CN111647445A - 一种高炉煤气一体化干法脱硫的装置及工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高炉煤气一体化干法脱硫的装置及工艺，所述装置包括依次连接的除尘单元、脱硫单元及TRT发电单元；所述脱硫单元包括一体化脱硫塔。本发明提供的一体化脱硫装置在设置过程中可减少对现有高炉煤气处理工艺及设备的影响，实现高炉煤气中硫的资源化，减少TRT发电的损失，为企业节约运行成本。

Description

一种高炉煤气一体化干法脱硫的装置及工艺
技术领域
本发明涉及煤气脱硫领域，具体涉及一种高炉煤气一体化干法脱硫的装置及工艺。
背景技术
环保部印发的《关于推进实施钢铁行业超低排放的意见》要求高炉热风炉尾气SO2＜50mg/m3，若不经过脱硫设施，则SO2超标5-8倍。高炉热风炉的燃料来源为高炉煤气，若在热风炉尾气处进行SO2的脱除，由于脱硫位点多，经济性不高。因此目前研究的热点为高炉煤气中有机硫和H2S的脱除。高炉煤气总硫含量为200-300mg/m3，其中70％以上是COS，25％为H2S，5％为其他有机硫形式。若采用湿法脱硫，需另外添加脱水装置，因为煤气中的水含量会影响高炉煤气的热值。采用干法脱硫装置，不仅能提高脱硫效率，且对目前已有的高炉和热风炉工艺影响很小，是一种很有前景的高炉煤气脱硫工艺。
CN110129102A公开了一种高炉煤气的脱硫工艺，主要为两个相同的填充有分子筛树脂的吸附塔，冷却后的高炉煤气通入到吸附塔A内进行吸附，当吸附塔A出口气体含硫量5mg/m3以上时，将高炉煤气切换通入至吸附塔B内继续进行吸附，同时停止吸附塔A的使用，将一股较小气量的脱硫干净的煤气导出加热后通入到吸附塔A内进行高温脱附再生，高温脱附再生排出的气体再通过含硫化合物的回收过程，再生后的吸附塔A降温备用，再生后的吸附塔A可与吸附塔B交替使用，实现高炉煤气中的含硫化合物的连续化脱除。该工艺催化剂需高温脱附再生，系统能耗较高。
CN110643395A公开了了利用湿法脱硫的工艺系统。但该工艺采用湿法脱硫，体积大且产生废水。
因此针对上述问题，亟需开发一种新的高炉煤气脱硫工艺流程，既能减少对现有工艺的影响，又能提高脱硫效率。
发明内容
鉴于现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种高炉煤气一体化干法脱硫的装置及工艺，本发明提供的一体化干法脱硫装置，在配置过程中可减少对现有配置的影响，保证经济效益的最大化，同时还有提高脱硫的效果，脱硫率高达90％以上。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种高炉煤气一体化干法脱硫的装置，所述装置包括依次连接的除尘单元、脱硫单元及TRT发电单元；
所述脱硫单元包括一体化脱硫塔。
本发明提供的一体化脱硫的装置在设置过程中可减少对现有高炉煤气处理工艺及设备的影响，实现高炉煤气中硫的资源化脱除，减少TRT发电的损失，为企业节约运行成本。
作为本发明优选的技术方案，所述除尘单元包括依次设置的重力除尘器和布袋除尘器。
优选地，所述TRT发电单元包括TRT余压发电装置。
作为本发明优选的技术方案，所述一体化脱硫塔内设有移动床。
优选地，所述一体化脱硫塔的高径比为3-7，例如可以是3、4、5、6或7等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述一体化脱硫塔的进气口位于顶部。
优选地，所述一体化脱硫塔的出气口位于底部。
优选地，所述脱硫单元还包括再生塔。
优选地，所述一体化脱硫塔的脱硫剂出口和所述再生塔的脱硫剂进行相连接。
优选地，所述再生塔的再生脱硫剂出口和所述一体化脱硫塔的脱硫剂进行相连接。
本发明中，干法一体化脱硫塔可同时脱除高炉煤气中的HCl和HCN，减缓TRT余压发电装置的叶片腐蚀性。
第二方面，一种高炉煤气一体化干法脱硫工艺，所述工艺包括：所述高炉煤气依次经除尘及脱硫得到脱硫煤气；
本发明针对高炉煤气气量大、压力高、含水量多成分复杂的特点，开发了一种高炉煤气干法脱硫工艺及装置，可同时脱除煤气中的COS和H2S，同时协同脱除HCl和水蒸气，大大降低了TRT机组中叶片的腐蚀情况，同时减少工艺所带来的影响。
其中，所述脱硫煤气经TRT发电后再次利用。
作为本发明优选的技术方案，所述除尘包括依次进行的重力除尘和布袋除尘。
作为本发明优选的技术方案，所述除尘后的煤气的含尘量＜5mg/m3，例如可以是4.5mg/m3、4mg/m3、3.5mg/m3、3mg/m3、2.5mg/m3、2mg/m3、1.5mg/m3或1mg/m3等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述除尘后煤气的温度为120-140℃，例如可以是120℃、125℃、130℃、135℃或140℃等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，所述脱硫的脱硫剂包括分子筛、活性炭、ZnO、Fe2O3或类水滑石中的1种或至少2种的组合。
所述组合可以是分子筛和活性炭的组合，ZnO和Fe2O3的组合或水滑石和分子筛的组合等，但不限于所列举的组合，该范围内其他未列举的组合同样适用。
优选地，所述脱硫中一体化脱硫塔的高径比为3-7，例如可以是3、4、5、6或7等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述脱硫中脱硫剂的移动速度为0.015-0.03m/h，例如可以是0.015m/h、0.016m/h、0.017m/h、0.018m/h、0.019m/h、0.02m/h、0.022m/h、0.024m/h、0.026m/h、0.028m/h或0.03m/h等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，所述脱硫的温度为80-150℃，例如可以是80℃、85℃、90℃、95℃、100℃、105℃、110℃、115℃、120℃、125℃、130℃、135℃、140℃、145℃或150℃等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述脱硫的压力为120-250kPa，例如可以是120kPa、130kPa、140kPa、150kPa、160kPa、170kPa、180kPa、190kPa、200kPa、210kPa、220kPa、230kPa、240kPa或250kPa等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述脱硫后煤气中的总硫含量＜20mg/m3，例如可以是18mg/m3、16mg/m3、14mg/m3、12mg/m3、10mg/m3、8mg/m3、6mg/m3或4mg/m3等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所脱硫煤气经TRT发电处理后的温度为45-55℃，例如可以是45℃、46℃、47℃、48℃、49℃、50℃、51℃、52℃、53℃、54℃或55℃等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，对所述脱硫中的脱硫剂进行再生。
优选地，所述再生的温度为250-600℃，例如可以是250℃、300℃、350℃、400℃、450℃、500℃、550℃或600℃等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述再生的在保护气氛下进行。
优选地，所述保护气氛包括氮气和/或惰性气体。
作为本发明优选的技术方案，所述工艺包括：所述高炉煤气依次经除尘及脱硫得到脱硫煤气；
其中，所述脱硫煤气经TRT发电后再次利用；所述除尘包括依次进行的重力除尘和布袋除尘；所述除尘后的煤气的含尘量＜5mg/m3；所述除尘后煤气的温度为120-140℃；所述脱硫的脱硫剂包括分子筛、活性炭、ZnO、Fe2O3或类水滑石中的1种或至少2种的组合；所述脱硫中一体化脱硫塔的高径比为3-7；所述脱硫中脱硫剂的移动速度为0.015-0.03m/h；所述脱硫的温度为80-150℃；所述脱硫的压力为120-250kPa；所述脱硫后煤气中的总硫含量＜20mg/m3；所脱硫煤气经TRT发电处理后的温度为45-55℃；对所述脱硫中的脱硫剂进行再生；所述再生的温度为250-600℃；所述再生在保护气氛下进行；所述保护气氛包括氮气和/或惰性气体。
本发明中，再生塔采用热再生方式，通过升温脱附含硫物质，实现脱硫剂的再循环。吸附饱和后的脱硫剂通过振动筛从再生塔上端进入再生塔，塔内温度升至250-600℃，再生塔分为再生段和冷却段，再生段完成脱硫剂的再生，脱附的含硫气体自再生段后通入后续处理单元，而脱硫剂自再生段进入冷却段冷却至150℃左右后进入干法一体化脱硫塔进行循环再利用。其中，再生塔分为两段，上半部分温度从150到250-600℃，完成脱硫剂的再生，解吸的含硫气体从再生段尾部进入下一单元，脱硫剂进入再生塔下段即冷却段，冷却段温度为250-600℃到150℃，采用风冷形式，冷却后的脱硫剂通过振动筛和卸料阀进入干法一体化脱硫塔。干法一体化脱硫塔和再生塔均设置储料仓。
本发明针对高炉煤气气量大、压力高、成分复杂的特点，开发了一种高炉煤气脱硫工艺及装置，可同时脱除煤气中的COS和H2S，同时协同脱除HCl，大大降低了TRT机组中叶片的腐蚀情况。高径比是影响脱硫效率和反应塔压降的重要因素，高径比的合理范围为3-7，若高径比过高，则反应塔压降过大，导致TRT余压发电效率降低，影响发电的经济性，若高径比过低，则煤气与催化剂的接触时间不足，导致脱硫效率下降。同时，如果脱硫剂的移动速度移动速度过小，那么吸附饱和的脱硫剂循环不及时会降低脱硫效率，如果移动速度过快，那么由于脱硫剂移动过程中有一些磨损，导致脱硫会带出一些粉尘，而且移动过快压降也会变大，影响TRT的发电效率。因此本发明中，通过高径比和脱硫剂的移动速度及工艺顺序的特定耦合实现了高效的脱硫和发电。
与现有技术方案相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明提供的一体化脱硫装置在设置过程中可减少对现有高炉煤气处理工艺及设备的影响，实现高炉煤气中硫的资源化，减少TRT发电的损失，为企业节约运行成本。
(2)本发明针对高炉煤气气量大、压力高、成分复杂的特点，开发了一种高炉煤气脱硫工艺及装置，可同时脱除煤气中的COS和H2S，同时协同脱除HCl，大大降低了TRT机组中叶片的腐蚀情况。
附图说明
图1是本发明实施例1提供的一种高炉煤气一体化干法脱硫的装置的示意图。
图中：1-重力除尘器，2-布袋除尘器，3-一体化脱硫塔，4-TRT发电单元，5-再生塔，实线箭头为煤气的流向，虚线箭头为脱硫剂的流向。
下面对本发明进一步详细说明。但下述的实例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。
具体实施方式
为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，本发明的典型但非限制性的实施例如下：
实施例1
本实施例提供了一种高炉煤气一体化干法脱硫的装置，如图1所示，所述装置包括依次连接的除尘单元、脱硫单元及TRT发电单元4；
所述脱硫单元包括一体化脱硫塔3；
所述一体化脱硫塔3内设有移动床；
所述一体化脱硫塔3的高径比为5；
所述一体化脱硫塔3的进气口位于顶部；
所述一体化脱硫塔3的出气口位于底部；
所述脱硫单元还包括再生塔5；
所述一体化脱硫塔3的脱硫剂出口和所述再生塔5的脱硫剂进行相连接；
所述再生塔5的再生脱硫剂出口和所述一体化脱硫塔3的脱硫剂进行相连接。
所述除尘单元包括依次设置的重力除尘器1和布袋除尘器2；
所述TRT发电单元4包括TRT余压发电装置。
实施例2
本实施例中的高炉煤气包括：一氧化碳25％、二氧化碳15％、氢气约3％、氮气50％、烃类0.4％及少量的硫化物。高炉煤气的总硫含量约为250mg/m3，其中COS 200mg/m3，H2S 75mg/m3
本实施例提供了一种高炉煤气一体化干法脱硫的工艺，所述工艺包括：所述高炉煤气依次经除尘及脱硫得到脱硫煤气；
其中，所述脱硫煤气经TRT发电后再次利用；所述除尘包括依次进行的重力除尘和布袋除尘；所述除尘后的煤气的含尘量为4mg/m3；所述除尘后煤气的温度为130℃；所述脱硫的脱硫剂为分子筛；所述脱硫中一体化脱硫塔的高径比为7；所述脱硫中脱硫剂的移动速度为0.018m/h所述脱硫的温度为120℃；所述脱硫的压力为220kPa；所述脱硫后煤气中的总硫含量为10mg/m3；所脱硫煤气经TRT发电处理后的温度为50℃；对所述脱硫中的脱硫剂进行再生；所述再生的温度为400℃；所述再生的在保护气氛下进行；所述保护气氛为氮气。
高炉煤气的脱硫率为95％，TRT发电的效率为30％。
实施例3
本实施例中的高炉煤气包括：一氧化碳25％、二氧化碳15％、氢气约3％、氮气50％、烃类0.4％及少量的硫化物。高炉煤气的总硫含量约为250mg/m3，其中COS 200mg/m3，H2S 75mg/m3
本实施例提供了一种高炉煤气一体化干法脱硫的工艺，所述工艺包括：所述高炉煤气依次经除尘及脱硫得到脱硫煤气；
其中，所述脱硫煤气经TRT发电后再次利用；所述除尘包括依次进行的重力除尘和布袋除尘；所述除尘后的煤气的含尘量为2mg/m3；所述除尘后煤气的温度为120℃；所述脱硫的脱硫剂为ZnO；所述脱硫中一体化脱硫塔的高径比为5；所述脱硫中脱硫剂的移动速度为0.016m/h；所述脱硫的温度为150℃；所述脱硫的压力为130kPa；所述脱硫后煤气中的总硫含量为7mg/m3；所脱硫煤气经TRT发电处理后的温度为45℃；对所述脱硫中的脱硫剂进行再生；所述再生的温度为270℃；所述再生的在保护气氛下进行；所述保护气氛为氩气。
高炉煤气的脱硫率为91％，TRT发电的效率为30％。
实施例4
本实施例中的高炉煤气包括：一氧化碳25％、二氧化碳15％、氢气约3％、氮气50％、烃类0.4％及少量的硫化物。高炉煤气的总硫含量约为250mg/m3，其中COS 200mg/m3，H2S 75mg/m3
本实施例提供了一种高炉煤气一体化干法脱硫的工艺，所述工艺包括：所述高炉煤气依次经除尘及脱硫得到脱硫煤气；
其中，所述脱硫煤气经TRT发电后再次利用；所述除尘包括依次进行的重力除尘和布袋除尘；所述除尘后的煤气的含尘量为1mg/m3；所述除尘后煤气的温度为140℃；所述脱硫的脱硫剂为类水滑石；所述脱硫中一体化脱硫塔的高径比为3；所述脱硫中脱硫剂的移动速度为0.02m/h；所述脱硫的温度为87℃；所述脱硫的压力为237kPa；所述脱硫后煤气中的总硫含量为7mg/m3；所脱硫煤气经TRT发电处理后的温度为53℃；对所述脱硫中的脱硫剂进行再生；所述再生的温度为570℃；所述再生的在保护气氛下进行；所述保护气氛包括氮气和/或惰性气体。
高炉煤气的脱硫率为88％，TRT发电的效率为32％。
对比例1
与实施例2的区别仅在于除尘后直接进行TRT发电然后脱硫，高炉煤气的脱硫率为68％，TRT发电的效率为32％。一体化脱硫于TRT余压发电之后，由于温度仅剩53℃，催化剂活性不高。
对比例2
与实施例2的区别仅在于所述脱硫中一体化脱硫塔的高径比为1；高炉煤气的脱硫率为70％，TRT发电的效率为32％。
对比例3
与实施例2的区别仅在于所述脱硫中一体化脱硫塔的高径比为10；高炉煤气的脱硫率为95％，TRT发电的效率为15％。
对比例3
与实施例2的区别仅在于所述脱硫中脱硫剂的移动速度为0.005m/h；高炉煤气的脱硫率为78％，TRT发电的效率为32％。
对比例4
与实施例2的区别仅在于所述脱硫中脱硫剂的移动速度为0.05m/h；高炉煤气的脱硫率为95％，TRT发电的效率为15％。
通过上述实施例和对比例的结果可知，本发明提供的一体化脱硫装置在设置过程中可减少对现有高炉煤气处理工艺及设备的影响，实现高炉煤气中硫的资源化，减少TRT发电的损失，为企业节约运行成本；本发明针对高炉煤气气量大、压力高、成分复杂的特点，开发了一种高炉煤气脱硫工艺及装置，可同时脱除煤气中的COS和H2S，同时协同脱除HCl，大大降低了TRT机组中叶片的腐蚀情况。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细结构特征，但本发明并不局限于上述详细结构特征，即不意味着本发明必须依赖上述详细结构特征才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用部件的等效替换以及辅助部件的增加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种高炉煤气一体化干法脱硫的装置，其特征在于，所述装置包括依次连接的除尘单元、脱硫单元及TRT发电单元；
所述脱硫单元包括一体化脱硫塔。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述除尘单元包括依次设置的重力除尘器和布袋除尘器；
优选地，所述TRT发电单元包括TRT余压发电装置。
3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述一体化脱硫塔内设有移动床；
优选地，所述一体化脱硫塔的高径比为3-7；
优选地，所述一体化脱硫塔的进气口位于顶部；
优选地，所述一体化脱硫塔的出气口位于底部；
优选地，所述脱硫单元还包括再生塔；
优选地，所述一体化脱硫塔的脱硫剂出口和所述再生塔的脱硫剂进行相连接；
优选地，所述再生塔的再生脱硫剂出口和所述一体化脱硫塔的脱硫剂进行相连接。
4.一种高炉煤气一体化干法脱硫工艺，其特征在于，所述工艺包括：所述高炉煤气依次经除尘及脱硫得到脱硫煤气；
其中，所述脱硫煤气经TRT发电后再次利用。
5.如权利要求4所述的工艺，其特征在于，所述除尘包括依次进行的重力除尘和布袋除尘。
6.如权利要求4或5所述的工艺，其特征在于，所述除尘后的煤气的含尘量＜5mg/m3；
优选地，所述除尘后煤气的温度为120-140℃。
7.如权利要求4-6任一项所述的工艺，其特征在于，所述脱硫的脱硫剂包括分子筛、活性炭、ZnO、Fe2O3或类水滑石中的1种或至少2种的组合；
优选地，所述脱硫中一体化脱硫塔的高径比为3-7；
优选地，所述脱硫中脱硫剂的移动速度为0.015-0.03m/h。
8.如权利要求4-7任一项所述的工艺，其特征在于，所述脱硫的温度为80-150℃；
优选地，所述脱硫的压力为120-250kPa；
优选地，所述脱硫后煤气中的总硫含量＜20mg/m3；
优选地，所脱硫煤气经TRT发电处理后的温度为45-55℃。
9.如权利要求7或8所述的工艺，其特征在于，对所述脱硫中的脱硫剂进行再生；
优选地，所述再生的温度为250-600℃；
优选地，所述再生在保护气氛下进行；
优选地，所述保护气氛包括氮气和/或惰性气体。
10.如权利要求4-9任一项所述的工艺，其特征在于，所述工艺包括：所述高炉煤气依次经除尘及脱硫得到脱硫煤气；
其中，所述脱硫煤气经TRT发电后再次利用；所述除尘包括依次进行的重力除尘和布袋除尘；所述除尘后的煤气的含尘量＜5mg/m3；所述除尘后煤气的温度为120-140℃；所述脱硫的脱硫剂包括分子筛、活性炭、ZnO、Fe2O3或类水滑石中的1种或至少2种的组合；所述脱硫中一体化脱硫塔的高径比为3-7；所述脱硫中脱硫剂的移动速度为0.015-0.03m/h；所述脱硫的温度为80-150℃；所述脱硫的压力为120-250kPa；所述脱硫后煤气中的总硫含量＜20mg/m3；所脱硫煤气经TRT发电处理后的温度为45-55℃；对所述脱硫中的脱硫剂进行再生；所述再生的温度为250-600℃；所述再生在保护气氛下进行；所述保护气氛包括氮气和/或惰性气体。
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