CN111286368A - 一种高炉煤气吸附脱硫的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高炉煤气吸附脱硫的方法及装置。所述的装置包括重力除尘器、干法布袋除尘器、TRT余压发电装置、调压阀组、一种吸附精脱硫塔、吸附精脱硫塔内设置气体均布器、换热器、输送风机、各阀组及连接管道。解决目前使用催化水解或催化氢解脱有机硫工艺路线净化高炉煤气时，催化剂易失效、投入成本较高、脱硫化物效果不稳定的问题。

Description

一种高炉煤气吸附脱硫的方法及装置

技术领域

本发明涉及一种高炉煤气吸附脱硫的方法及装置，具体是一种脱除高炉煤气中COS，CS₂和H₂S的方法及装置。

背景技术

目前高炉煤气作为高炉炼铁产生的可燃副产物，可将其输送至厂区各煤气用户，较为常规的燃煤气用户为高炉热风炉，烧结，和燃气锅炉等。高炉煤气主要成分为占比CO(20-25％)，N₂(50-55％)，和CO₂(23-25％)。同时，高炉煤气中少量的硫化物以含量约为20-50mg/Nm³的无机硫化物-硫化氢H₂S，和含量约为140-170mg/Nm³的有机硫化物-羰基硫COS，以及其他微量无机硫(SO₂)和有机硫(CS₂)等构成。约200mg/Nm³的总硫含量送至煤气用户燃烧后，烟气中SO₂含量不能满足现有用户端排放标准。目前较为成熟的烟气脱硫工艺技术皆为末端处理，但需要在每一个高炉煤气末端用户处各投入一套脱硫设备，这种方式总投资较大，总体维护运营成本较高。因此，前端治理通过减少燃气中的硫化物，在使燃气更加清洁的同时，节省了各煤气用户末端治理所需脱硫装置的投资。

现有高炉煤气前端脱硫技术中，脱除无机硫(主要是H₂S)技术较为成熟，脱除有机硫的工艺路线的探索沿袭了焦炉煤气脱硫净化技术方案，即将有机硫COS催化水解或催化氢解反应生成H₂S，再将所述的转化后的H₂S脱除，其化学方程式为：COS+H₂O＝H₂S+CO₂或COS+H₂＝H₂S+CO。但高炉煤气和焦炉煤气的组分和各组分含量并不完全相同，使用焦炉煤气脱硫技术方案净化高炉煤气效果并不理想，并会产生过高的成本。无论是催化水解时水分对于催化剂的占位，还是催化氢解时需要添加氢气，都使此工艺路线的可行性降低。其催化剂使用环境较为苛刻，使用过程中催化剂易中毒或失活，从而失效。因此，脱除高炉煤气中有机硫COS成为高炉煤气净化的技术难点。

发明内容

本发明解决技术问题为净化高炉煤气，供末端煤气用户使用。本发明提供一种新的高炉煤气硫化物吸附脱除技术，尤其是一种高炉煤气有机硫COS吸附脱除技术。解决目前使用催化水解或催化氢解脱有机硫工艺路线净化高炉煤气时，催化剂易失效、投入成本较高、脱硫化物效果不稳定的问题。

本发明高炉煤气经高炉炉顶排出，依次经过重力除尘器，干法布袋除尘器，和TRT余压发电装置。在TRT余压发电装置出口，余压作用下，被引入一种吸附精脱硫塔中。经过所述吸附精脱硫塔中高硫容疏水分子筛吸附剂层，与之充分接触后，经吸附精脱硫的高炉煤气中含硫化物量可达到总硫小于25mg/Nm³。经本发明所述净化方案吸附精脱硫后的高炉煤气可输送至各末端煤气用户，在无需末端排放烟气脱硫处理装置情况下，达到国家对于相关厂区末端煤气用户所运行装置的大气污染物(SO₂)排放标准，即小于35mg/Nm³或小于50mg/Nm³。

为实现所述的硫化物脱除，本发明提供以下方案：

一种高炉煤气吸附脱硫的装置，包括重力除尘器、干法布袋除尘器、TRT余压发电装置、调压阀组、一种吸附精脱硫塔、吸附精脱硫塔内设置气体均布器、换热器、输送风机、各阀组及连接管道。

所述吸附精脱硫塔共4个，分为2组(I组和II组)，每组各含2个(塔IA、塔IB和塔IIA、塔IIB)，所述吸附精脱硫塔工作方式为一组处于吸附状态，另一组处于热解吸状态。

所述吸附精脱硫塔(塔IA，塔IB，塔IIA，塔IIB)，进口含有气体均布器，可选地，气体均布器选用分布在塔底部低压高炉煤气入口的导流板。低压煤气由各塔底部进入塔内，通过导流板，均匀分布至精脱硫塔内,通过吸附剂填料层。

上述的塔组处于吸附精脱硫工作状态时，进气方式为由下向上。

上述塔组内吸附剂填料层分为两层，上层和下层，煤气经塔组下方入口通过导流板后，通过吸附剂填料层，由下而上地通过各(吸附剂)填料层。优选地，填料层下层主要成分为分子筛，填料层上层主要成分为改性活性氧化铝。

上述的吸附精脱硫塔塔IA、塔IB、塔IIA、和塔IIB，所述塔内用于脱硫化物的脱硫剂填料为分子筛、活性氧化铝、沸石中的一种或几种组合。

优选地，所述的脱硫剂填料为3A型分子筛、4A型分子筛、5A型分子筛、13X型分子筛、RK-29分子筛、RK-29HP分子筛、RK-29II分子筛、SG-731活性氧化铝、RK-33分子筛、AZ-300符合分子筛中的至少一种。

本发明所用风机为工艺流程中需阐述的主要风机，优选地，该风机为输送风机。为实现本发明，不仅限于文中所描述的输送风机。

所述的阀组除调压阀组外，可选地，其余阀组皆为流量控制阀或其他可达成切断物流通道，亦可使物流通道同行的阀组。

本发明的一种高炉煤气吸附脱硫的方法：包括高炉煤气硫化物吸附脱除吸附(净化)和热解吸步骤。

一种高炉煤气硫化物吸附脱除系统，吸附(净化)包括以下步骤：

1.)高炉荒煤气由高炉炉顶排出，进入重力除尘器，除去大颗粒灰尘，由重力除尘器排出，进入干法布袋除尘器，除去较小颗粒灰尘，形成高炉煤气；

2.)上述的高炉煤气由干法布袋除尘器排出，进入TRT余压发电装置和调压阀组，经余压利用后，形成低压高炉煤气；

3.)上述的低压高炉煤气进入吸附精脱硫工作塔组I，进入塔IA和塔IB吸附精脱硫，形成洁净高炉煤气；

4.)当工作塔组I中塔IA和塔IB内吸附剂硫容饱和时，工作塔组I进入热解吸状态，低压高炉煤气切入吸附精脱硫工作塔组II，进入塔IIA和塔IIB吸附精脱硫，形成洁净高炉煤气；

5.)当工作塔组II中塔IIA和塔IIB内吸附剂硫容饱和时，工作塔组II进入热解吸状态，低压高炉煤气重新切入热解吸冷却后的吸附精脱硫工作塔组I，低压高炉煤气进入塔IA和塔IB吸附精脱硫，形成洁净高炉煤气，如此重复上述步骤3.)-5.)；

6.)洁净高炉煤气一部分分流做热解吸用，其余洁净高炉煤气输送至厂区煤气用户。

一种高炉煤气硫化物吸附脱除系统，热解吸包括以下步骤：

a.)洁净高炉煤气中分流出一部分煤气形成热解吸用煤气，所述分流后的热解吸用煤气经输送风机引入换热器，经蒸汽加热后的产物热解吸洁净煤气进入处于热解吸状态的塔组I或塔组II，不进入相应的、处于工作状态的塔组II或塔组I；

b.)热解吸洁净煤气经热解吸状态下塔组I或塔组II，将吸附材料热解吸后，与塔组中脱除吸附的硫化物(COS、H₂S、CS₂)混合，排出塔IA、IB或者塔IIA、IIB，形成解吸产物煤气；

c.)可选地，解吸产物煤气被送至厂区已有末端烟气脱硫装置的燃烧煤气工段使用。

上述的解吸产物煤气不仅限于输送至厂区已有末端烟气脱硫装置的的烧结工段使用，亦可输送至其他装配有末端烟气脱硫装置的煤气用户使用。

上述的各阀组包括调压阀组和相关流量限制阀。

上述的步骤3.)至步骤6.)和步骤a.)至步骤c.)中，对于塔组I和塔组II的交替循环使用，由相关限流阀控制。塔组I吸附精脱硫工作时，控制煤气进入塔组I精脱硫吸附的阀组打开，控制煤气进入塔组I热解吸的阀组关闭，控制煤气进入塔组II精脱硫吸附的阀组关闭，控制煤气进入塔组II热解吸的阀组打开，所述低压高炉煤气经塔组I净化后形成洁净高炉煤气，一部分分流形成热解吸用煤气，剩余部分洁净高炉煤气输至厂区煤气用户，热解吸用煤气进入处于热解吸状态的塔组II进行热解吸后形成热解吸产物煤气。

进一步地，上述的步骤3.)至步骤6.)循环进行中时，塔组I饱和吸附后，进入热解吸状态，控制煤气进入塔组I热解吸的阀组打开，控制煤气进入塔组I精脱硫吸附的阀组关闭，同时地，塔组II进入吸附精脱硫工作状态，控制煤气进入塔组II精脱硫吸附的阀门打开，控制煤气进入塔组II热解吸的阀门关闭，所述低压高炉煤气经塔组II净化后形成洁净高炉煤气，一部分分流形成热解吸用煤气，剩余部分洁净高炉煤气输送至厂区煤气用户。热解吸用煤气进入塔组I进行热解吸后排出后形成热解吸产物煤气。

上述的塔组处于热解吸状态时，优选地，洁净煤气由塔上端，位于吸附剂填料层上方的解吸气进气口进入塔中，对填料层加热，吸附剂缓慢释放附着在吸附剂上的硫化物，由位于塔下端、吸附剂填料层下方的出口排出，形成热解吸产物煤气。

上述的热解吸产物煤气进入厂区各煤气用户，优选地，进入烧结工段。

上述的循环步骤中，处于热解吸状态的塔组，分为两个阶段，阶段一为吸附剂热解吸，阶段二为热解吸后吸附剂的冷却。

可选地，上述步骤中阀组为限流阀。

进一步地，每一塔组上的限流阀组，分为吸附精脱硫工作阀组和热解吸阀组，当塔组的吸附精脱硫工作阀组打开时，其热解吸阀组关闭。另一塔组的吸附精脱硫工作阀组关闭，热解吸阀组打开。在当前吸附精脱硫工作塔组硫容饱和后，将原先为打开状态的阀组关闭，关闭状态的阀组打开，如此循环不间断使用。

上述的热解吸塔组进行热解吸后，需一定冷却时间，使吸附剂降温。

上述的高炉煤气硫化物吸附脱除系统中，低压高炉煤气的最佳温度为20-120℃。

上述的塔组处于热解吸状态时，优选地，换热器将分流后洁净的热解吸用煤气加热至180-280℃。

上述低压高炉煤气中，高炉煤气的含颗粒物量须低于5mg/Nm³。

本发明的有益效果：

对比现有应用的催化水解COS再喷碱液脱除H₂S的技术，本发明脱除硫化物工艺较为简洁，省去了对于高炉煤气除尘后的降温和升温，省去了末端喷碱脱除H₂S所需的碱液系统和反应容器，更高效的脱除高炉煤气中的硫化物。

本发明所述的解吸产物煤气中含有COS、H₂S等硫化物，因现运行中的钢厂烧结工段都配有相应的烟气脱硫处理，使得热解吸后的硫化物得到妥善的处理，不会导致燃烧后排放超标，亦不需增设末端SO₂净化处理，原有的烟气脱硫处理装置即可达到国家对于烧结机所设的大气污染物SO₂排放标准。相较现阶段水解工艺末端需要再次脱除高炉煤气原有的和转化产物H₂S，省去了一段工艺流程，简化了整个净化系统的同时，节省了投资。

本发明在TRT余压发电装置后进行吸附脱硫，避免了对高炉煤气降压处理，没有损失高炉煤气本身具有的利用价值。在TRT余压发电装置后的低压高炉煤气进入吸附精脱硫工作塔组，为已投产运行的生产线技改、增设精脱硫设备提供更大的可行性。

本发明使用脱硫净化后的小部分产物净煤气，使用换热器辅以蒸汽加温后，通入已吸附饱和的塔中进行热解吸。无需专门加热空气和氮气，而是循环地使用净化后的煤气，吸附精脱硫塔塔组I和塔组II之间交替进行吸附精脱硫工作和脱附热解吸，高效的完成高炉煤气精脱硫工艺，并无需过多的附加设备和额外投入。

本发明使用物理吸附技术，吸附脱除高炉煤气中的硫化物，尤其是脱除COS，避免经化学反应脱有机硫所产生的催化剂失活和成本过高的问题。

为了使脱硫高炉煤气在煤气用户端燃烧后达到国家对于相关末端煤气用户所运行装置的大气污染物(SO₂)排放标准，净化后高炉煤气中总硫化物含量须低于30mg/Nm³。高炉煤气经由各除尘设备和TRT装置后，被引入一种精脱硫吸附装置，硫化物在此装置中被高效吸附，经此装置处理后的高炉煤气可输送至各末端煤气用户，从而控制SO₂排放量。

附图说明

图1为本发明装置的结构图；

意图中主要设备和物流通道标识如下：

第一物流通道1，第二物流通道2，第三物流通道3，第四物流通道4,第五物流通道5，第六物流通道6,第七物流通道7,第八物流通道8,第九物流通道9，蒸汽管道10，高炉11，重力除尘器12，干法布袋除尘器13，TRT余压发电装置14，输送风机15，换热器16，第一流量控制阀17，第二流量控制阀18，塔组I19，塔IA20，塔IB21，塔组II22，塔IIA23，塔IIB24，第三流量控制阀25，第四流量控制阀26，第五流量控制阀27，第六流量控制阀28，第七流量控制阀29，第八流量控制阀30，调压阀组31。

具体实施方式

参照图1，本发明的一种高炉煤气吸附脱硫装置系统，高炉煤气由高炉11顶排出，进入重力除尘器12除去大颗粒灰尘，重力除尘器12排出后，进入干法布袋除尘器13，除去较小颗粒灰尘，排出后进入TRT余压发电装置14和调压阀组31，经余压利用后形成低压高炉煤气，低压高炉煤气进入吸附精脱硫工作塔组I19中吸附精脱硫，形成洁净高炉煤气，输送至厂区煤气用户。

按上述步骤运行，当工作塔组I19中吸附剂硫容饱和时，工作塔组I19进入热解吸状态，低压高炉煤气切入吸附精脱硫工作塔组II22吸附精脱硫，形成洁净高炉煤气，输送至厂区煤气用户，当工作塔组II22中吸附剂硫容饱和时，工作塔组II22进入热解吸状态，低压高炉煤气重新切入热解吸冷却后的吸附精脱硫工作塔组I19净化，形成洁净高炉煤气，如此重复上述步骤。

按上述步骤运行，洁净高炉煤气的一部分分流做热解吸用，剩余洁净高炉煤气输送至厂区煤气用户。

塔组热解吸状态，洁净高炉煤气中分流出一部分煤气形成热解吸用煤气，所述热解吸用煤气经输送风机15引入换热器16，经蒸汽加热后的产物热解吸洁净煤气进入处于热解吸状态的塔组I19或塔组II22，不进入相应的、处于工作状态的塔组II22或塔组I19。

所述的塔组I19和塔组II22，共包括吸附精脱硫塔共4个，分为2组(I组和II组，即塔组I19和塔组II22)，每组各含2个(即塔IA20、塔IB21和塔IIA23、塔IIB24)，所述吸附精脱硫塔工作方式为一组处于吸附状态，另一组处于热解吸状态。

所述的吸附精脱硫塔(塔IA20，塔IB21，塔IIA23，塔IIB24)，进口含有气体均布器，可选地，气体均布器选用均匀分布在塔底部低压高炉煤气入口的导流板。低压煤气由各塔底部进入塔内，通过导流板，均匀分布至精脱硫塔内,通过吸附剂填料层。

所述的吸附精脱硫塔，工作状态下，进气方式为由下向上，即煤气经塔组下方入口通过导流板后，通过吸附剂填料层，由下而上地通过各(吸附剂)填料层。

所述的吸附剂填料层，填料层下层主要成分为分子筛，填料层上层主要成分为改性活性氧化铝。

热解吸步骤，热解吸洁净煤气经热解吸状态下塔组I19或塔组II22，将吸附材料热解吸后，与塔组中脱除吸附的硫化物(COS、H2S、CS2)混合，排出塔IA、IB20、21或者塔IIA、IIB23、24，形成解吸产物煤气。

所述解吸产物煤气，解吸产物煤气被送至厂区装有末端烟气脱硫装置的燃煤气工段使用。

热解吸状态，洁净煤气由塔上端，位于吸附剂填料层上方的解吸气进气口进入塔中，对(吸附剂)填料层加热，吸附剂缓慢释放附着在吸附剂上的硫化物，由位于塔下端、吸附剂填料层下方的出口排出，形成热解吸产物煤气。

塔组热解吸状态，处于热解吸状态的塔组，分为两个阶段，阶段一为吸附剂热解吸，阶段二为热解吸后吸附剂的冷却。

所述的塔组I19和塔组II22，塔组内用于脱硫化物的脱硫剂填料成分为分子筛、活性氧化铝、沸石中的一种或几种组合。

所述的脱硫剂填料为3A型分子筛、4A型分子筛、5A型分子筛、13X型分子筛、RK-29分子筛、RK-29HP分子筛、RK-29II分子筛、SG-731活性氧化铝、RK-33分子筛、AZ-300符合分子筛中的至少一种。

具体的，一种高炉煤气吸附脱硫的装置，包括重力除尘器12、干法布袋除尘器13、TRT余压发电装置14、调压阀组31、吸附精脱硫塔、换热器16、输送风机15、各阀组及连接管道；

所述吸附精脱硫塔共4个，分为塔组I19和塔组II222组，塔组I19包括并置的塔IA20、塔IB21，塔组II22包括并置的塔IIA23、塔IIB24，所述吸附精脱硫塔工作方式为一组处于吸附状态，另一组处于热解吸状态；当塔组处于吸附精脱硫工作状态时，进气方式为由下向上；

所述的阀组包括第一流量控制阀17、第二流量控制阀18、第三流量控制阀25、第四流量控制阀26、第五流量控制阀27、第六流量控制阀28、第七流量控制阀29、第八流量控制阀30；

所述的连接管道包括第一物流通道1、第二物流通道2、第三物流通道3、第四物流通道4、第五物流通道5、第六物流通道6、第七物流通道7、第八物流通道8、第九物流通道9、蒸汽管道10；

所述吸附精脱硫塔进口含有气体均布器，吸附精脱硫塔内设置吸附剂填料层，塔组内吸附剂填料层分为两层，上层和下层；

高炉11的输出端依次设置第一物流通道1、重力除尘器12、第二物流通道2、干法布袋除尘器13、第三物流通道3，第三物流通道3的输出端并联设置调压阀组31、TRT余压发电装置14；调压阀组31、TRT余压发电装置14输出端连接第四物流通道4，第四物流通道4的输出端并联设置塔组I19、塔组II22，塔组I19的输入端设置第一流量控制阀17、塔组II22的输入端设置第三流量控制阀25，塔组I19、塔组II22的输出端均设置第一、第二通道，塔组I19、塔组II22的第一通道并至第七物流通道7，塔组I19、塔组II22的第二通道并至第五物流通道5，塔组I19、塔组II22的第一通道的输出端分设第五流量控制阀27、第七流量控制阀29，塔组I19、塔组II22的第二通道的输出端分设第二流量控制阀18、第四流量控制阀26，塔组I19、塔组II22的输出端还设置第三通道，塔组I19、塔组II22第三通道的输出端分设第六流量控制阀28、第八流量控制阀30；第七物流通道7的输出端设置换热器16；第五物流通道5的输出端设置第九物流通道9，换热器16与第九物流通道9的输入端之间设置第六物流通道6，第六物流通道6上设置输送风机15；所述的蒸汽管道10设置于换热器16上。

进一步的，所述吸附精脱硫塔塔内用于脱硫化物的脱硫剂填料成分为分子筛、活性氧化铝、沸石中的一种或几种组合。

再进一步的，所述的脱硫剂填料为3A型分子筛、4A型分子筛、5A型分子筛、13X型分子筛、RK-29分子筛、RK-29HP分子筛、RK-29II分子筛、SG-731活性氧化铝、RK-33分子筛、AZ-300符合分子筛中的至少一种。

进一步的，所述气体均布器为分布在吸附精脱硫塔塔底部低压高炉煤气入口的导流板。

一种高炉煤气吸附脱硫的方法，包括如下步骤：

A)、高炉煤气由高炉11顶排出，进入重力除尘器12除去大颗粒灰尘，重力除尘器12排出后，进入干法布袋除尘器13，除去较小颗粒灰尘，排出后进入TRT余压发电装置14和调压阀组31，经余压利用后形成低压高炉煤气，低压高炉煤气进入吸附精脱硫工作塔组I19中吸附精脱硫，形成洁净高炉煤气，输送至厂区煤气用户；

B)、步骤A)运行，当工作塔组I19中吸附剂硫容饱和时，工作塔组I19进入热解吸状态，低压高炉煤气切入吸附精脱硫工作塔组II22吸附精脱硫，形成洁净高炉煤气，输送至厂区煤气用户，当工作塔组II22中吸附剂硫容饱和时，工作塔组II22进入热解吸状态，低压高炉煤气重新切入热解吸冷却后的吸附精脱硫工作塔组I19净化，形成洁净高炉煤气，如此重复步骤；

按步骤A)、B)运行，洁净高炉煤气的一部分分流做热解吸用，剩余洁净高炉煤气输送至厂区煤气用户；塔组热解吸状态，洁净高炉煤气中分流出一部分煤气形成热解吸用煤气，所述热解吸用煤气经输送风机15引入换热器16，经蒸汽加热后的产物热解吸洁净煤气进入处于热解吸状态的塔组I19或塔组II22，不进入相应的、处于工作状态的塔组II22或塔组I19；所述的塔组I19和塔组II22，共包括吸附精脱硫塔共4个，分为塔组I19和塔组II222组，塔组I19包括塔IA20、塔IB21，塔组II22包括塔IIA23、塔IIB24，所述吸附精脱硫塔工作方式为一组处于吸附状态，另一组处于热解吸状态。

进一步的，所述的吸附状态包括以下步骤：

1.)高炉荒煤气由高炉炉顶排出，进入重力除尘器12，除去大颗粒灰尘，由重力除尘器12排出，进入干法布袋除尘器13，除去较小颗粒灰尘，形成高炉煤气；

2.)上述的高炉煤气由干法布袋除尘器13排出，进入TRT余压发电装置14和调压阀组31，经余压利用后，形成低压高炉煤气；

3.)上述的低压高炉煤气进入吸附精脱硫工作塔组I19，进入塔IA20和塔IB21吸附精脱硫，形成洁净高炉煤气；

4.)当工作塔组I19中塔IA20和塔IB21内吸附剂硫容饱和时，工作塔组I19进入热解吸状态，低压高炉煤气切入吸附精脱硫工作塔组II22，进入塔IIA23和塔IIB24吸附精脱硫，形成洁净高炉煤气；

5.)当工作塔组II22中塔IIA23和塔IIB24内吸附剂硫容饱和时，工作塔组II22进入热解吸状态，低压高炉煤气重新切入热解吸冷却后的吸附精脱硫工作塔组I19，低压高炉煤气进入塔IA20和塔IB21吸附精脱硫，形成洁净高炉煤气，如此重复上述步骤3.)-5.)；

6.)洁净高炉煤气一部分分流做热解吸用，其余洁净高炉煤气输送至厂区煤气用户。

进一步的，热解吸包括以下步骤：

a.)洁净高炉煤气中分流出一部分煤气形成热解吸用煤气，所述分流后的热解吸用煤气经输送风机15引入换热器16，经蒸汽加热后的产物热解吸洁净煤气进入处于热解吸状态的塔组I19或塔组II22，不进入相应的、处于工作状态的塔组II22或塔组I19；

b.)热解吸洁净煤气经热解吸状态下塔组I19或塔组II22，将吸附材料热解吸后，与塔组中脱除吸附的硫化物混合，排出塔IA、IB20、21或者塔IIA、IIB23、24，形成解吸产物煤气；

再进一步的，解吸产物煤气被送至厂区已有末端烟气脱硫装置的燃烧煤气工段使用。

下述实施方式用于解释描述本说明，而不限定此发明的使用范围和方式。下述实施方案并非本发明唯一实现方式。熟悉本领域的人员在此发明基础上适当修改流程，替换通用性设备，和非创新性工艺改变都应在本发明的保护范围内。

结合实施例和附图，对本发明流程及特征做说明。以下实施例为实施方式中的一种范例。

如附图1所示，本发明提供的一种高炉煤气吸附脱硫的方法及装置，该装置包括高炉煤气由第一物流通道1经高炉11顶部排出后，进入重力除尘器12，形成的粗除尘由第二物流通道2进入干法布袋除尘器13，形成除尘后至第三物流通道3，颗粒物含量为小于5mg/Nm³。第三物流通道3经调压阀组协调控制，一部分通过TRT余压发电装置14进行余压利用，一部分通过调压阀组31，形成至第四物流通道4。在进入脱硫塔组I19或塔组II22前，第四物流通道4的温度为25℃，硫化物总含量为160-220mg/Nm³，其中大部分硫化物以有机硫化物COS和无机硫化物H₂S形式存在。

如附图1所示，塔组I19和塔组II22均有两个状态，所述状态为吸附精脱硫工作状态和热解吸状态。处于吸附精脱硫工作状态的塔组将高炉煤气第四物流通道4吸附脱硫，直至吸附剂饱和。处于热解吸状态的塔组，分为两个阶段，阶段一为吸附剂热解吸，阶段二为热解吸后吸附剂的冷却。

如附图1所示，塔组I19和塔组II22交替工作，分为以下两种工作情况：

情况1，塔组I19处于上述的吸附精脱硫工作状态，塔组II22处于上述的吸附剂热解吸状态。阀组第七流量控制阀、第八流量控制阀、第一流量控制阀、第二流量控制阀29、30、17、18为打开状态，阀组第三流量控制阀、第四流量控制阀、第五流量控制阀、第六流量控制阀25、26、27、28为关闭状态。第四物流通道4经第一流量控制阀17、由塔组I19吸附精脱硫净化、经第二流量控制阀18，形成洁净煤气第五物流通道5。第五物流通道5一部分分流第六物流通道6，第六物流通道6加热后进入塔组II22热解吸；剩余部分分流第九物流通道9，第九物流通道9送至厂区煤气用户。第六物流通道6由输送风机15引入换热器16，蒸汽由蒸汽管道10进入换热器16协助加热，加热至180-280℃后的净煤气由第七物流通道7经第七流量控制阀29、进入塔组II22对吸附剂热解吸、经第八流量控制阀30排出，形成第八物流通道8送至厂区烧结工段使用。

情况2，塔组II22处于上述的吸附精脱硫工作状态，塔组I19处于上述的吸附剂热解吸状态。阀组第三流量控制阀、第四流量控制阀、第五流量控制阀、第六流量控制阀25、26、27、28为打开状态，阀组第七流量控制阀、第八流量控制阀、第一流量控制阀、第二流量控制阀29、30、17、18为关闭状态。第四物流通道4经第三流量控制阀25、由塔组II22吸附精脱硫净化、经第四流量控制阀26，形成洁净煤气至第五物流通道5。第五物流通道5一部分分流第六物流通道6，第六物流通道6加热后进入塔组I19热解吸；剩余部分分流第九物流通道9，第九物流通道9送至厂区煤气用户。第六物流通道6由输送风机15引入换热器16，蒸汽由蒸汽管道10进入换热器16协助加热，加热至180-280℃后的净煤气由第七物流通道7经第五流量控制阀27、进入塔组I19对吸附剂热解吸、经第六流量控制阀28排出，形成第八物流通道8送至厂区烧结工段使用。

上述情况1塔组I19吸附剂饱和时，切换至情况2。待情况2塔组II22吸附饱和时，切换至情况1。循环进行上述两种情况，实现吸附精脱硫生产线不间断运行。

上述的第八物流通道8被送至厂区已有末端烟气脱硫装置的的烧结工段使用。

上述的吸附精脱硫塔，即情况1--塔组I19的塔IA20、塔IB21；情况2--塔组II22的塔IIA23、塔IIB24，所述塔内用于脱硫化物的脱硫剂填料为分子筛、活性氧化铝、沸石中的一种或几种组合。

上述的塔组处于吸附精脱硫工作状态时，即情况1--塔组I19；情况2--塔组II22，进气方式为由下向上。

参照图1，上述塔组内吸附剂填料层分为两层，上层和下层，当塔组处于吸附精脱硫工作状态时，煤气经塔组下方入口通过导流板后，通过吸附剂填料层，由下而上地通过各(吸附剂)填料层。优选地，填料层下层主要成分为分子筛，填料层上层主要成分为改性活性氧化铝。

上述的吸附精脱硫塔IA20、塔IB21、塔IIA22和塔IIB24，所述塔内用于脱硫化物的脱硫剂填料为分子筛、活性氧化铝、沸石中的一种或几种组合，进一步的，即所述(吸附剂)填料层下层成分主要为分子筛、还具有活性氧化铝、沸石；填料层上层成分主要为改性活性氧化铝、还具有分子筛、沸石。

再进一步的，所述的脱硫剂填料为3A型分子筛、4A型分子筛、5A型分子筛、13X型分子筛、RK-29分子筛、RK-29HP分子筛、RK-29II分子筛、SG-731活性氧化铝、RK-33分子筛、AZ-300符合分子筛中的至少一种。

上述的塔组处于热解吸工作状态时，洁净煤气由塔上端、位于填料层上方的解吸气进气口进入塔中，对填料层加热，吸附剂缓慢释放附着在吸附剂上的硫化物。上述硫化物由热解吸煤气携带，从位于塔下端、吸附剂填料层下方的出口排出，形成热解吸产物煤气。

综上以及背景技术所述，现有高炉煤气脱硫工艺为：将高炉煤气中的羰基硫催化水解或氢解为硫化氢，再喷碱液脱除硫化氢。上述工艺缺点为：对高炉煤气反复升降温产生的投入，碱液系统产生投资，催化剂使用对煤气中水分和二氧化碳含量要求苛刻，催化剂易失活等。本发明公开的一种高炉煤气吸附脱硫的方法及装置。本发明工艺明晰，包括以下步骤：高炉煤气除尘，余压利用，塔内吸附脱硫，洁净煤气输送厂区煤气用户，塔内吸附剂热解吸，解吸混合气体输送至厂区已有末端烟气脱硫设备的工段使用。本发明解决了高炉煤气脱硫的问题，尤其是脱除羰基硫，并将总硫化物降至25mg/Nm³以下。并解决了燃烧高炉煤气工段二氧化硫排放超标的问题，省去了原工段所需的多个烟气脱硫装置投资。

Claims (8)

1.一种高炉煤气吸附脱硫的装置，其特征在于：包括重力除尘器(12)、干法布袋除尘器(13)、TRT余压发电装置(14)、调压阀组(31)、吸附精脱硫塔、换热器(16)、输送风机(15)、各阀组及连接管道；

所述吸附精脱硫塔共4个，分为塔组I(19)和塔组II(22)2组，塔组I(19)包括并置的塔IA(20)、塔IB(21)，塔组II(22)包括并置的塔IIA(23)、塔IIB(24)，所述吸附精脱硫塔工作方式为一组处于吸附状态，另一组处于热解吸状态；当塔组处于吸附精脱硫工作状态时，进气方式为由下向上；

所述的阀组包括第一流量控制阀(17)、第二流量控制阀(18)、第三流量控制阀(25)、第四流量控制阀(26)、第五流量控制阀(27)、第六流量控制阀(28)、第七流量控制阀(29)、第八流量控制阀(30)；

所述的连接管道包括第一物流通道(1)、第二物流通道(2)、第三物流通道(3)、第四物流通道(4)、第五物流通道(5)、第六物流通道(6)、第七物流通道(7)、第八物流通道(8)、第九物流通道(9)、蒸汽管道(10)；

所述吸附精脱硫塔进口含有气体均布器，吸附精脱硫塔内设置吸附剂填料层，塔组内吸附剂填料层分为两层，上层和下层；

高炉(11)的输出端依次设置第一物流通道(1)、重力除尘器(12)、第二物流通道(2)、干法布袋除尘器(13)、第三物流通道(3)，第三物流通道(3)的输出端并联设置调压阀组(31)、TRT余压发电装置(14)；调压阀组(31)、TRT余压发电装置(14)输出端连接第四物流通道(4)，第四物流通道(4)的输出端并联设置塔组I(19)、塔组II(22)，塔组I(19)的输入端设置第一流量控制阀(17)、塔组II(22)的输入端设置第三流量控制阀(25)，塔组I(19)、塔组II(22)的输出端均设置第一、第二通道，塔组I(19)、塔组II(22)的第一通道并至第七物流通道(7)，塔组I(19)、塔组II(22)的第二通道并至第五物流通道(5)，塔组I(19)、塔组II(22)的第一通道的输出端分设第五流量控制阀(27)、第七流量控制阀(29)，塔组I(19)、塔组II(22)的第二通道的输出端分设第二流量控制阀(18)、第四流量控制阀(26)，塔组I(19)、塔组II(22)的输出端还设置第三通道，塔组I(19)、塔组II(22)第三通道的输出端分设第六流量控制阀(28)、第八流量控制阀(30)；第七物流通道(7)的输出端设置换热器(16)；第五物流通道(5)的输出端设置第九物流通道(9)，换热器(16)与第九物流通道(9)的输入端之间设置第六物流通道(6)，第六物流通道(6)上设置输送风机(15)；所述的蒸汽管道(10)设置于换热器(16)上。

2.根据权利要求1所述的一种高炉煤气吸附脱硫的装置，其特征在于：所述吸附精脱硫塔塔内用于脱硫化物的脱硫剂填料成分为分子筛、活性氧化铝、沸石中的一种或几种组合。

3.根据权利要求2所述的一种高炉煤气吸附脱硫的装置，其特征在于：所述的脱硫剂填料为3A型分子筛、4A型分子筛、5A型分子筛、13X型分子筛、RK-29分子筛、RK-29HP分子筛、RK-29II分子筛、SG-731活性氧化铝、RK-33分子筛、AZ-300符合分子筛中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的一种高炉煤气吸附脱硫的装置，其特征在于：所述气体均布器为分布在吸附精脱硫塔塔底部低压高炉煤气入口的导流板。

5.一种高炉煤气吸附脱硫的方法，其特征在于，包括如下步骤：

A)、高炉煤气由高炉(11)顶排出，进入重力除尘器(12)除去大颗粒灰尘，重力除尘器(12)排出后，进入干法布袋除尘器(13)，除去较小颗粒灰尘，排出后进入TRT余压发电装置(14)和调压阀组(31)，经余压利用后形成低压高炉煤气，低压高炉煤气进入吸附精脱硫工作塔组I1(9)中吸附精脱硫，形成洁净高炉煤气，输送至厂区煤气用户；

B)、步骤A)运行，当工作塔组I1(9)中吸附剂硫容饱和时，工作塔组I1 (9)进入热解吸状态，低压高炉煤气切入吸附精脱硫工作塔组II(22)吸附精脱硫，形成洁净高炉煤气，输送至厂区煤气用户，当工作塔组II(22)中吸附剂硫容饱和时，工作塔组II(22)进入热解吸状态，低压高炉煤气重新切入热解吸冷却后的吸附精脱硫工作塔组I1(9)净化，形成洁净高炉煤气，如此重复步骤；

按步骤A)、B)运行，洁净高炉煤气的一部分分流做热解吸用，剩余洁净高炉煤气输送至厂区煤气用户；塔组热解吸状态，洁净高炉煤气中分流出一部分煤气形成热解吸用煤气，所述热解吸用煤气经输送风机(15)引入换热器(16)，经蒸汽加热后的产物热解吸洁净煤气进入处于热解吸状态的塔组I1(9)或塔组II(22)，不进入相应的、处于工作状态的塔组II(22)或塔组I1(9)；所述的塔组I1(9)和塔组II(22)，共包括吸附精脱硫塔共4个，分为塔组I(19)和塔组II(22)2组，塔组I(19)包括塔IA(20)、塔IB(21)，塔组II(22)包括塔IIA(23)、塔IIB(24)，所述吸附精脱硫塔工作方式为一组处于吸附状态，另一组处于热解吸状态。

6.根据权利要求5所述的一种高炉煤气吸附脱硫的方法，其特征在于：所述的吸附状态包括以下步骤：

1.)高炉荒煤气由高炉炉顶排出，进入重力除尘器(12)，除去大颗粒灰尘，由重力除尘器(12)排出，进入干法布袋除尘器(13)，除去较小颗粒灰尘，形成高炉煤气；

2.)上述的高炉煤气由干法布袋除尘器(13)排出，进入TRT余压发电装置(14)和调压阀组(31)，经余压利用后，形成低压高炉煤气；

3.)上述的低压高炉煤气进入吸附精脱硫工作塔组I(19)，进入塔IA(20)和塔IB(21)吸附精脱硫，形成洁净高炉煤气；

4.)当工作塔组I(19)中塔IA(20)和塔IB(21)内吸附剂硫容饱和时，工作塔组I(19)进入热解吸状态，低压高炉煤气切入吸附精脱硫工作塔组II(22)，进入塔IIA(23)和塔IIB(24)吸附精脱硫，形成洁净高炉煤气；

5.)当工作塔组II(22)中塔IIA(23)和塔IIB(24)内吸附剂硫容饱和时，工作塔组II(22)进入热解吸状态，低压高炉煤气重新切入热解吸冷却后的吸附精脱硫工作塔组I(19)，低压高炉煤气进入塔IA(20)和塔IB(21)吸附精脱硫，形成洁净高炉煤气，如此重复上述步骤3.)-5.)；

6.)洁净高炉煤气一部分分流做热解吸用，其余洁净高炉煤气输送至厂区煤气用户。

7.根据权利要求5所述的一种高炉煤气吸附脱硫的方法，其特征在于：热解吸包括以下步骤：

a.)洁净高炉煤气中分流出一部分煤气形成热解吸用煤气，所述分流后的热解吸用煤气经输送风机(15)引入换热器(16)，经蒸汽加热后的产物热解吸洁净煤气进入处于热解吸状态的塔组I(19)或塔组II(22)，不进入相应的、处于工作状态的塔组II(22)或塔组I(19)；

b.)热解吸洁净煤气经热解吸状态下塔组I(19)或塔组II(22)，将吸附材料热解吸后，与塔组中脱除吸附的硫化物混合，排出塔IA、IB(20、21)或者塔IIA、IIB(23、24)，形成解吸产物煤气。

8.根据权利要求7所述的一种高炉煤气吸附脱硫的方法，其特征在于：解吸产物煤气被送至厂区已有末端烟气脱硫装置的燃烧煤气工段使用。

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