CN110144244A - 一种用于高炉煤气脱硫的系统及方法 - Google Patents

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陆钢
冷延双
赵荣志
张秋林
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Abstract

本发明提供一种用于高炉煤气脱硫的系统及方法，属于环境工程技术领域。该系统包括压缩机、增压泵、缓冲罐、流量计、预热炉、外加热炉、反应器和硫色谱，压缩机连接增压泵，缓冲罐位于流量计和增压泵之间，流量计后接预热炉，预热炉连接反应器，外加热炉为反应器供热，反应器连接硫色谱，缓冲罐连接硫色谱。来自厂区除尘后高炉煤气，接入增压泵，将高炉煤气输送至缓冲罐，再进入反应器，反应后的气体，一部分放散，一部分进入硫色谱进行总硫分析并与标准样进行对比，得出脱硫率。本发明可以在高炉煤气未进入下游用户前，进行前处理，为工业化应用提供保障。

Description

一种用于高炉煤气脱硫的系统及方法
技术领域
本发明涉及环境工程技术领域，特别是指一种用于高炉煤气脱硫的系统及方法。
背景技术
近年来，钢铁行业对高炉煤气中的无机硫（主要指硫化氢）比较重视，研究比较深入，开发了各种净化控制措施，有效的降低了其在高炉煤气中的含量，一定程度上满足了废气排放的环保要求。相反，对高炉煤气中的各种其他形态的含硫化合物，如COS、二硫化碳（CS2）、各种硫醚、硫醇等重视不够，缺乏认识，对其产生机理、含量、可能的危害缺少工艺研究。
随着新标准颁布，我国大多数钢铁企业不能或不能够完全满足排放标准要求，迫切需要升级改造。经过对部分钢铁企业高炉煤气的分析研究，证实其主要含硫化合物为COS，占含硫化合物的绝大部分，含量普遍很高。高浓度的羰基硫经燃烧氧化后，虽然经过助燃空气稀释，但仍经产生大量的最终产物SO2，有可能导致其排放浓度超标，恶化环境空气质量，从而危害人群健康。随着环境管理的逐渐深入，排放标准日趋严格，管理部门对钢铁企业污染物排放的监管趋于常态化。钢铁企业必须对自身的污染物排放有清醒的认识，努力满足监管要求。
由于对高炉煤气中羰基硫认识较晚，对其成分、含量、危害及其脱除技术一直未引起重视。目前国内没有适用于钢铁行业脱除高炉煤气中羰基硫的技术及相应的工艺装备。在这种情况下，研究羰基硫的反应特性，进而开发一种能够有效脱除钢铁企业高炉煤气中羰基硫的技术和工艺装备是十分必要的，其成果将为进一步减少SO2排放提供有效的技术支撑，具有重要的现实意义。
文献“直接碱催化水解法脱除羰基硫的技术经济分析”，以NaOH为催化剂，以羰基硫标气和高炉煤气为对象，研究了在不同碱度、不同温度下羰基硫的水解反应，给出了不同条件下的去除率。该方法要求被处理的气体不含CO2，反之，由于NaOH易于CO2生成Na2CO3使溶液Ph值下降，大大降低去除率。上述方法，对于实际工况高炉煤气CO2含量超过15%，会严重降低羰基硫的去除率，不适用与实际工况。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种用于高炉煤气脱硫的系统及方法，在源头上解决高炉煤气中含硫物质，实现钢铁企业高炉煤气在进入下游用户使用前达到深度净化，完全达到京津冀等重点地区二氧化硫≤35mg/Nm3的排放要求，解决行业内高炉煤气下游用户烟气排放超标问题。
该系统包括压缩机、增压泵、缓冲罐、流量计、预热炉、外加热炉、反应器和硫色谱，增压泵设置两个入口，除尘后高炉压缩机连接增压泵，缓冲罐位于流量计和增压泵之间，流量计后接预热炉，预热炉连接反应器，外加热炉为反应器供热，反应器出口通过三通阀连接硫色谱，缓冲罐出口连接硫色谱。
其中，流量计调节气体流量为4-10h-1。
预热炉内温度为100-250℃。
反应器内装有催化剂，催化剂质量为100-300g。
反应器内压力为0.10-0.20MPa。
反应器内温度为100-250℃。
硫色谱为气象硫色谱。
应用该系统的方法，具体为：除尘后高炉煤气通过预留采气口进入到增压泵的煤气入口，压缩机与增压泵另一入口相连接，将除尘后高炉煤气输送至缓冲罐；除尘后高炉煤气在缓冲罐内进行置换，同时去除除尘后高炉煤气中部分水；置换完成后的气体通过流量计调节流量后，接入到预热炉入口，调节预热炉温度，保证进反应器高炉煤气的温度；从预热炉出来的气体接入到流化床反应器底部入口，反应器内装有催化剂，调节反应器进出口气体的流量，控制反应器内的压力，通过调节外加热炉控制反应器内温度，气体与催化剂反应，脱除除尘后高炉煤气中的含硫物质；反应后的气体，从反应器顶部排气口排出，气体通过三通阀一部分放散，一部分进入硫色谱进行总硫分析并与标准样进行对比，得出脱硫率。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
上述方案中，可以在高炉煤气未进入下游用户前，进行前处理，提高脱硫率，降低成本，节约占地面积，为工业化应用提供保障。
附图说明
图1为本发明的用于高炉煤气脱硫的系统结构示意图。
其中：1-除尘后高炉煤气；2-压缩机；3-增压泵；4-缓冲罐；5-流量计；6-预热炉；7-反应器；8-外加热炉；9-硫色谱。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明针对现有的无法集中治理高炉煤气中的含硫物质的问题，提供一种用于高炉煤气脱硫的系统及方法。
如图1所示，该系统包括压缩机2、增压泵3、缓冲罐4、流量计5、预热炉6、外加热炉8、反应器7和硫色谱9，增压泵3设置两个入口，除尘后高炉压缩机2连接增压泵3，缓冲罐4位于流量计5和增压泵3之间，流量计5后接预热炉6，预热炉6连接反应器7，外加热炉8为反应器7供热，反应器7出口通过三通阀连接硫色谱9，缓冲罐4出口连接硫色谱9。
下面结合具体实施例予以说明。
实施例 1
来自厂区除尘之后的高炉煤气，通过预留采气口接入到增压泵3煤气入口，压缩机2与增压泵3另一入口相连接，将高炉煤气输送至缓冲罐4，将缓冲罐4内气体进行置换，确保缓冲罐4内气体全部为高炉煤气，同时去除高炉煤气中部分水，置换完成后的气体通过质量流量计5，调节流量设定质量空速为4h-1，设定预热炉6温度120℃，设定外加热炉7温度120℃，反应器7内装填200g催化剂，反应器7内压力0.15Mpa。实验结果如下：
序号 原料气羰基硫含量mg/m³ 产品气羰基硫含量mg/m³ 脱硫率%
1 28.73 12.32 57
2 29.13 12.92 56
3 28.54 12.14 57
实施例 2
来自厂区除尘之后的高炉煤气，通过预留采气口接入到增压泵3煤气入口，压缩机2与增压泵3另一入口相连接，将高炉煤气输送至缓冲罐4，将缓冲罐4内气体进行置换，确保缓冲罐4内气体全部为高炉煤气，同时去除高炉煤气中部分水，置换完成后的气体通过质量流量计5，调节流量设定质量空速为6h-1，设定预热炉6温度120℃，设定外加热炉8温度120℃，反应器7内装填200g催化剂，反应器7内压力0.15Mpa。实验结果如下：
序号 原料气羰基硫含量mg/m³ 产品气羰基硫含量mg/m³ 脱硫率%
1 37.31 35.00 6.2
2 37.65 35.43 5.9
3 37.58 35.21 6.3
实施例 3
来自厂区除尘之后的高炉煤气，通过预留采气口接入到增压泵3煤气入口，压缩机2与增压泵3另一入口相连接，将高炉煤气输送至缓冲罐4，将缓冲罐4内气体进行置换，确保缓冲罐4内气体全部为高炉煤气，同时去除高炉煤气中部分水，置换完成后的气体通过质量流量计5，调节流量设定质量空速为4h-1，设定预热炉6温度150℃，设定外加热炉8温度150℃，反应器7内装填200g催化剂，反应器7内压力0.15Mpa。实验结果如下：
序号 原料气羰基硫含量mg/m³ 产品气羰基硫含量mg/m³ 脱硫率%
1 23.50 9.07 61
2 24.91 9.10 63
3 22.72 8.95 61
实施例 4
来自厂区除尘之后的高炉煤气，通过预留采气口接入到增压泵3煤气入口，压缩机2与增压泵3另一入口相连接，将高炉煤气输送至缓冲罐4，将缓冲罐4内气体进行置换，确保缓冲罐4内气体全部为高炉煤气，同时去除高炉煤气中部分水，置换完成后的气体通过质量流量计5，调节流量设定质量空速为8h-1，设定预热炉6温度150℃，设定外加热炉8温度150℃，反应器7内装填200g催化剂，反应器7内压力0.15Mpa。实验结果如下：
序号 原料气羰基硫含量mg/m³ 产品气羰基硫含量mg/m³ 脱硫率%
1 39.9 19.63 51
2 33.1 14.95 55
3 25.36 12.36 51
实施例 5
来自厂区除尘之后的高炉煤气，通过预留采气口接入到增压泵3煤气入口，压缩机2与增压泵3另一入口相连接，将高炉煤气输送至缓冲罐4，将缓冲罐4内气体进行置换，确保缓冲罐4内气体全部为高炉煤气，同时去除高炉煤气中部分水，置换完成后的气体通过质量流量计5，调节流量设定质量空速为4h-1，设定预热炉6温度200℃，设定外加热炉8温度200℃，反应器7内装填200g催化剂，反应器7内压力0.15Mpa。实验结果如下：
序号 原料气羰基硫含量mg/m³ 产品气羰基硫含量mg/m³ 脱硫率%
1 25.44 0 100
2 24.62 0 100
3 24.42 0 100
实施例 6
来自厂区除尘之后的高炉煤气，通过预留采气口接入到增压泵3煤气入口，压缩机2与增压泵3另一入口相连接，将高炉煤气输送至缓冲罐4，将缓冲罐4内气体进行置换，确保缓冲罐4内气体全部为高炉煤气，同时去除高炉煤气中部分水，置换完成后的气体通过质量流量计5，调节流量设定质量空速为8h-1，设定预热炉6温度200℃，设定外加热炉8温度200℃，反应器7内装填200g催化剂，反应器7内压力0.15Mpa。实验结果如下：
序号 原料气羰基硫含量mg/m³ 产品气羰基硫含量mg/m³ 脱硫率%
1 25.26 0 100
2 24.63 0 100
3 25.16 0 100
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种用于高炉煤气脱硫的系统，其特征在于：包括压缩机(2)、增压泵(3)、缓冲罐(4)、流量计(5)、预热炉(6)、外加热炉(8)、反应器(7)和硫色谱(9)，增压泵(3)设置两个入口，除尘后高炉压缩机(2)连接增压泵(3)，缓冲罐(4)位于流量计(5)和增压泵(3)之间，流量计(5)后接预热炉(6)，预热炉(6)连接反应器(7)，外加热炉(8)为反应器(7)供热，反应器(7)出口通过三通阀连接硫色谱(9)，缓冲罐(4)出口连接硫色谱(9)。
2.根据权利要求1所述的用于高炉煤气脱硫的系统，其特征在于：所述流量计(5)调节气体流量为4-10h-1。
3.根据权利要求1所述的用于高炉煤气脱硫的系统，其特征在于：所述预热炉(6)内温度为100-250℃。
4.根据权利要求1所述的用于高炉煤气脱硫的系统，其特征在于：所述反应器(7)内装有催化剂，催化剂质量为100-300g。
5.根据权利要求1所述的用于高炉煤气脱硫的系统，其特征在于：所述反应器内(7)压力为0.10-0.20MPa。
6.根据权利要求1所述的用于高炉煤气脱硫的系统，其特征在于：所述反应器(7)内温度为100-250℃。
7.根据权利要求1所述的用于高炉煤气脱硫的系统，其特征在于：所述硫色谱(9)为气象硫色谱。
8.应用权利要求1所述的用于高炉煤气脱硫的系统的方法，其特征在于：除尘后高炉煤气(1)通过预留采气口进入到增压泵(3)的煤气入口，压缩机(2)与增压泵(3)另一入口相连接，将除尘后高炉煤气(1)输送至缓冲罐(4)；除尘后高炉煤气(1)在缓冲罐(4)内进行置换，同时去除除尘后高炉煤气(1)中部分水；置换完成后的气体通过流量计(5)调节流量后，接入到预热炉(6)入口，调节预热炉(6)温度，保证进反应器(7)高炉煤气的温度；从预热炉(6)出来的气体接入到流化床反应器(7)底部入口，反应器(7)内装有催化剂，调节反应器(7)进出口气体的流量，控制反应器(7)内的压力，通过调节外加热炉(8)控制反应器(7)内温度，气体与催化剂反应，脱除除尘后高炉煤气(1)中的含硫物质；反应后的气体，从反应器(7)顶部排气口排出，气体通过三通阀一部分放散，一部分进入硫色谱(9)进行总硫分析并与标准样进行对比，得出脱硫率。
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