CN110272766A - 一种高炉煤气的提纯方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明适用于节能技术领域，提供一种高炉煤气的提纯方法及系统，其中，高炉煤气的提纯方法包括：S1、将高炉中产生的煤气进行除尘处理，得到无尘煤气；S2、将所述无尘煤气进行脱水处理，得到脱水无尘煤气；S3、将所述脱水无尘煤气进行水解脱硫处理，得到脱硫煤气；S4、将所述脱硫煤气进行一氧化碳变压吸附处理，提纯一氧化碳得到脱硫高炉煤气。由于没有将煤气接入TRT中发电降压，使得到煤气的压力保持一个较高的水平，不需要再通过压缩机进行增压就进行脱硫，提高煤气的能量利用率，在不影响生产出的高炉煤气的浓度和产量的情况下，省去压缩机的设备购买及运行成本。

Description

一种高炉煤气的提纯方法及系统

技术领域

本发明涉及节能技术领域，尤其涉及一种高炉煤气的提纯方法及系统。

背景技术

高炉煤气是高炉炼铁生产过程中副产的可燃气体，高炉煤气含有可燃一氧化碳的气体，是一种低热值的气体燃料，可以用于冶金企业的自用燃气，如加热热轧的钢锭、预热钢水包等。如图1所示，目前高炉煤气的提纯方法通常采用的工艺为：高炉煤气自高炉顶部输出，先经过除尘，除去大部分粉尘后的煤气压力为0.16—0.2Mpa。后进入TRT装置发电降压，从TRT出来以后压力下降。然后从TRT装置后接一根管道引入原料煤气。原料煤气首先进行脱水，得到的气体经压缩机增压到0.22Mpa、升温，再进行脱硫，提纯后得到高炉煤气。在这样的工艺中，压缩机的功率较大，对电量的要求较高，远非通过TRT发的电所能提供，因此现有的工艺系统存在能量利用率不高的问题。

发明内容

本发明实施例提供一种高炉煤气脱硫方法及系统，旨在解决现有技术中脱硫成本高的问题。

本发明实施例是这样实现的，第一方面，本发明提供了一种高炉煤气的提纯方法，所述方法包括以下步骤：

S1、将高炉中产生的煤气进行除尘处理，得到无尘煤气；

S2、将所述无尘煤气进行脱水处理，得到脱水无尘煤气；

S3、将所述脱水无尘煤气进行水解脱硫处理，得到脱硫煤气；

S4、将所述脱硫煤气进行一氧化碳变压吸附处理，提纯一氧化碳得到脱硫高炉煤气。

可选的，所述步骤S1包括：

S11、接引所述高炉中产生的煤气，进行重力除尘；

S12、对经过重力除尘后的煤气进行布袋除尘，得到无尘煤气。

可选的，所述步骤S3包括：

S31、接引所述脱水无尘煤气到水解塔中，对所述脱水无尘煤气进行水解粗脱硫，得到粗脱硫煤气；

S32、接引所述粗脱硫煤气到精脱硫塔中，对所述粗脱硫煤气进行精脱硫，得到脱硫煤气。

可选的，所述步骤S31包括：

S311、接引所述脱水无尘煤气到水解塔中进行COS水解；

S312、将水解后的煤气在预先设置的含氧条件下，脱除水解产物中的H2S完成粗脱硫，得到粗脱硫煤气。

可选的，在所述步骤S4之前，所述方法还包括：

S33、将所述脱硫煤气进行除氧。

第二方面，还提供一种高炉煤气的提纯系统，所述系统包括：

入口与高炉的煤气出口连接，用于煤气除尘的除尘子系统；

入口与所述除尘子系统的出口连接，用于煤气脱水的气液分离器；

入口与所述气液分离器的出口连接，用于煤气脱硫的脱硫子系统；

入口与所述脱硫子系统的出口连接，用于提纯一氧化碳的变压吸附提纯一氧化碳装置。

可选的，所述除尘子系统包括：

入口与高炉的煤气出口连接的重力除尘装置；

入口与所述重力除尘装置的出口连接的布袋除尘装置。

可选的，所述脱硫子系统包括：

入口与所述气液分离器的出口连接的水解装置；

入口与所述水解装置的出口连接的精脱硫装置。

可选的，所述水解装置包括：

入口与所述气液分离器的出口连接的水解塔，用于将所述气液分离器中得到的煤气进行COS水解；

吸附剂，用于脱除水解产物中的H2S完成粗脱硫，得到粗脱硫煤气。

可选的，所述系统还包括：

入口与所述精脱硫装置的出口连接，出口与所述变压吸附提纯一氧化碳装置的入口连接，用于对煤气除氧的除氧装置。

本发明实施例中，由于没有将煤气接入TRT中发电降压，使得到煤气的压力保持一个较高的水平，不需要再通过压缩机进行增压就进行脱硫，提高煤气的能量利用率，在不影响生产出的高炉煤气的浓度和产量的情况下，省去压缩机的设备购买及运行成本。

附图说明

图1为本发明实施例的背景技术中现有提纯工艺的流程示意图；

图2为本发明实施例的一种高炉煤气脱硫方法的流程示意图；

图3为本发明图2实施例中步骤S1的具体流程示意图；

图4为本发明图2实施例中步骤S3的具体流程示意图；

图5为本发明图4实施例中步骤S31的具体流程示意图；

图6为本发明实施例的另一种高炉煤气的提纯方法的流程示意图；

图7为本发明实施例中一种高炉煤气的提纯系统的结构示意图；

图8为本发明实施例中另一种高炉煤气的提纯系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在现有的高炉煤气的提纯工艺中，由于需要对除尘后的煤气进行降压，再通过压缩机进行增压，尽管降压过程TRT装置可以发电，但由于热力学第二定律可知，对煤气从一个低压力值加压到一个高压力值所需要的能量是要大于煤气从该个高压力值降低到该低压力值所释放的能量，因此现有技术存在对能量的利用率不高的问题。本发明采用将除尘后的煤气跳过TRT降压过程，直接接入到脱硫过程，充分利用了煤气的原有能量，提高了煤气能量的利用率，省去压缩机的压缩过程，降低了生产成本。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中在申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请；本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

本申请的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

实施例一

请参见图2，图2为本发明实施例的一种高炉煤气脱硫方法的流程示意图，如图2所示，该方法包括以下步骤：

S1、将高炉中产生的煤气进行除尘处理，得到无尘煤气。

上述的步骤S1中，由于高炉中的产生的煤气中的粉尘或固体颗粒较多，会影响后续的工艺，因此，需要对高炉中产生的煤气进行除尘，使煤气无尘或少尘。通过除尘处理除去大部分粉尘后的煤气压力为0.16—0.2Mpa，已经基本满足脱硫工艺的压力大小。

请参见图3，图3为本发明图2实施例中步骤S1的具体流程示意图，如图3所示，上述步骤S1中的除尘处理步骤具体包括：

S11、接引所述高炉中产生的煤气，进行重力除尘；

S12、对经过重力除尘后的煤气进行布袋除尘，得到无尘煤气。

上述的步骤S11中，重力除尘是化工过程中气体固体混合物的分离方法之一，重力除尘可以将煤气中的粒度较大的煤渣、灰尘分离出来。可以是将从高炉中产生的煤气通往重力除尘装置中进行重力除尘，重力除尘装置可以是一个厢式除尘室。上述的步骤S12中，通过布袋除尘可以分离煤气中细小、干燥非纤维性煤灰或粉尘。通过重力除尘与布袋除尘，使煤气中的固体物质与气体进行分离，保证了后续工艺不会因为过多的固体物质造成成品气的质量受影响以及不会因为过多的固体物质造成设备堵塞。

S2、将无尘煤气进行脱水处理，得到脱水无尘煤气。

上述的步骤S2中，可以通过气液分离器V101对无尘煤气进行脱水处理，比如，当煤气在步骤S1中除法完毕后，首先会从气液分离器V101底部进入脱去液态水，脱去液态水的煤气气体从分离器顶端流出，进入步骤S3。应该理解的是，上述的无尘煤气并非绝对无尘，而是煤气中的固体物质含量低的一种通过表示。

S3、将脱水无尘煤气进行水解脱硫处理，得到脱硫煤气。

上述的步骤S3中，由于高炉煤气中含有0—50ppm的羰基硫，0—30ppm的硫化氢。高炉煤气提纯所用的吸附剂是铜系吸附剂，硫能使铜系吸附剂永久失去活性，因此，进入吸附系统前必须把硫脱除干净。水解脱硫处理可以包括对煤气中的含硫物质进行水解、粗脱硫与精脱硫等。

请参见图4，图4为本发明图2实施例中步骤S3的具体流程示意图，如图4所示，上述步骤S3中的水解脱硫处理步骤具体包括：

S31、接引脱水无尘煤气到水解塔中，对脱水无尘煤气进行水解粗脱硫，得到粗脱硫煤气。

上述的步骤S31中，含硫物质在水解塔中水解得到CO2及H2S，通过吸附剂对H2S进行吸附，可以完成对煤气的粗脱硫。上述的水解可以是指羰基硫(COS)与水(H2O)进行反应生成二氧化碳(CO2)与硫化氢(H2S)，其水解反应式为当原料气中包含有二硫化碳(CS2)时，二硫化碳的水解反应式为：以及通过上述的水解反应式，可以看出，原料气在水解塔中被水解为含二氧化碳及硫化氢的混合气体。

请参见图5，图5为本发明图4实施例中步骤S31的具体流程示意图，如图5所示，上述的步骤S31中的粗脱硫步骤具体包括：

S311、接引所述脱水无尘煤气到水解塔中进行COS水解；

S312、将水解后的煤气在预先设置的含氧条件下，脱除水解产物中的H2S完成粗脱硫，得到粗脱硫煤气。

具体的，上述步骤S311和S312中，脱水无尘煤气从顶部进入到水解塔R303中进行COS水解，水解后的煤气气体在一定量氧(若COS为75ppm，则O2需225ppm)情况下，经过气气换热器E103与已经粗脱硫后的气体换热，再经E302冷却，通过气液分离器V102除去液态水，进入R101B/C/D，脱除水解产物H2S，完成粗脱硫。

S32、接引粗脱硫煤气到精脱硫塔中，对粗脱硫煤气进行精脱硫，得到脱硫煤气。

上述的步骤S32中，粗脱硫后的煤气气体经E103换热后升至60℃，然后进入R102A/B进行精脱硫。精脱硫可以是湿法精脱硫，也可以是干法精脱硫，通过精脱硫后使硫化物完全被除去。

S4、将脱硫煤气进行一氧化碳变压吸附处理，提纯一氧化碳得到脱硫高炉煤气。

在上述步骤S4中，上述的一氧化碳变压吸附处理可以通过变压吸附提纯一氧化碳装置进行，变压吸附提纯一氧化碳装置(PSA-CO)对一氧化碳进行吸附提纯。提纯后的一氧化碳可以做为高炉煤气进行使用。

在本实施例中，通过将除尘后的煤气直接接入到提纯工艺中，由于没有将煤气接入TRT中发电降压，使得到煤气的压力保持一个较高的水平，不需要再通过压缩机进行增压就进行脱硫，提高煤气的能量利用率，在不影响生产出的高炉煤气的浓度和产量的情况下，省去压缩机的设备购买及运行成本。

实施例二

请参见图6，图6为本发明实施例的另一种高炉煤气的提纯方法的流程示意图，如图6所示，该方法包括以下步骤：

S1、将高炉中产生的煤气进行除尘处理，得到无尘煤气；

S2、将无尘煤气进行脱水处理，得到脱水无尘煤气；

S3、将脱水无尘煤气进行水解脱硫处理，得到脱硫煤气；

S33、将脱硫煤气进行除氧；

S4、将脱硫煤气进行一氧化碳变压吸附处理，提纯一氧化碳得到脱硫高炉煤气。

该实施例中，步骤S33中可以通过除氧塔R103对脱硫煤气进行除氧，在经过步骤S3对煤气进行脱硫后，煤气气体随后进入除氧塔R103除去多余的氧，除氧后的气体经E104加热后，随后进入PSA-CO工段。

实施例四

请参见图7，图7为本发明实施例中一种高炉煤气的提纯系统的结构示意图，如图7所示，该系统700包括：

入口与高炉701的煤气出口连接，用于煤气除尘的除尘子系统702；

由于高炉中的产生的煤气中的粉尘或固体颗粒较多，会影响后续的工艺，因此，需要除尘子系统702对高炉中产生的煤气进行除尘，使煤气无尘或少尘。通过除尘处理除去大部分粉尘后的煤气压力为0.16—0.2Mpa，已经基本满足脱硫工艺的压力大小。

入口与所述除尘子系统702的出口连接，用于煤气脱水的气液分离器703；

可以通过气液分离器703对无尘煤气进行脱水处理，比如，当煤气在步骤S1中除法完毕后，首先会从气液分离器703底部进入脱去液态水，脱去液态水的煤气气体从分离器顶端流出，进入步骤S3。应该理解的是，上述的无尘煤气并非绝对无尘，而是煤气中的固体物质含量低的一种通过表示。

入口与所述气液分离器703的出口连接，用于煤气脱硫的脱硫子系统704；

由于高炉煤气中含有0—50ppm的羰基硫，0—30ppm的硫化氢。高炉煤气提纯所用的吸附剂是铜系吸附剂，硫能使铜系吸附剂永久失去活性，因此，进入吸附系统前可以通过脱硫子系统704把硫脱除干净。水解脱硫处理可以包括对煤气中的含硫物质进行水解、粗脱硫与精脱硫等。

入口与所述脱硫子系统704的出口连接，用于提纯一氧化碳的变压吸附提纯一氧化碳装置705。

可以通过变压吸附提纯一氧化碳装置705进行一氧化碳变压吸附处理，变压吸附提纯一氧化碳装置705(PSA-CO)对一氧化碳进行吸附提纯。提纯后的一氧化碳可以做为高炉煤气进行使用。

可选的，所述除尘子系统702包括：

入口与高炉701的煤气出口连接的重力除尘装置7021；

入口与所述重力除尘装置7021的出口连接的布袋除尘装置7022。

重力除尘是化工过程中气体固体混合物的分离方法之一，重力除尘可以将煤气中的粒度较大的煤渣、灰尘分离出来。可以是将从高炉中产生的煤气通往重力除尘装置7021中进行重力除尘，重力除尘装置7021可以是一个厢式除尘室。通过布袋除尘装置7022对重力除尘后的煤气进行除尘，可以分离煤气中细小、干燥非纤维性煤灰或粉尘。通过重力除尘与布袋除尘，使煤气中的固体物质与气体进行分离，保证了后续工艺不会因为过多的固体物质造成成品气的质量受影响以及不会因为过多的固体物质造成设备堵塞。

可选的，所述脱硫子系统704包括：

入口与所述气液分离器703的出口连接的水解装置7041；

入口与所述水解装置的出口连接的精脱硫装置7042。

含硫物质在水解装置7041中水解得到CO2及H2S，通过吸附剂对H2S进行吸附，可以完成对煤气的粗脱硫。上述的水解可以是指羰基硫(COS)与水(H2O)进行反应生成二氧化碳(CO2)与硫化氢(H2S)，其水解反应式为当原料气中包含有二硫化碳(CS2)时，二硫化碳的水解反应式为：以及通过上述的水解反应式，可以看出，原料气在水解装置7041中被水解为含二氧化碳及硫化氢的混合气体。粗脱硫后的煤气气体经E103换热后升至60℃，然后进入R102A/B精脱硫装置7042进行精脱硫。精脱硫可以是湿法精脱硫，也可以是干法精脱硫，通过精脱硫后使硫化物完全被除去。

可选的，所述水解装置7041包括：

入口与所述气液分离器703的出口连接的水解塔，用于将所述气液分离器中得到的煤气进行COS水解；

吸附剂，用于脱除水解产物中的H₂S完成粗脱硫，得到粗脱硫煤气。

脱水无尘煤气从顶部进入到水解塔中进行COS水解，水解后的煤气气体在一定量氧(若COS为75ppm，则O2需225ppm)情况下，经过气气换热器与已经粗脱硫后的气体换热，再经换热器冷却，通过气液分离器除去液态水，进入R101B/C/D，脱除水解产物H₂S，完成粗脱硫。

实施例五

具体的，请参见图8，图8为本发明实施例中另一种高炉煤气的提纯系统的结构示意，如图8所示，该系统700还包括：

入口与所述精脱硫装置7042的出口连接，出口与所述变压吸附提纯一氧化碳装置705的入口连接，用于对煤气除氧的除氧装置7043。

可以通过除氧装置7043对脱硫煤气进行除氧，在经过对煤气进行脱硫后，煤气气体随后进入除氧装置7043除去多余的氧，除氧后的气体经E104加热后，随后进入PSA-CO工段，即是进入PSA-CO705中进行一氧化碳提纯。

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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高炉煤气的提纯方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

S1、将高炉中产生的煤气进行除尘处理，得到无尘煤气；

S2、将所述无尘煤气进行脱水处理，得到脱水无尘煤气；

S3、将所述脱水无尘煤气进行水解脱硫处理，得到脱硫煤气；

S4、将所述脱硫煤气进行一氧化碳变压吸附处理，提纯一氧化碳得到脱硫高炉煤气。

2.如权利要求1所述的高炉煤气的提纯方法，其特征在于，所述步骤S1包括：

S11、接引所述高炉中产生的煤气，进行重力除尘；

S12、对经过重力除尘后的煤气进行布袋除尘，得到无尘煤气。

3.如权利要求1所述的高炉煤气的提纯方法，其特征在于，所述步骤S3包括：

S31、接引所述脱水无尘煤气到水解塔中，对所述脱水无尘煤气进行水解粗脱硫，得到粗脱硫煤气；

S32、接引所述粗脱硫煤气到精脱硫塔中，对所述粗脱硫煤气进行精脱硫，得到脱硫煤气。

4.如权利要求3所述的高炉煤气的提纯方法，其特征在于，所述步骤S31包括：

S311、接引所述脱水无尘煤气到水解塔中进行COS水解；

S312、将水解后的煤气在预先设置的含氧条件下，脱除水解产物中的H₂S完成粗脱硫，得到粗脱硫煤气。

5.如权利要求4所述的高炉煤气的提纯方法，其特征在于，在所述步骤S4之前，所述方法还包括：

S33、将所述脱硫煤气进行除氧。

6.一种高炉煤气的提纯系统，其特征在于，所述系统包括：

入口与高炉的煤气出口连接，用于煤气除尘的除尘子系统；

入口与所述除尘子系统的出口连接，用于煤气脱水的气液分离器；

入口与所述气液分离器的出口连接，用于煤气脱硫的脱硫子系统；

入口与所述脱硫子系统的出口连接，用于提纯一氧化碳的变压吸附提纯一氧化碳装置。

7.如权利要求6所述的高炉煤气的提纯系统，其特征在于，所述除尘子系统包括：

入口与高炉的煤气出口连接的重力除尘装置；

入口与所述重力除尘装置的出口连接的布袋除尘装置。

8.如权利要求7所述的高炉煤气的提纯系统，其特征在于，所述脱硫子系统包括：

入口与所述气液分离器的出口连接的水解装置；

入口与所述水解装置的出口连接的精脱硫装置。

9.如权利要求8所述的高炉煤气的提纯系统，其特征在于，所述水解装置包括：

入口与所述气液分离器的出口连接的水解塔，用于将所述气液分离器中得到的煤气进行COS水解；

吸附剂，用于脱除水解产物中的H2S完成粗脱硫，得到粗脱硫煤气。

10.如权利要求9中任一所述的高炉煤气的提纯系统，其特征在于，所述系统还包括：

入口与所述精脱硫装置的出口连接，出口与所述变压吸附提纯一氧化碳装置的入口连接，用于对煤气除氧的除氧装置。