3。
本实施例采用高炉钛渣固定床反应器进行高炉煤气中酸性气体的脱除，利用固定床床层高炉钛渣中TiO2的催化活性及对HCl等酸性气体的化学稳定性，来保证固定床床层高炉钛渣中SiO2、Al2O3、CaO、MgO、FeO等成分对HCl、H2S、SO2、SO3等酸性气体的反应活性和脱除效果，实现对高炉煤气中酸性气体的脱除，工艺方法及设备简单、投资少、运行成本低、占地面积小，同时可以保证高炉煤气压力能及热能的充分回收，优势十分明显。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (3)

1.一种高炉煤气中酸性气体的脱除工艺，其特征在于：高炉炉顶煤气经重力除尘器进行粗除尘后，进入高炉钛渣固定床反应器进行酸性气体的脱除，然后再经干法布袋除尘装置精除尘后进入余压透平发电装置进行高炉煤气的压力能及热能的回收；
所述的高炉钛渣固定床反应器，其固定床床层所用填充物为高炉钛渣，且填满整个床层；
所述的高炉钛渣固定床反应器，其固定床床层的容积为每小时高炉炉顶煤气发生量的1/2000～1/1000，其中高炉炉顶煤气发生量按标准立方米进行计量；
所述的高炉钛渣固定床反应器，其固定床床层为圆柱形床层，床层高度与床层底面直径之比为2～4；
所述的高炉钛渣粒度范围为1mm～3mm；
所述的高炉钛渣，其TiO2的含量为10%～25%(质量百分比)，同时(SiO2+Al2O3+CaO+MgO+FeO)的含量≥65%(质量百分比)。
2.根据权利要求1所述的一种高炉煤气中酸性气体的脱除工艺，其特征在于：所述的高炉钛渣固定床反应器，其固定床床层所用高炉钛渣的更换周期为3个月～6个月。
3.根据权利要求1所述的一种高炉煤气中酸性气体的脱除工艺，其特征在于：所述的酸性气体为HCl、H2S、SO2和SO3。
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