CN110776961A - 用于高有机硫浓度的高炉煤气湿法脱硫系统及工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于高有机硫浓度的高炉煤气湿法脱硫系统及工艺。所述的湿法脱硫工艺包括：S1炼铁高炉排出的高炉煤气经过除尘，得到除尘净化后的高炉煤气Ⅰ；S2高炉煤气Ⅰ进入余压透平发电系统(TRT)进行发电并降温降压，得到高炉煤气Ⅱ；S3高炉煤气Ⅱ进入水解吸收塔，将有机硫水解并吸收硫化物，得到净化后的高炉煤气Ⅲ；S4吸收了硫化物的富液进入再生塔，通过加热再生得到贫液和酸性气体，再生后的贫液进入水解吸收塔进行循环使用，酸性气体采用常规Claus硫磺回收工艺回收元素硫；S5高炉煤气Ⅲ进入后续使用工段。本工艺较好地解决了有机硫的脱除净化问题，实现硫资源的回收利用，脱硫过程中脱硫有机溶剂可以循环使用，进一步降低了运行成本。

Description

用于高有机硫浓度的高炉煤气湿法脱硫系统及工艺
技术领域
本发明属于高炉煤气脱硫技术领域，具体涉及一种用于高有机硫浓度的高炉煤气湿法脱硫系统及工艺。
背景技术
高炉煤气是钢铁企业高炉冶炼副产煤气，是钢铁企业重要的二次能源，在钢铁企业能源结构中有着举足轻重的作用。由于焦炭和煤粉的价格在吨铁冶炼成本中有着重要影响，为了降低高炉冶炼成本，一些企业会选择质量等级较差的焦炭和含硫量较高的煤粉，从而造成高炉煤气中硫含量超标。高炉煤气中硫化物以羰基硫(COS)、二硫化碳(CS2)、硫化氢(H2S)、硫醇和硫醚等形式存在，主要以COS、H2S、CS2为主，其中COS占总硫量为45～85％左右。高的有机硫含量不仅导致煤气管道和设备等腐蚀加剧，还会造成燃气电厂、高炉热风炉、轧钢加热炉等用户烟气中SO2排放严重超标(约为150～250mg/Nm3)。因此，未经脱硫净化处理的高炉煤气燃烧后的烟气中SO2排放指标无法达到国家超低排放建议的50mg/Nm3(热风炉、加热炉等)和35mg/Nm3(锅炉及燃气轮机等)。
目前，高炉煤气脱硫的工艺路线为：高炉煤气重力除尘和干法除尘-->有机硫水解转化系统-->余压透平发电系统(TRT)-->干法或湿法脱硫系统-->管网。该工艺流程存在如下弊端：(1)有机硫水解转后生成H2S，其导致高炉煤气中H2S含量增多，这会极大地加剧TRT设施及其附属管道的腐蚀，缩短发电机的使用寿命；(2)系统设备复杂，稳定性差，占地面积大；(3)脱硫催化剂不能循环使用，硫元素难以回收，运行成本高。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种用于高有机硫浓度的高炉煤气湿法脱硫系统及工艺，旨在解决现有技术中TRT设施及其附属管道的腐蚀加剧，系统设备复杂，稳定性差，占地面积大，脱硫催化剂不能循环使用，硫元素难以回收，运行成本高的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于高有机硫浓度的高炉煤气湿法脱硫工艺，包括以下过程：
为达到上述目的，本发明高有机硫浓度的高炉煤气湿法脱硫工艺，所述的工艺包括以下步骤：
S1炼铁高炉排出的高炉煤气经过除尘净化得到的高炉煤气Ⅰ；
S2高炉煤气Ⅰ进入TRT发电系统进行发电并降温降压，得到高炉煤气Ⅱ；
S3高炉煤气Ⅱ进入水解脱硫吸收塔，将有机硫水解转化并吸收硫化物，得到净化后的高炉煤气Ⅲ；
S4吸收了硫化物的富液进入解吸塔，通过加热再生得到贫液和酸性气体，其中，再生后的贫液进入水解脱硫吸收塔进行循环使用，酸性气体采用常规Claus硫磺回收工艺回收元素硫；
S5高炉煤气Ⅲ进入后续使用工段。
优选的，所述高有机硫浓度的高炉煤气中氯化氢含量为80～300mg/Nm3，总硫量为150～300mg/Nm3，硫化物主要以羰基硫(COS)、硫化氢(H2S)为主，其中COS占总硫量为45～85％左右。
优选的，所述步骤S1中所得除尘净化后的高炉煤气Ⅰ的含尘量控制在5～20mg/Nm3。
优选的，所述步骤S2中高炉煤气Ⅱ的温度为35～90℃，压力为8～20KPa。
优选的，所述步骤S3中水解脱硫吸收塔为多孔塔板塔、填料塔、格栅塔或空塔喷淋塔；高效复合脱硫有机溶剂为单乙醇胺、二乙醇胺、N-甲基二乙醇胺、六元单环氧氮杂环化合物、五元含硫杂环化合物、水等的一种或几种的混合物。
优选的，所述步骤S3中水解转化是指COS的水解反应，通过水解转化将大部分COS转化为H2S。
优选的，所述步骤S4中富液中硫化物主要为H2S，还有少量的COS。另外，还含有氯化物和少量粉尘等。
优选的，所述过程S4中再生塔为多孔塔板塔、填料塔、格栅塔或空塔喷淋塔；加热再生温度为95～180℃。
优选的，所述步骤S4中高效复合脱硫有机溶剂的再生损耗率为6～20ppm。
为达到发明目的，本发明高有机硫浓度的高炉煤气湿法脱硫系统，所述的系统包括通过管道依次设置的：
除尘器，包括通过管道依次连接的重力除尘器和干法除尘器，用于将高炉产生的高炉煤气经过除尘净化得到的高炉煤气Ⅰ；
TRT发电系统，用于利用高炉煤气Ⅰ进行发电并对其降温降压，得到高炉煤气Ⅱ；
水解脱硫吸收塔，用于将高炉煤气Ⅱ进行有机硫水解转化并吸收硫化物，得到净化后的高炉煤气Ⅲ后输出；
解吸塔，用于将吸收了硫化物的富液通过加热再生得到贫液和酸性气体，其中，再生后的贫液进入水解脱硫吸收塔进行循环使用，酸性气体采用常规Claus硫磺回收工艺回收元素硫。
本发明的有益效果：
1.本发明中水解脱硫吸收塔置于TRT系统之后，不存在加剧TRT设施及其附属管道的腐蚀问题；
2.本发明中高效复合脱硫有机溶剂可以循环使用，降低了运行成本；
3.本发明中系统设备简单，占地面积小，实现了硫资源回收利用。
附图说明
图1为本发明用于高有机硫浓度的高炉煤气湿法脱硫工艺流程示意图。
具体实施例
下面通过实施例对本发明作进一步的阐述，但本发明保护范围并不限于如下所述内容。
实施例1
如附图1所示，炼铁高炉排出的高炉煤气经过重力除尘和干法除尘，得到除尘净化后的高炉煤气Ⅰ，其含尘量控制在10mg/Nm3，氯化氢含量90mg/Nm3，总硫量为220mg/Nm3，羰基硫(COS)占总硫量为61％。高炉煤气Ⅰ进入TRT发电系统进行发电并降温降压，得到高炉煤气Ⅱ，其温度为75℃，压力为12KPa。高炉煤气Ⅱ进入水解脱硫吸收塔，其形式为多孔塔板塔，水解脱硫吸收塔内含有的高效复合脱硫有机溶剂为二乙醇胺、N-甲基二乙醇胺、六元单环氧氮杂环化合物和水的混合物。高炉煤气Ⅱ中COS在水解脱硫吸收塔中水解转化为H2S并被其吸收，高炉煤气Ⅱ中H2S、部分氯化氢和少量粉尘直接被高效复合脱硫有机溶剂吸收。经过水解脱硫吸收塔后的高炉煤气Ⅲ中含尘量约为9mg/Nm3，氯化氢含量降为70mg/Nm3，总硫量为20mg/Nm3。高炉煤气Ⅲ供高炉热风炉用户使用，连续运行半年以上，监测热风炉尾气中二氧化硫的排放浓度小于20mg/Nm3。
吸收了硫化物的富液在解吸塔中通过加热再生，再生塔为填料塔，再生温度为105℃。再生后得到贫液和酸性气体，高效复合脱硫有机溶剂的再生损耗率为6.5ppm。再生后的贫液从解吸塔塔底进入水解脱硫吸收塔循环使用，酸性气体采用常规Claus硫磺回收工艺回收元素硫。
实施例2
如附图1所示，炼铁高炉排出的高炉煤气经过重力除尘和干法除尘，得到除尘净化后的高炉煤气Ⅰ，其含尘量控制在20mg/Nm3，氯化氢含量160mg/Nm3，总硫量为180mg/Nm3，羰基硫(COS)占总硫量为68％。高炉煤气Ⅰ进入TRT发电系统进行发电并降温降压，得到高炉煤气Ⅱ，其温度为50℃，压力为10KPa。高炉煤气Ⅱ进入水解脱硫吸收塔，其形式为格栅塔，水解脱硫吸收塔内含有的高效复合脱硫有机溶剂为单乙醇胺、二乙醇胺、N-甲基二乙醇胺、六元单环氧氮杂环化合物、五元含硫杂环化合物和水的混合物。高炉煤气Ⅱ中COS在水解脱硫吸收塔中水解转化为H2S并被其吸收，高炉煤气Ⅱ中H2S、部分氯化氢和少量粉尘直接被高效复合脱硫有机溶剂吸收。经过水解脱硫吸收塔后的高炉煤气Ⅲ中含尘量约为17mg/Nm3，氯化氢含量降为110mg/Nm3，总硫量为16mg/Nm3。高炉煤气Ⅲ供锅炉用户使用，连续运行半年以上，监测锅炉尾气中二氧化硫的排放浓度小于20mg/Nm3。
吸收了硫化物的富液在解吸塔中通过加热再生，再生塔为填料塔，再生温度为135℃。再生后得到贫液和酸性气体，高效复合脱硫有机溶剂的再生损耗率为12ppm。再生后的贫液从解吸塔塔底进入水解脱硫吸收塔循环使用，酸性气体采用常规Claus硫磺回收工艺回收元素硫。
实施例3
如附图1所示，炼铁高炉排出的高炉煤气经过重力除尘和干法除尘，得到除尘净化后的高炉煤气Ⅰ，其含尘量控制在15mg/Nm3，氯化氢含量200mg/Nm3，总硫量为250mg/Nm3，羰基硫(COS)占总硫量为74％。高炉煤气Ⅰ进入TRT发电系统进行发电并降温降压，得到高炉煤气Ⅱ，其温度为55℃，压力为15KPa。高炉煤气Ⅱ进入水解脱硫吸收塔，其形式为多孔塔板塔，水解脱硫吸收塔内含有的高效复合脱硫有机溶剂为单乙醇胺、二乙醇胺、N-甲基二乙醇胺、六元单环氧氮杂环化合物和水的混合物。高炉煤气Ⅱ中COS在水解脱硫吸收塔中水解转化为H2S并被其吸收，高炉煤气Ⅱ中H2S、部分氯化氢和少量粉尘直接被高效复合脱硫有机溶剂吸收。经过水解脱硫吸收塔后的高炉煤气Ⅲ中含尘量约为12mg/Nm3，氯化氢含量降为126mg/Nm3，总硫量为37mg/Nm3。高炉煤气Ⅱ供燃气轮机用户使用，连续运行半年以上，监测燃气轮机尾气中二氧化硫的排放浓度小于50mg/Nm3。
吸收了硫化物的富液在解吸塔中通过加热再生，再生塔为填料塔，再生温度为125℃，再生后得到贫液和酸性气体，高效复合脱硫有机溶剂的再生损耗率为9ppm。再生后的贫液从解吸塔塔底进入水解脱硫吸收塔进行循环使用，酸性气体采用常规Claus硫磺回收工艺回收元素硫。
实施例4
如附图1所示，炼铁高炉排出的高炉煤气经过重力除尘和干法除尘，得到除尘净化后的高炉煤气Ⅰ，其含尘量控制在12mg/Nm3，氯化氢含量120mg/Nm3，总硫量为300mg/Nm3，羰基硫(COS)占总硫量为52％。高炉煤气Ⅰ进入TRT发电系统进行发电并降温降压，得到高炉煤气Ⅱ，其温度为45℃，压力为13KPa。高炉煤气Ⅱ进入水解脱硫吸收塔，其形式为填料塔，水解脱硫吸收塔内含有的高效复合脱硫有机溶剂为单乙醇胺、N-甲基二乙醇胺、六元单环氧氮杂环化合物、五元含硫杂环化合物和水的混合物。高炉煤气Ⅱ中COS在水解脱硫吸收塔中水解转化为H2S并被其吸收，高炉煤气Ⅱ中H2S、部分氯化氢和少量粉尘直接被高效复合脱硫有机溶剂吸收。经过水解脱硫吸收塔后的高炉煤气Ⅲ中含尘量约为10mg/Nm3，氯化氢含量降为83mg/Nm3，总硫量为19mg/Nm3。高炉煤气Ⅱ供加热炉用户使用，连续运行半年以上，监测燃气轮机尾气中二氧化硫的排放浓度小于20mg/Nm3。
吸收了硫化物的富液在解吸塔中通过加热再生，再生塔为格栅塔，再生温度为150℃。再生后得到贫液和酸性气体，高效复合脱硫有机溶剂的再生损耗率为19ppm。再生后的贫液从解吸塔塔底进入水解脱硫吸收塔循环使用，酸性气体采用常规Claus硫磺回收工艺回收元素硫。
实施例5
如图1所示，本实施例高有机硫浓度的高炉煤气湿法脱硫系统，所述的系统包括通过管道依次设置的：
除尘器，包括通过管道依次连接的重力除尘器和干法除尘器，用于将高炉产生的高炉煤气经过除尘净化得到的高炉煤气Ⅰ；
TRT发电系统，用于利用高炉煤气Ⅰ进行发电并对其降温降压，得到高炉煤气Ⅱ；
水解脱硫吸收塔，用于将高炉煤气Ⅱ进行有机硫水解转化并吸收硫化物，得到净化后的高炉煤气Ⅲ后输出；
解吸塔，用于将吸收了硫化物的富液通过加热再生得到贫液和酸性气体，其中，再生后的贫液进入水解脱硫吸收塔进行循环使用，酸性气体采用常规Claus硫磺回收工艺回收元素硫。

Claims (10)

1.一种高有机硫浓度的高炉煤气湿法脱硫工艺，其特征在于所述的工艺包括以下过程：
S1炼铁高炉排出的高炉煤气经过除尘净化得到的高炉煤气Ⅰ；
S2高炉煤气Ⅰ进入TRT发电系统进行发电并降温降压，得到高炉煤气Ⅱ；
S3高炉煤气Ⅱ进入水解脱硫吸收塔，将有机硫水解转化并吸收硫化物，得到净化后的高炉煤气Ⅲ；
S4吸收了硫化物的富液进入解吸塔，通过加热再生得到贫液和酸性气体，其中，再生后的贫液进入水解脱硫吸收塔进行循环使用，酸性气体采用常规Claus硫磺回收工艺回收元素硫；
S5高炉煤气Ⅲ进入后续使用工段。
2.如权利要求1所述的高有机硫浓度的高炉煤气湿法脱硫工艺，其特征在于，所述高有机硫浓度的高炉煤气中氯化氢含量为80～300mg/Nm3，总硫量为150～300mg/Nm3，硫化物主要以羰基硫(COS)、硫化氢(H2S)为主，其中COS占总硫量为45～85％左右。
3.如权利要求1所述的高有机硫浓度的高炉煤气湿法脱硫工艺，其特征在于，所述步骤S1中所得除尘净化后的高炉煤气Ⅰ的含尘量控制在5～20mg/Nm3。
4.如权利要求1所述的高有机硫浓度的高炉煤气湿法脱硫工艺，其特征在于，所述步骤S2中高炉煤气Ⅱ的温度为35～90℃，压力为8～20KPa。
5.如权利要求1所述的高有机硫浓度的高炉煤气湿法脱硫工艺，其特征在于，所述步骤S3中水解脱硫吸收塔为多孔塔板塔、填料塔、格栅塔或空塔喷淋塔；高效复合脱硫有机溶剂为单乙醇胺、二乙醇胺、N-甲基二乙醇胺、六元单环氧氮杂环化合物、五元含硫杂环化合物、水等的一种或几种的混合物。
6.如权利要求1所述的高有机硫浓度的高炉煤气湿法脱硫工艺，其特征在于，所述步骤S3中水解转化是指COS的水解反应，通过水解转化将大部分COS转化为H2S。
7.如权利要求1所述的高有机硫浓度的高炉煤气湿法脱硫工艺，其特征在于，所述步骤S4中富液中硫化物主要为H2S，还有少量的COS。另外，还含有氯化物和少量粉尘等。
8.如权利要求1所述的高有机硫浓度的高炉煤气湿法脱硫工艺，其特征在于，所述过程S4中再生塔为多孔塔板塔、填料塔、格栅塔或空塔喷淋塔；加热再生温度为95～180℃。
9.如权利要求1所述的高有机硫浓度的高炉煤气湿法脱硫工艺，其特征在于，所述步骤S4中高效复合脱硫有机溶剂的再生损耗率为6～20ppm。
10.一种高有机硫浓度的高炉煤气湿法脱硫系统，其特征在于，所述的系统包括通过管道依次设置的：
除尘器，包括通过管道依次连接的重力除尘器和干法除尘器，用于将高炉产生的高炉煤气经过除尘净化得到的高炉煤气Ⅰ；
TRT发电系统，用于利用高炉煤气Ⅰ进行发电并对其降温降压，得到高炉煤气Ⅱ；
水解脱硫吸收塔，用于将高炉煤气Ⅱ进行有机硫水解转化并吸收硫化物，得到净化后的高炉煤气Ⅲ后输出；
解吸塔，用于将吸收了硫化物的富液通过加热再生得到贫液和酸性气体，其中，再生后的贫液进入水解脱硫吸收塔进行循环使用，酸性气体采用常规Claus硫磺回收工艺回收元素硫。
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