CN111732976B - 一种高炉煤气脱硫方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明属于大气净化环境保护领域,具体涉及一种高炉煤气脱硫方法及系统。本发明提供的高炉煤气脱硫方法包括以下步骤:将高炉煤气进行脱氧处理,得到脱氧处理后的原料气;将脱氧处理后的原料气在水解剂的作用下进行水解处理,得到水解处理后的原料气;水解处理后的原料气经过吸附剂的吸附处理,得到脱硫后的高炉煤气。本发明提供的高炉煤气脱硫方法,有效解决了现有高炉煤气脱硫工艺对高炉煤气直接进行水解易造成水解剂中毒,进而影响脱硫工艺进程和脱硫效果的缺陷,大大延长了水解剂的使用寿命。

Description

一种高炉煤气脱硫方法及系统
技术领域
本发明属于大气净化环境保护领域,具体涉及一种高炉煤气脱硫方法及系统。
背景技术
高炉煤气中含有一氧化碳、氢气、甲烷等可燃性气体,其中一氧化碳的体积含量大约为28%,氢气的体积含量大约为1%,甲烷的体积含量大约为0.5%。此外,高炉煤气中还含有大约1%的氧气。在实际生产应用过程中,高炉煤气一般利用余压透平发电装置(TRT)回收高炉煤气的压力能和热能,获得的低温低压的高炉煤气通常以燃料的方式送往热风炉、加热炉、焦炉、锅炉、燃气机组进行燃烧使用。然而高炉煤气中除了上述气体外,还存在COS(羰基硫)、CS2、H2S等硫化物,在这些硫化物中其中主要成分是COS,总硫浓度一般达到200mgS/Nm3以上。这些硫化物如果不加限制会以SO2的形式排放到空气中,进而造成大量的酸雨形成。随着人们环保意识的增加,对硫的排放限值也日益严格,每个使用高炉煤气的终端都建立起庞大的烟气脱硫装置。如此分散的脱硫装置不但大大浪费有限的钢厂空间,而且烟气脱硫的成本及二次污染也日益突显出来。因此,对高炉煤气采取源头脱硫成为一种理想的处理硫物种的方法。
现有技术CN110218590A公开了一种高炉煤气脱硫方法及系统,其中所述高炉煤气脱硫方法包括如下步骤:1)将经过压缩的原料气通入水解塔中进行COS水解,生成含硫化氢的混合气体;2)将所述含硫化氢的混合气体通入变压吸附提纯二氧化碳装置中进行粗脱硫,得到粗脱硫气体并对吸附了二氧化碳及硫化氢的吸附剂进行吸附剂解吸;3)将所述粗脱硫气体通入精脱硫塔中进行精脱硫,得到精脱硫气体;4)将所述精脱硫气体通入变压吸附提纯一氧化碳工段,提纯一氧化碳得到脱硫高炉煤气。然而在实际生产应用过程中,水解塔中的水解剂一般采用焦炉煤气水解剂,但是高炉煤气中的氧含量远远高于焦炉煤气中氧含量(约3倍以上),过高的氧含量易造成水解塔中的水解剂氧中毒,进而需频繁更换水解剂,影响脱硫工艺进程和脱硫效果。
发明内容
因此,本发明要解决的技术问题是现有高炉煤气脱硫工艺对高炉煤气直接进行水解易造成水解剂中毒,进而影响脱硫工艺进程和脱硫效果的缺陷,从而提供一种高炉煤气脱硫方法及系统。
为此,本发明采取的技术方案为,
一种高炉煤气脱硫方法,包括以下步骤:
1)将高炉煤气进行脱氧处理,得到脱氧处理后的原料气;
2)将脱氧处理后的原料气在水解剂的作用下进行水解处理,得到水解处理后的原料气;
3)水解处理后的原料气经过吸附剂的吸附处理,得到脱硫后的高炉煤气。
优选的,步骤1)中所述脱氧处理包括如下步骤:将高炉煤气依次通过不同温度的第一脱氧区、第二脱氧区、第三脱氧区,以对高炉煤气进行脱氧处理。
优选的,所述第一脱氧区的温度为40-80℃,所述第二脱氧区的温度为60-100℃,所述第三脱氧区的温度为80-120℃。
优选的,所述第一脱氧区、第二脱氧区和第三脱氧区内填充脱氧剂,所述脱氧剂选自贵金属脱氧剂、非贵金属钴钼硫型脱氧剂中的至少一种;
优选的,所述贵金属脱氧剂为负载型贵金属脱氧剂,所述负载型贵金属脱氧剂中活性成分选自金、铂、钯、钌中的一种或多种,载体为氧化物载体或陶瓷载体;
优选的,所述氧化物载体选自氧化铝、氧化硅、氧化镁、氧化钛、氧化锆、氧化铈中的一种或多种。
优选的,所述非贵金属钴钼硫型脱氧剂中活性成分选自CoMo2S、CoMo3S、CoMo4S中的一种或多种;载体为氧化铝。
优选的,所述第一脱氧区内填充非贵金属钴钼硫型脱氧剂,所述第二脱氧区内填充负载型贵金属脱氧剂,所述第三脱氧区填充非贵金属钴钼硫型脱氧剂。
优选的,所述第一脱氧区、第二脱氧区和第三脱氧区沿高炉煤气的通入方向设置于脱氧装置内,所述脱氧装置至少为2个。
优选的,步骤1)中所述高炉煤气通入两个并联设置的脱氧装置进行脱氧处理。
优选的,步骤3)中所述吸附剂填充于吸附装置内,所述水解处理后的原料气通入两个并联设置的吸附装置进行吸附处理,得到脱硫后的高炉煤气。
优选的,还包括利用脱硫后的高炉煤气对脱氧剂和吸附剂进行再生的步骤。所述再生步骤是将脱硫后的高炉煤气以500-600h-1的空速依次与需要再生的脱氧剂和需要再生的吸附剂接触实现的。
优选的,步骤1)中,所述高炉煤气的温度为40-80℃,所述脱氧处理后的原料气中氧气的体积含量小于0.01%;
优选的,在对脱氧剂和吸附剂进行再生时,需将脱硫后的高炉煤气加热至180-200℃。
本发明所述脱氧处理是将高炉煤气与脱氧剂接触时实现的,所述高炉煤气与脱氧剂接触时的空速为500-600h-1;所述水解处理是将脱氧处理后的原料气与水解剂接触时实现的,所述脱氧处理后的原料气与水解剂接触时的空速为500-600h-1;所述吸附处理是将水解处理后的原料气与吸附剂接触时实现的,所述水解处理后的原料气与吸附剂接触时的空速为500-600h-1
所述的水解剂为负载型水解剂,所述负载型水解剂的活性成分选自氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、草酸钠、草酸钾、硫酸钠、硫酸钾中的一种或多种,载体选自氮化碳、氧化铝、氧化硅、氧化镁、氧化钛、氧化锆、氧化铈中的一种或多种;
所述吸附剂为负载型吸附剂,所述负载型吸附剂的活性成分选自氧化铁、氧化钴、氧化镍、氧化铜中的一种或多种,载体选自改性铝土矿、氮化碳、氧化铝、氧化硅、氧化镁、氧化钛、氧化锆、氧化铈中的一种或多种。
本发明还提供一种高炉煤气脱硫系统,包括,
脱氧装置,具有脱氧进气口和脱氧出气口,
水解装置,具有水解进气口和水解出气口,所述脱氧装置的脱氧出气口与所述水解装置的水解进气口连接,
吸附装置,具有吸附进气口和吸附出气口,所述吸附装置的吸附进气口与所述水解装置的水解出气口连接。
可选的,所述脱氧装置包括沿脱氧装置轴向方向依次设置的第一脱氧单元、第二脱氧单元和第三脱氧单元。
优选的,所述第一脱氧单元的厚度占所述第一脱氧单元、第二脱氧单元、第三脱氧单元总厚度的25%。
所述第二脱氧单元的厚度占所述第一脱氧单元、第二脱氧单元、第三脱氧单元总厚度的50%。
所述第三脱氧单元的厚度占所述第一脱氧单元、第二脱氧单元、第三脱氧单元总厚度的25%。
可选的,包括至少2个并联设置的脱氧装置,以及至少2个并联设置的吸附装置,还包括,
换热装置,具有换热进气口和换热出气口,
所述脱氧装置还具有脱氧再生进气口和脱氧再生出气口,所述换热装置的换热进气口和所述吸附装置的吸附出气口连接,所述换热装置的换热出气口与所述脱氧装置的脱氧再生进气口连接;
所述吸附装置还具有吸附再生进气口和吸附再生出气口,所述吸附装置的吸附再生进气口与所述脱氧装置的脱氧再生出气口连接。
本发明技术方案,具有如下优点:
1、本发明提供的高炉煤气脱硫方法,通过在高炉煤气水解前对高炉煤气进行脱氧处理,有效解决了现有高炉煤气脱硫工艺对高炉煤气直接进行水解易造成水解剂中毒,进而影响脱硫工艺进程和脱硫效果的缺陷,大大延长了水解剂的使用寿命;同时本发明通过脱氧步骤、水解步骤、吸附步骤,几种步骤相互配合对高炉煤气进行源头脱硫,使高炉煤气用户无需再使用脱硫设备,使硫的排放得到集中处理,实现了高炉煤气燃烧后达标直接排放的目的。
2、本发明提供的高炉煤气脱硫方法,进一步的,步骤1)中所述脱氧处理包括如下步骤:将高炉煤气依次通过不同温度的第一脱氧区、第二脱氧区、第三脱氧区,以对高炉煤气进行脱氧处理。本发明通过将高炉煤气依次通过不同温度的第一脱氧区、第二脱氧区、第三脱氧区可大大提高对高炉煤气的除氧效果,同时通过该特定步骤的处理,与后续的水解步骤、吸附步骤相互配合,大大提高了高炉煤气的脱硫效果。优选的,所述第一脱氧区的温度为40-80℃,所述第二脱氧区的温度为60-100℃,所述第三脱氧区的温度为80-120℃,本发明在对高炉煤气除氧过程中,通过将高炉煤气依次通过上述特定温度的脱氧区,可有效提高高炉煤气的脱硫效率。
3、本发明提供的高炉煤气脱硫方法,进一步的,所述第一脱氧区内填充非贵金属钴钼硫型脱氧剂,所述第二脱氧区内填充负载型贵金属脱氧剂,所述第三脱氧区填充非贵金属钴钼硫型脱氧剂。本发明通过在第一脱氧区内填充非贵金属钴钼硫型脱氧剂,第二脱氧区内填充负载型贵金属脱氧剂,第三脱氧区填充非贵金属钴钼硫型脱氧剂,高炉煤气依次通过特定温度,并装载有特定脱氧剂的三个脱氧区,经检测,在大大降低高炉煤气含氧量的同时还可有效提高高炉煤气的脱硫效果。
4、本发明提供的高炉煤气脱硫系统,包括,脱氧装置,具有脱氧进气口和脱氧出气口,水解装置,具有水解进气口和水解出气口,所述脱氧装置的脱氧出气口与所述水解装置的水解进气口连接,吸附装置,具有吸附进气口和吸附出气口,所述吸附装置的吸附进气口与所述水解装置的水解出气口连接。本发明通过将高炉煤气通过上述特定连接顺序的脱氧装置、水解装置和吸附装置,可有效提高高炉煤气的脱硫效率,同时采用将脱氧装置前置,在高炉煤气进行水解前即除去氧气,有效解决了现有高炉煤气脱硫工艺对高炉煤气直接进行水解易造成水解剂中毒,进而影响脱硫工艺进程和脱硫效果的缺陷,大大延长了水解剂的使用寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施方式,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明高炉煤气脱硫系统示意图;
图2是本发明第一脱氧装置结构示意图。
其中附图标记表示为:
1、第一脱氧装置;2、第二脱氧装置;3、水解装置;4、第一吸附装置;5、第二吸附装置;6、换热装置;7、脱氧进气口;8、脱氧出气口;9、水解进气口;10、水解出气口;11、吸附进气口;12、吸附出气口;13、换热进气口;14、换热出气口;15、脱氧再生进气口;16、脱氧再生出气口;17、吸附再生进气口;18、吸附再生出气口;19、阀门;20、第一脱氧单元;21、第二脱氧单元;22、第三脱氧单元。
具体实施方式
下面对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外,下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
实施例1
如图1所示,本发明提供一种高炉煤气脱硫系统,包括,
脱氧装置,具有脱氧进气口7和脱氧出气口8,
水解装置3,具有水解进气口9和水解出气口10,所述脱氧装置的脱氧出气口8与所述水解装置3的水解进气口9连接,
吸附装置,具有吸附进气口11和吸附出气口12,所述吸附装置的吸附进气口11与所述水解装置3的水解出气口10连接。
所述脱氧装置可为脱氧塔,所述水解装置3可为水解塔,所述吸附装置可为吸附塔。通过上述设置,高炉煤气从脱氧装置的脱氧进气口7进入,并在脱氧装置中进行脱氧,得到脱氧处理后的原料气,然后将脱氧处理后的原料气通入水解装置3,并在水解装置3中进行水解,将高炉煤气中的有机硫COS转换为硫化氢,得到水解处理后的原料气,水解处理后的原料气通入吸附装置,硫化氢在吸附装置中被吸附,从而实现对水解处理后的原料气进行脱硫,得到脱硫后的高炉煤气。可选的,由脱氧装置的脱氧进气口7进入的高炉煤气的温度为50-80℃,脱氧处理后的原料气中氧气体积含量为小于0.01%。本发明通过将高炉煤气通过上述特定连接顺序的脱氧装置、水解装置和吸附装置,可有效提高高炉煤气的脱硫效率,同时采用将脱氧装置前置,在高炉煤气进行水解前即除去氧气,有效解决了现有高炉煤气脱硫工艺对高炉煤气直接进行水解易造成水解剂中毒,进而影响脱硫工艺进程和脱硫效果的缺陷,大大延长了水解剂的使用寿命。
在一可选实施例中,如图2所示,所述脱氧装置包括沿脱氧装置轴向方向依次设置的第一脱氧单元20(第一脱氧区)、第二脱氧单元21(第二脱氧区)和第三脱氧单元22(第三脱氧区);可选的,所述第一脱氧单元20靠近所述脱氧进气口7设置于脱氧装置内,所述第三脱氧单元22靠近所述脱氧出气口8设置于脱氧装置内,所述第二脱氧单元21设置于第一脱氧单元20和第三脱氧单元22之间。可选的,所述脱氧装置内填充脱氧剂,所述脱氧剂分为三层,每层脱氧剂可相同,也可不同。可选的,所述第一脱氧单元20为非贵金属钴钼硫型脱氧剂层,填充非贵金属钴钼硫型脱氧剂;所述第二脱氧单元21为负载型贵金属脱氧剂层,填充负载型贵金属脱氧剂;所述第三脱氧单元22为非贵金属钴钼硫型脱氧剂层,填充非贵金属钴钼硫型脱氧剂。可选的,所述第一脱氧单元20的温度为40-80℃,所述第二脱氧单元21的温度为60-100℃,所述第三脱氧单元22的温度为80-120℃。在本发明中,高炉煤气依次通过第一脱氧单元20、第二脱氧单元21和第三脱氧单元22,并与水解装置3、吸附装置相互配合可有效提高高炉煤气的脱硫效率。
本发明不对脱氧单元的厚度做具体限定,在本发明中,所述厚度为沿装置的轴向方向的厚度。在一可选实施例中,所述第一脱氧单元20的厚度占所述第一脱氧单元20、第二脱氧单元21、第三脱氧单元22总厚度的25%。所述第二脱氧单元21的厚度占所述第一脱氧单元20、第二脱氧单元21、第三脱氧单元22总厚度的50%。所述第三脱氧单元22的厚度占所述第一脱氧单元20、第二脱氧单元21、第三脱氧单元22总厚度的25%。本发明通过限定脱氧单元的厚度,与脱氧单元的温度、内置的脱氧剂共同作用,可进一步提高脱氧效率和脱硫效率。可选的,所述脱氧剂沿装置的轴向方向的厚度为0.2-1.5m,所述水解剂沿装置的轴向方向的厚度为0.2-1.5m;所述吸附剂沿装置的轴向方向的厚度为0.2-1.5m。
在一可选实施例中,包括至少2个并联设置的脱氧装置,以及至少2个并联设置的吸附装置。可选的,包括2个并联设置的脱氧装置,以及2个并联设置的吸附装置,在实际工作中,可通过脱氧装置的进气口或出气口附近的阀门19控制高炉煤气通过一个脱氧装置或者通过两个脱氧装置;相似的,可通过吸附装置的进气口或出气口附近的阀门控制高炉煤气通过一个吸附装置或者通过两个吸附装置。可选的,2个并联设置的脱氧装置可为第一脱氧装置1和第二脱氧装置2,2个并联设置的吸附装置可为第一吸附装置4和第二吸附装置5,高炉煤气从第一脱氧装置1和/或第二脱氧装置2的脱氧进气口7分别进入对应的脱氧装置,然后在第一脱氧装置1和/或第二脱氧装置2内进行脱氧,经过脱氧处理的原料气从第一脱氧装置1和/或第二脱氧装置2的脱氧出气口排出,当经过脱氧处理的原料气从第一脱氧装置1和第二脱氧装置2的脱氧出气口排出时,两部分原料气合并,形成总的原料气,该原料气从水解装置3的水解进气口9进入水解装置3,并在水解装置3中进行水解,将高炉煤气中的有机硫COS转换为硫化氢,得到水解处理后的原料气,水解处理后的原料气从第一吸附装置4和/或第二吸附装置5的吸附进气口分别进入对应的吸附装置,然后在第一吸附装置4和/或第二吸附装置5中原料气中的硫化氢被吸附从而实现对水解处理后的原料气进行脱硫,得到脱硫后的干净高炉煤气,脱硫后的干净高炉煤气可进入后续的使用工段。
在一可选实施例中,还包括,换热装置6(可为换热器),具有换热进气口13和换热出气口14,所述脱氧装置还具有脱氧再生进气口15和脱氧再生出气口16,所述换热装置6的换热进气口13和所述吸附装置的吸附出气口12连接,所述换热装置6的换热出气口14与所述脱氧装置的脱氧再生进气口15连接;所述吸附装置还具有吸附再生进气口17和吸附再生出气口18,所述吸附装置的吸附再生进气口17与所述脱氧装置的脱氧再生出气口16连接。当脱氧装置内脱氧剂的脱氧能力下降时,或者吸附装置内吸附剂吸附硫化氢达到饱和时,可对脱氧装置内脱氧剂和吸附装置内的吸附剂进行再生,例如,将部分脱硫后的干净高炉煤气通过气泵的输送,使之从换热装置6的换热进气口13进入换热装置6,以对干净高炉煤气进行加热提温到180-200℃,经过加热提温的干净高炉煤气从换热装置6的换热出气口14排出,由脱氧装置的脱氧再生进气口15进入脱氧装置,利用高炉煤气中的还原性气氛(如氢气、一氧化碳等)对脱氧剂进行还原再生,然后由脱氧装置的脱氧再生出气口16排出,经由吸附装置的吸附再生进气口17进入吸附装置,利用高炉煤气中的还原性气氛(如氢气、一氧化碳等)对吸附剂进行再生,然后由吸附装置的吸附再生出气口18排出,排出的高炉煤气含有高浓度的含硫物质,可输送到烟气处理系统集中处理。
在实际工作中,可通过脱氧装置的进气口或出气口附近的阀门19控制高炉煤气通过一个脱氧装置或者通过两个脱氧装置;相似的,可通过吸附装置的进气口或出气口附近的阀门控制高炉煤气通过一个吸附装置或者通过两个吸附装置。在一可选实施例中,将部分脱硫后的干净高炉煤气通过气泵的输送,使之从换热装置6的换热进气口13进入换热装置6,以对干净高炉煤气进行加热提温,经过加热提温的干净高炉煤气从换热装置6的换热出气口14排出,由第一脱氧装置1或第二脱氧装置2的脱氧再生进气口15进入对应脱氧装置,利用高炉煤气中的还原性气氛(如氢气、一氧化碳等)对脱氧剂进行还原再生,然后由第一脱氧装置1或第二脱氧装置2的脱氧再生出气口排出,经由第一吸附装置4或第二吸附装置5的吸附再生进气口17进入对应吸附装置,利用高炉煤气中的还原性气氛(如氢气、一氧化碳等)对吸附剂进行再生,然后由第一吸附装置4或第二吸附装置5的吸附再生出气口18排出,排出的高炉煤气含有高浓度的含硫物质,可输送到烟气处理系统集中处理。本发明在实际生产过程中可通过阀门控制在高炉煤气脱氧过程中仅采用一个脱氧装置和一个吸附装置,当该脱氧装置内脱氧剂的脱氧能力下降时,或者吸附装置内吸附剂吸附硫化氢达到饱和时,可对脱氧装置内脱氧剂和吸附装置内的吸附剂进行再生,同时启动另一个脱氧装置和吸附装置继续对高炉煤气进行脱硫处理,如此交替使用,可实现高炉煤气脱硫工艺的连续化进行。
本发明不对脱氧剂、水解剂、吸附剂的种类做具体限定,在一可选实施例中,所述脱氧剂选自贵金属脱氧剂、非贵金属钴钼硫型脱氧剂中的至少一种;可选的,所述贵金属脱氧剂为负载型贵金属脱氧剂,所述负载型贵金属脱氧剂中活性成分选自金、铂、钯、钌中的一种或多种,载体为氧化物载体或陶瓷载体。可选的,所述氧化物载体选自氧化铝、氧化硅、氧化镁、氧化钛、氧化锆、氧化铈中的一种或多种。可选的,所述的水解剂为负载型水解剂,所述负载型水解剂的活性成分选自氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、草酸钠、草酸钾、硫酸钠、硫酸钾中的一种或多种,载体选自氮化碳、氧化铝、氧化硅、氧化镁、氧化钛、氧化锆、氧化铈中的一种或多种;所述吸附剂为负载型吸附剂,所述负载型吸附剂的活性成分选自氧化铁、氧化钴、氧化镍、氧化铜中的一种或多种,载体选自改性铝土矿、氮化碳、氧化铝、氧化硅、氧化镁、氧化钛、氧化锆、氧化铈中的一种或多种。本发明所使用的吸附剂为非水热合成的氧化物材料,原料易得,成本较低。
本发明所述脱氧剂均为本领域现有常规脱氧剂,所述水解剂均为本领域现有常规水解剂,所述吸附剂均为本领域现有常规吸附剂。本领域所述脱氧剂、水解剂、吸附剂可通过市购获得,或通过本领域常规方法制备得到。如本发明中的非贵金属钴钼硫型脱氧剂CoMo2S/Al2O3可购自福州大学,型号为TO-1型脱氧剂。可选的,所述脱氧剂的制备方法包括如下步骤:将载体置于活性组分水溶液中浸泡,然后依次进行干燥、焙烧,得到所述脱氧剂。当所述载体为复合载体时,将所述载体成分混合球磨,焙烧以制备复合载体。可选的,所述脱氧剂中活性组分与载体的质量比为(2-40):100。所述脱氧剂的堆积密度为0.5-1.5kg/m3,所述脱氧剂的粒径为0.1-2mm。可选的,所述水解剂的制备方法包括如下步骤:将载体置于活性组分水溶液中浸泡,然后进行干燥,得到所述水解剂。当所述载体为复合载体时,将所述载体成分混合球磨,焙烧以制备复合载体。可选的,所述水解剂中活性组分与载体的质量比为(2-40):100。所述水解剂的堆积密度为0.5-0.9kg/m3,所述水解剂的粒径为0.1-5mm。可选的,所述吸附剂的制备方法包括如下步骤:将载体置于活性组分浸渍液中浸泡,然后依次进行干燥、焙烧,得到所述吸附剂。当所述载体为复合载体时,将所述载体成分混合球磨,焙烧以制备复合载体。可选的,所述活性组分浸渍液选自硝酸铁、硝酸钴、硝酸镍、硫酸铁、硫酸钴、硫酸镍、氯化铁、氯化钴、氯化镍、草酸铁、草酸钴、草酸镍、硝酸铜、醋酸铜、氯化铜、硫酸铜中的一种或多种水溶液。所述吸附剂中活性组分与载体的质量比为(2-40):100。所述吸附剂的堆积密度为0.5-1.5kg/m3,所述吸附剂的粒径为0.1-5mm。
本发明以下实施例2-6和对比例1中所用脱氧剂、水解剂和吸附剂均是按照如下方法制备得到。
所述陶瓷载体负载钌金属脱氧剂的制备方法包括如下步骤:配制质量分数为5%的氯化钌水溶液,将陶瓷载体置于氯化钌水溶液中浸泡1小时,然后在100℃下干燥2小时,在450℃下焙烧10分钟,得到所述陶瓷载体负载钌金属脱氧剂,所述陶瓷载体负载钌金属脱氧剂中金属钌与陶瓷载体的质量比为9:50;所述陶瓷载体负载钌金属脱氧剂的堆积密度为0.8kg/m3,粒径为0.3-0.5mm。
所述Ru/CeZrO4脱氧剂中活性组分为金属Ru,载体为氧化铈和氧化锆的混合载体,所述Ru/CeZrO4脱氧剂的制备方法包括如下步骤:
1)载体制备:将氧化铈粉末和氧化锆粉末等质量混合,球磨10小时,然后在1000℃下焙烧2小时,制得载体,备用;
2)配制质量分数为5%的氯化钌水溶液,将载体置于氯化钌水溶液中浸泡1小时,然后在100℃下干燥2小时,在450℃下焙烧10分钟,得到所述Ru/CeZrO4脱氧剂,所述Ru/CeZrO4脱氧剂中金属钌与载体的质量比为1:5;所述Ru/CeZrO4脱氧剂的堆积密度为0.9kg/m3,粒径为0.3-0.6mm。
所述Ru-Pd/Ti-CeZrO4脱氧剂中活性组分为钌和钯,载体为氧化钛、氧化铈和氧化锆的混合载体,所述Ru-Pd/Ti-CeZrO4脱氧剂的制备方法包括如下步骤:
1)载体制备:将氧化铈粉末和氧化锆粉末等质量混合,然后加入氧化铈粉末和氧化锆粉末总质量10%的氧化钛,球磨10小时,然后在1100℃下焙烧2小时,制得载体,备用;
2)将氯化钌和氯化钯溶于水中配制活性组分水溶液,其中活性组分水溶液中,所述氯化钌和氯化钯的摩尔比为3:2,将载体置于活性组分水溶液中浸泡1小时,然后在100℃下干燥2小时,在500℃下焙烧11分钟,得到所述Ru-Pd/Ti-CeZrO4脱氧剂,所述Ru-Pd/Ti-CeZrO4脱氧剂中金属钌和金属钯的总重量与载体的质量比为1:4;所述Ru-Pd/Ti-CeZrO4脱氧剂的堆积密度为1.0kg/m3,粒径为0.3-0.5mm。
所述CoMo2S/Al2O3脱氧剂中活性组分为CoMo2S,载体为氧化铝,所述CoMo2S/Al2O3脱氧剂的制备方法包括如下步骤:
将四水合钼酸铵和碱式碳酸钴溶于水中配制活性组分水溶液,其中活性组分水溶液中所述金属钴离子和钼酸铵的摩尔比为1:2,将氧化铝载体置于活性组分水溶液中浸泡1.2小时,然后在110℃下干燥2小时,在480℃下焙烧18分钟,然后进行硫化处理得到所述CoMo2S/Al2O3脱氧剂,所述CoMo2S/Al2O3脱氧剂中CoMo2S与载体的质量比为1:6;所述CoMo2S/Al2O3脱氧剂的堆积密度为0.8kg/m3,粒径为0.3-0.6mm。
所述Na2CO3/Al2O3的制备方法包括如下步骤:配制质量分数为10%的Na2CO3水溶液,将氧化铝载体置于Na2CO3水溶液中浸泡3小时,然后在90℃下干燥0.8小时,得到所述Na2CO3/Al2O3水解剂,所述Na2CO3/Al2O3水解剂中Na2CO3与氧化铝载体的质量比为6:58;所述Na2CO3/Al2O3水解剂的堆积密度为0.6kg/m3,粒径为2-3mm。
所述Na2CO3/Ti-Al2O3水解剂中,活性组分为碳酸钠,载体为氧化钛和氧化铝的混合载体,所述Na2CO3/Ti-Al2O3水解剂的制备方法包括如下步骤:
1)载体制备:将氧化钛粉末和氧化铝粉末等质量混合,球磨10小时,然后在1100℃下焙烧2小时,制得载体,备用;
2)配制质量分数为10%的Na2CO3水溶液,将载体置于Na2CO3水溶液中浸泡3小时,然后在90℃下干燥0.8小时,得到所述Na2CO3/Ti-Al2O3水解剂,所述Na2CO3/Ti-Al2O3水解剂中Na2CO3与载体的质量比为6:58;所述Na2CO3/Al2O3水解剂的堆积密度为0.7kg/m3,粒径为2-3mm。
所述K2CO3/MgAl2O3水解剂中,活性组分为碳酸钾,载体为氧化镁和氧化铝的混合载体,所述K2CO3/MgAl2O3水解剂的制备方法包括如下步骤:
1)载体制备:将氧化镁粉末和氧化铝粉末等质量混合,球磨10小时,然后在1000℃下焙烧2.1小时,制得载体,备用;
2)配制质量分数为10%的K2CO3水溶液,将载体置于K2CO3水溶液中浸泡3小时,然后在90℃下干燥0.8小时,得到所述K2CO3/MgAl2O3水解剂,所述K2CO3/MgAl2O3水解剂中K2CO3与载体的质量比为6:59;所述K2CO3/MgAl2O3水解剂的堆积密度为0.6kg/m3,粒径为2-3mm。
所述Fe2O3/Al2O3-C3N4吸附剂中,活性组分为Fe2O3,载体为氮化碳和氧化铝的混合载体,所述Fe2O3/Al2O3-C3N4吸附剂的制备方法包括如下步骤:
1)载体制备:将氮化碳粉末和氧化铝粉末等质量混合,球磨15小时,然后在900℃下焙烧5小时,制得载体,备用;
2)配制质量分数为8%的硝酸铁水溶液,将载体置于硝酸铁水溶液中浸泡3小时,然后在100℃下干燥1.2小时,在800℃下焙烧30分钟,得到所述Fe2O3/Al2O3-C3N4吸附剂,所述Fe2O3/Al2O3-C3N4吸附剂中Fe2O3与载体的质量比为1:7,所述Fe2O3/Al2O3-C3N4吸附剂的堆积密度为0.9kg/m3,粒径为1-2mm。
所述CuO/镁改性铝土矿吸附剂中,活性组分为CuO,载体为镁改性铝土矿,所述CuO/镁改性铝土矿吸附剂的制备方法包括如下步骤:
1)载体制备:配制100g质量分数为5%的硝酸镁水溶液,然后加入10g铝土矿粉,浸泡0.5小时,搅拌0.5小时,然后倒掉上清液,剩余悬浊液在80℃下干燥10小时,然后在500℃下焙烧2小时,制得镁改性铝土矿载体,备用;
2)配制质量分数为8%的硝酸铜水溶液,将载体置于硝酸铜水溶液中浸泡3小时,然后在100℃下干燥1.2小时,在800℃下焙烧30分钟,得到所述CuO/镁改性铝土矿吸附剂,所述CuO/镁改性铝土矿吸附剂中CuO与载体的质量比为1:6,所述CuO/镁改性铝土矿吸附剂的堆积密度为0.9kg/m3,粒径为1-2mm。
所述NiO/钛改性铝土矿吸附剂中,活性组分为NiO,载体为钛改性铝土矿,所述NiO/钛改性铝土矿的制备方法包括如下步骤:
1)载体制备:配制100g质量分数为5%的氯化钛水溶液,然后加入10g铝土矿粉,浸泡0.5小时,搅拌0.5小时,然后倒掉上清液,剩余悬浊液在80℃下干燥10小时,然后在500℃下焙烧2小时,制得钛改性铝土矿载体,备用;
2)配制质量分数为8%的氯化镍水溶液,将载体置于氯化镍水溶液中浸泡3小时,然后在100℃下干燥1.2小时,在600℃下焙烧70分钟,得到所述NiO/钛改性铝土矿吸附剂,所述NiO/钛改性铝土矿吸附剂中NiO与载体的质量比为1:6,所述NiO/钛改性铝土矿吸附剂的堆积密度为0.9kg/m3,粒径为1-2mm。
实施例2
如图1所示,本实施例提供了一种高炉煤气脱硫方法,包括如下步骤:
1)将60℃高炉煤气(其中COS的含量为180mg/m3,氧气的含量为1.2%,一氧化碳含量28%,氢气含量1%)以500h-1的体积空速通入第一脱氧装置1(脱氧塔)进行脱氧(其中脱氧装置内填充蜂窝状陶瓷载体负载钌金属的脱氧剂,脱氧装置内脱氧区的温度为60℃,脱氧区的厚度为0.6m),得到脱氧处理后的原料气(脱氧处理后的原料气中氧气体积含量小于0.005%);
2)将脱氧处理后的原料气以500h-1的体积空速通入水解装置3(水解塔)进行水解(其中水解装置3内填充Na2CO3/Al2O3水解剂,水解剂的厚度为0.5m),以将原料气中的有机硫COS转换为硫化氢,得到水解处理后的原料气(水解处理后的原料气中COS的含量小于1mg/m3);
3)将水解处理后的原料气以500h-1的体积空速通入第一吸附装置4(吸附塔),以通过第一吸附装置4内填充的吸附剂Fe2O3/Al2O3-C3N4(吸附剂的厚度为0.5m)吸附原料气中的硫化氢,得到脱硫后的高炉煤气(脱硫后的高炉煤气中H2S的浓度低于1mg/m3);
4)将四分之一体积的高炉煤气经换热器加热提温至200℃,然后依次以500h-1的体积空速通入第一脱氧装置1(脱氧塔)和第一吸附装置4,以对第一脱氧装置1内填充的脱氧剂以及第一吸附装置4内填充的吸附剂进行再生;
5)再生完成后,将第一脱氧装置1和第一吸附装置4降温至80℃以下,切换阀门,将步骤1)中所述的60℃高炉煤气以500h-1的体积空速通入第二脱氧装置2(脱氧塔)进行脱氧(其中脱氧装置内填充蜂窝状陶瓷载体负载钌金属的脱氧剂,脱氧装置内脱氧区的温度为60℃,脱氧区的厚度为0.4m),得到脱氧处理后的原料气(脱氧处理后的原料气中氧气体积含量小于0.005%);将脱氧处理后的原料气以500h-1的体积空速通入水解装置3(水解塔)进行水解(其中水解装置3内填充Na2CO3/Al2O3水解剂,水解剂的厚度为0.5m),以将原料气中的有机硫COS转换为硫化氢,得到水解处理后的原料气(水解处理后的原料气中COS的含量小于1mg/m3);将水解处理后的原料气以500h-1的体积空速通入第二吸附装置5(吸附塔),以通过第二吸附装置5内填充的吸附剂Fe2O3/Al2O3-C3N4(吸附剂的厚度为0.5m)吸附原料气中的硫化氢,得到脱硫后的高炉煤气(脱硫后的高炉煤气中H2S的浓度低于1mg/m3);将四分之一体积的高炉煤气经换热器加热提温至200℃,然后依次以500h-1的体积空速通入第二脱氧装置2(脱氧塔)和第二吸附装置5,以对第二脱氧装置2内填充的脱氧剂以及第二吸附装置5内填充的吸附剂进行再生,再生完成后,即完成一次循环测试,如此按照步骤1)至步骤5)中的方法循环测试10次,在第10次循环测试中,经测试,步骤1)中脱氧处理后的原料气中氧气体积含量小于0.01%,步骤2)中水解处理后的原料气中COS的含量小于1mg/m3,步骤3)中脱硫后的高炉煤气中H2S的浓度低于1mg/m3
实施例3
如图1所示,本实施例提供了一种高炉煤气脱硫方法,包括如下步骤:
1)将70℃高炉煤气(其中COS的含量为150mg/m3,氧气的含量为1.1%,一氧化碳含量29%,氢气含量1.0%)以600h-1的体积空速通入第一脱氧装置1(脱氧塔)进行脱氧(其中脱氧装置内填充颗粒状Ru/CeZrO4脱氧剂,脱氧装置内脱氧区的温度为70℃,脱氧区的厚度为0.5m),得到脱氧处理后的原料气(脱氧处理后的原料气中氧气体积含量小于0.006%);
2)将脱氧处理后的原料气以600h-1的体积空速通入水解装置3(水解塔)进行水解(其中水解装置3内填充Na2CO3/Ti-Al2O3水解剂,水解剂的厚度为1.5m),以将原料气中的有机硫COS转换为硫化氢,得到水解处理后的原料气(水解处理后的原料气中COS的含量小于1.5mg/m3);
3)将水解处理后的原料气以600h-1的体积空速通入第一吸附装置4(吸附塔),以通过第一吸附装置4内填充的吸附剂CuO/镁改性铝土矿(吸附剂的厚度为1.2m)吸附原料气中的硫化氢,得到脱硫后的高炉煤气(脱硫后的高炉煤气中H2S的浓度低于1mg/m3);
4)将四分之一体积的高炉煤气经换热器加热提温至200℃,然后依次以600h-1的体积空速通入第二脱氧装置2(脱氧装置内填充失活的Ru/CeZrO4脱氧剂)和第二吸附装置5(吸附装置中填充失活的CuO/镁改性铝土矿),以对第二脱氧装置2内填充的失活的脱氧剂以及第二吸附装置5内填充的失活的吸附剂进行再生;
5)再生完成后,将第二脱氧装置2和第二吸附装置5降温至80℃以下,切换阀门,将步骤1)中所述的70℃高炉煤气以600h-1的体积空速通入第二脱氧装置2(脱氧塔)进行脱氧(脱氧区的厚度为1m),得到脱氧处理后的原料气(脱氧处理后的原料气中氧气体积含量小于0.005%);将脱氧处理后的原料气以600h-1的体积空速通入水解装置3(水解塔)进行水解(其中水解装置3内填充Na2CO3/Ti-Al2O3水解剂,水解剂的厚度为1.2m),以将原料气中的有机硫COS转换为硫化氢,得到水解处理后的原料气(水解处理后的原料气中COS的含量小于0.8mg/m3);将水解处理后的原料气以600h-1的体积空速通入第二吸附装置5(吸附塔),以通过第二吸附装置5内填充的吸附剂(吸附剂的厚度为1.2m)吸附原料气中的硫化氢,得到脱硫后的高炉煤气(脱硫后的高炉煤气中H2S的浓度低于0.5mg/m3);将四分之一体积的高炉煤气经换热器加热提温至200℃,然后依次以600h-1的体积空速通入第一脱氧装置1(脱氧塔)和第一吸附装置4,以对第一脱氧装置1内填充的脱氧剂以及第一吸附装置4内填充的吸附剂进行再生,再生完成后,即完成一次循环测试,如此按照步骤1)至步骤5)中的方法循环测试10次,在第10次循环测试中,经测试,步骤1)中脱氧处理后的原料气中氧气体积含量小于0.01%,步骤2)中水解处理后的原料气中COS的含量小于3mg/m3,步骤3)中脱硫后的高炉煤气中H2S的浓度低于3mg/m3
实施例4
如图1所示,本实施例提供了一种高炉煤气脱硫方法,包括如下步骤:
1)将80℃高炉煤气(其中COS的含量为120mg/m3,氧气的含量为1.2%,一氧化碳含量27%,氢气含量0.9%)以600h-1的体积空速通入第一脱氧装置1(脱氧塔)进行脱氧(其中脱氧装置内填充颗粒状Ru-Pd/Ti-CeZrO4脱氧剂,脱氧装置内脱氧区的温度为80℃,脱氧区的厚度为0.2m),得到脱氧处理后的原料气(脱氧处理后的原料气中氧气体积含量小于0.004%);
2)将脱氧处理后的原料气以600h-1的体积空速通入水解装置3(水解塔)进行水解(其中水解装置3内填充K2CO3/MgAl2O3水解剂,水解剂的厚度为0.5m),以将原料气中的有机硫COS转换为硫化氢,得到水解处理后的原料气(水解处理后的原料气中COS的含量小于0.8mg/m3);
3)将水解处理后的原料气以600h-1的体积空速通入第一吸附装置4(吸附塔),以通过第一吸附装置4内填充的吸附剂Ni/钛改性铝土矿(吸附剂的厚度为0.5m)吸附原料气中的硫化氢,得到脱硫后的高炉煤气(脱硫后的高炉煤气中H2S的浓度低于0.5mg/m3);
4)将四分之一体积的高炉煤气经换热器加热提温至200℃,然后依次以600h-1的体积空速通入第一脱氧装置1(脱氧塔)和第一吸附装置4,以对第一脱氧装置1内填充的脱氧剂以及第一吸附装置4内填充的吸附剂进行再生;
5)再生完成后,将第一脱氧装置1和第一吸附装置4降温至80℃以下,切换阀门,将步骤1)中所述的80℃高炉煤气以600h-1的空速通入第二脱氧装置2(脱氧塔)进行脱氧(其中脱氧装置内填充颗粒状Ru-Pd/Ti-CeZrO4的脱氧剂,脱氧装置内脱氧区的温度为80℃,脱氧区的厚度为0.3m),得到脱氧处理后的原料气(脱氧处理后的原料气中氧气体积含量小于0.005%);将脱氧处理后的原料气以600h-1的体积空速通入水解装置3(水解塔)进行水解(其中水解装置3内填充K2CO3/MgAl2O3水解剂,水解剂的厚度为0.7m),以将原料气中的有机硫COS转换为硫化氢,得到水解处理后的原料气(水解处理后的原料气中COS的含量小于0.8mg/m3);将水解处理后的原料气以600h-1的体积空速通入第二吸附装置5(吸附塔),以通过第二吸附装置5内填充的吸附剂NiO/钛改性铝土矿(吸附剂的厚度为0.7m)吸附原料气中的硫化氢,得到脱硫后的高炉煤气(脱硫后的高炉煤气中H2S的浓度低于0.5mg/m3);将四分之一体积的高炉煤气经换热器加热提温至200℃,然后依次以600h-1的体积空速通入第二脱氧装置2(脱氧塔)和第二吸附装置5,以对第二脱氧装置2内填充的脱氧剂以及第二吸附装置5内填充的吸附剂进行再生,再生完成后,即完成一次循环测试,如此按照步骤1)至步骤5)中的方法循环测试10次,在第10次循环测试中,经测试,步骤1)中脱氧处理后的原料气中氧气体积含量小于0.01%,步骤2)中水解处理后的原料气中COS的含量小于1mg/m3,步骤3)中脱硫后的高炉煤气中H2S的浓度低于1mg/m3
实施例5
如图1和图2所示,本实施例提供了一种高炉煤气脱硫方法,包括如下步骤:
1)将40℃高炉煤气(其中COS的含量为180mg/m3,氧气的含量为1.0%,一氧化碳含量26%,氢气含量0.8%)以500h-1的体积空速依次通过第一脱氧装置1(脱氧塔)的第一脱氧区、第二脱氧区、第三脱氧区进行脱氧(脱氧装置内第一脱氧区填充蜂窝状陶瓷载体负载钌金属的脱氧剂,第二脱氧区填充颗粒状Ru/CeZrO4脱氧剂,第三脱氧区填充CoMo2S/Al2O3脱氧剂,所述第一脱氧区的温度为40℃,所述第二脱氧区的温度为60℃,所述第三脱氧区的温度为80℃,所述第一脱氧区的厚度为0.2m,所述第二脱氧区的厚度为0.4m,所述第三脱氧区的厚度为0.2m)得到脱氧处理后的原料气(脱氧处理后的原料气中氧气体积含量小于0.002%);
2)将脱氧处理后的原料气以500h-1的体积空速通入水解装置3(水解塔)进行水解(其中水解装置3内填充Na2CO3/Al2O3水解剂,水解剂的厚度为0.8m),以将原料气中的有机硫COS转换为硫化氢,得到水解处理后的原料气(水解处理后的原料气中COS的含量小于1mg/m3);
3)将水解处理后的原料气以500h-1的体积空速通入第一吸附装置4(吸附塔),以通过第一吸附装置4内填充的吸附剂Fe2O3/Al2O3-C3N4(吸附剂的厚度为0.8m)吸附原料气中的硫化氢,得到脱硫后的高炉煤气(脱硫后的高炉煤气中H2S的浓度低于0.5mg/m3);
4)将四分之一体积的高炉煤气经换热器加热提温至180℃,然后依次以500h-1的体积空速通入第一脱氧装置1(脱氧塔)和第一吸附装置4,以对第一脱氧装置1内填充的脱氧剂以及第一吸附装置4内填充的吸附剂进行再生;
5)再生完成后,将第一脱氧装置1和第一吸附装置4降温至80℃以下,切换阀门,将步骤1)中所述的40℃高炉煤气以500h-1的空速通入第二脱氧装置2(脱氧塔)进行脱氧(脱氧装置内第一脱氧区填充蜂窝状陶瓷载体负载钌金属的脱氧剂,第二脱氧区填充颗粒状Ru/CeZrO4脱氧剂,第三脱氧区填充CoMo2S/Al2O3脱氧剂,所述第一脱氧区的温度为40℃,所述第二脱氧区的温度为60℃,所述第三脱氧区的温度为80℃,所述第一脱氧区的厚度为0.2m,所述第二脱氧区的厚度为0.4m,所述第三脱氧区的厚度为0.2m),得到脱氧处理后的原料气(脱氧处理后的原料气中氧气体积含量小于0.003%);将脱氧处理后的原料气以500h-1的体积空速通入水解装置3(水解塔)进行水解(其中水解装置3内填充Na2CO3/Al2O3水解剂,水解剂的厚度为0.8m),以将原料气中的有机硫COS转换为硫化氢,得到水解处理后的原料气(水解处理后的原料气中COS的含量小于0.5mg/m3);将水解处理后的原料气以500h-1的体积空速通入第二吸附装置5(吸附塔),以通过第二吸附装置5内填充的吸附剂Fe2O3/Al2O3-C3N4(吸附剂的厚度为0.8m)吸附原料气中的硫化氢,得到脱硫后的高炉煤气(脱硫后的高炉煤气中H2S的浓度低于0.7mg/m3);将四分之一体积的高炉煤气经换热器加热提温至180℃,然后依次以500h-1的体积空速通入第二脱氧装置2(脱氧塔)和第二吸附装置5,以对第二脱氧装置2内填充的脱氧剂以及第二吸附装置5内填充的吸附剂进行再生,再生完成后,即完成一次循环测试,如此按照步骤1)至步骤5)中的方法循环测试10次,在第10次循环测试中,经测试,步骤1)中脱氧处理后的原料气中氧气体积含量小于0.005%,步骤2)中水解处理后的原料气中COS的含量小于1mg/m3,步骤3)中脱硫后的高炉煤气中H2S的浓度低于1mg/m3
实施例6
如图1和图2所示,本实施例提供了一种高炉煤气脱硫方法,包括如下步骤:
1)将60℃高炉煤气(其中COS的含量为180mg/m3,氧气的含量为1.0%,一氧化碳含量28%,氢气含量0.9%)以500h-1的体积空速依次通过第一脱氧装置1(脱氧塔)的第一脱氧区、第二脱氧区、第三脱氧区进行脱氧(脱氧装置内第一脱氧区填充CoMo2S/Al2O3脱氧剂,第二脱氧区填充蜂窝状陶瓷载体负载钌金属的脱氧剂,第三脱氧区填充CoMo2S/Al2O3脱氧剂,所述第一脱氧区的温度为60℃,所述第二脱氧区的温度为80℃,所述第三脱氧区的温度为120℃,所述第一脱氧区的厚度为0.1m,所述第二脱氧区的厚度为0.2m,所述第三脱氧区的厚度为0.1m)得到脱氧处理后的原料气(脱氧处理后的原料气中氧气体积含量小于0.002%);
2)将脱氧处理后的原料气以500h-1的体积空速通入水解装置3(水解塔)进行水解(其中水解装置3内填充Na2CO3/Al2O3水解剂,水解剂的厚度为0.5m),以将原料气中的有机硫COS转换为硫化氢,得到水解处理后的原料气(水解处理后的原料气中COS的含量小于0.8mg/m3);
3)将水解处理后的原料气以500h-1的体积空速通入第一吸附装置4(吸附塔),以通过第一吸附装置4内填充的吸附剂Fe2O3/Al2O3-C3N4(吸附剂的厚度为0.5m)吸附原料气中的硫化氢,得到脱硫后的高炉煤气(脱硫后的高炉煤气中H2S的浓度低于0.8mg/m3);
4)将四分之一体积的高炉煤气经换热器加热提温至200℃,然后依次以500h-1的体积空速通入第一脱氧装置1(脱氧塔)和第一吸附装置4,以对第一脱氧装置1内填充的脱氧剂以及第一吸附装置4内填充的吸附剂进行再生;
5)再生完成后,将第一脱氧装置1和第一吸附装置4降温至80℃以下,切换阀门,将步骤1)中所述的60℃高炉煤气以500h-1的空速通入第二脱氧装置2(脱氧塔)进行脱氧(脱氧装置内第一脱氧区填充CoMo2S/Al2O3脱氧剂,第二脱氧区填充蜂窝状陶瓷载体负载钌金属的脱氧剂,第三脱氧区填充CoMo2S/Al2O3脱氧剂,所述第一脱氧区的温度为60℃,所述第二脱氧区的温度为80℃,所述第三脱氧区的温度为120℃,所述第一脱氧区的厚度为0.1m,所述第二脱氧区的厚度为0.2m,所述第三脱氧区的厚度为0.1m),得到脱氧处理后的原料气(脱氧处理后的原料气中氧气体积含量小于0.003%);将脱氧处理后的原料气以500h-1的体积空速通入水解装置3(水解塔)进行水解(其中水解装置3内填充Na2CO3/Al2O3水解剂,水解剂的厚度为0.4m),以将原料气中的有机硫COS转换为硫化氢,得到水解处理后的原料气(水解处理后的原料气中COS的含量小于0.8mg/m3);将水解处理后的原料气以500h-1的体积空速通入第二吸附装置5(吸附塔),以通过第二吸附装置5内填充的吸附剂Fe2O3/Al2O3-C3N4(吸附剂的厚度为0.4m)吸附原料气中的硫化氢,得到脱硫后的高炉煤气(脱硫后的高炉煤气中H2S的浓度低于0.8mg/m3);将四分之一体积的高炉煤气经换热器加热提温至200℃,然后依次以500h-1的体积空速通入第二脱氧装置2(脱氧塔)和第二吸附装置5,以对第二脱氧装置2内填充的脱氧剂以及第二吸附装置5内填充的吸附剂进行再生,再生完成后,即完成一次循环测试,如此按照步骤1)至步骤5)中的方法循环测试10次,在第10次循环测试中,经测试,步骤1)中脱氧处理后的原料气中氧气体积含量小于0.004%,步骤2)中水解处理后的原料气中COS的含量小于0.8mg/m3,步骤3)中脱硫后的高炉煤气中H2S的浓度低于0.8mg/m3
对比例1
本对比例提供一种高炉煤气脱硫方法,包括如下步骤:
1)将60℃高炉煤气(其中COS的含量为180mg/m3,氧气的含量为1.2%,一氧化碳含量28%,氢气含量1%)以500h-1的体积空速通入水解装置3(水解塔)进行水解(其中水解装置3内填充Na2CO3/Al2O3水解剂,水解剂的厚度为0.5m),以将原料气中的有机硫COS转换为硫化氢,得到水解处理后的原料气(水解处理后的原料气中COS的含量小于1mg/m3);
2)将水解处理后的原料气以500h-1的体积空速通入第一吸附装置4(吸附塔),以通过第一吸附装置4内填充的吸附剂Fe2O3/Al2O3-C3N4(吸附剂的厚度为0.5m)吸附原料气中的硫化氢,得到脱硫后的高炉煤气(脱硫后的高炉煤气中H2S的浓度低于1mg/m3);
3)将四分之一体积的高炉煤气经换热器加热提温至200℃,然后以500h-1的体积空速通入第一吸附装置4,以对第一吸附装置4内填充的吸附剂进行再生;
4)再生完成后,将第一吸附装置4降温至80℃以下,将步骤1)中所述的60℃高炉煤气以500h-1的空速通入水解装置3(水解塔)进行水解(其中水解装置3内填充Na2CO3/Al2O3水解剂,水解剂的厚度为0.5m),以将原料气中的有机硫COS转换为硫化氢,得到水解处理后的原料气(水解处理后的原料气中COS的含量小于1mg/m3);将水解处理后的原料气以500h-1的体积空速通入第二吸附装置5(吸附塔),以通过第二吸附装置5内填充的吸附剂Fe2O3/Al2O3-C3N4(吸附剂的厚度为0.5m)吸附原料气中的硫化氢,得到脱硫后的高炉煤气(脱硫后的高炉煤气中H2S的浓度低于1mg/m3);将四分之一体积的高炉煤气经换热器加热提温至200℃,然后以500h-1的体积空速通入第二吸附装置5,以对第二吸附装置5内填充的吸附剂进行再生,再生完成后,即完成一次循环测试,如此按照步骤1)至步骤4)中的方法循环测试10次,在第10次循环测试中,经测试,步骤1)中水解处理后的原料气中COS的含量小于12mg/m3,步骤2)中脱硫后的高炉煤气中H2S的浓度低于8mg/m3
显然,上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例,而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (7)

1.一种高炉煤气脱硫方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)将高炉煤气进行脱氧处理,得到脱氧处理后的原料气;
2)将脱氧处理后的原料气在水解剂的作用下进行水解处理,得到水解处理后的原料气;
3)水解处理后的原料气经过吸附剂的吸附处理,得到脱硫后的高炉煤气;
步骤1)中所述脱氧处理包括如下步骤:将高炉煤气依次通过不同温度的第一脱氧区、第二脱氧区、第三脱氧区,以对高炉煤气进行脱氧处理;
所述第一脱氧区的温度为40-80℃,所述第二脱氧区的温度为60-100℃,所述第三脱氧区的温度为80-120℃;
所述第一脱氧区内填充非贵金属钴钼硫型脱氧剂,所述第二脱氧区内填充负载型贵金属脱氧剂,所述第三脱氧区填充非贵金属钴钼硫型脱氧剂。
2.根据权利要求1所述的高炉煤气脱硫方法,其特征在于,
所述贵金属脱氧剂为负载型贵金属脱氧剂,所述负载型贵金属脱氧剂中活性成分选自金、铂、钯、钌中的一种或多种,载体为氧化物载体或陶瓷载体。
3.根据权利要求2所述的高炉煤气脱硫方法,其特征在于,所述氧化物载体选自氧化铝、氧化硅、氧化镁、氧化钛、氧化锆、氧化铈中的一种或多种。
4.根据权利要求1-3任一项所述的高炉煤气脱硫方法,其特征在于,还包括利用脱硫后的高炉煤气对脱氧剂和吸附剂进行再生的步骤。
5.根据权利要求1所述的高炉煤气脱硫方法,其特征在于,步骤1)中,所述高炉煤气的温度为40-80℃,所述脱氧处理后的原料气中氧气的体积含量小于0.01%;
所述的水解剂为负载型水解剂,所述负载型水解剂的活性成分选自氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、草酸钠、草酸钾、硫酸钠、硫酸钾中的一种或多种,载体选自氮化碳、氧化铝、氧化硅、氧化镁、氧化钛、氧化锆、氧化铈中的一种或多种;
所述吸附剂为负载型吸附剂,所述负载型吸附剂的活性成分选自氧化铁、氧化钴、氧化镍、氧化铜中的一种或多种,载体选自改性铝土矿、氮化碳、氧化铝、氧化硅、氧化镁、氧化钛、氧化锆、氧化铈中的一种或多种。
6.一种高炉煤气脱硫系统,其特征在于,包括,
脱氧装置,具有脱氧进气口和脱氧出气口,
水解装置, 具有水解进气口和水解出气口,所述脱氧装置的脱氧出气口与所述水解装置的水解进气口连接,
吸附装置, 具有吸附进气口和吸附出气口, 所述吸附装置的吸附进气口与所述水解装置的水解出气口连接;
所述脱氧装置包括沿脱氧装置轴向方向依次设置的第一脱氧单元、第二脱氧单元和第三脱氧单元;
所述第一脱氧单元为非贵金属钴钼硫型脱氧剂层,填充非贵金属钴钼硫型脱氧剂;所述第二脱氧单元为负载型贵金属脱氧剂层,填充负载型贵金属脱氧剂;所述第三脱氧单元为非贵金属钴钼硫型脱氧剂层,填充非贵金属钴钼硫型脱氧剂;
所述第一脱氧单元的温度为40-80℃,所述第二脱氧单元的温度为60-100℃,所述第三脱氧单元的温度为80-120℃。
7.根据权利要求6所述的高炉煤气脱硫系统,其特征在于,包括至少2个并联设置的脱氧装置,以及至少2个并联设置的吸附装置,
还包括,
换热装置,具有换热进气口和换热出气口,
所述脱氧装置还具有脱氧再生进气口和脱氧再生出气口,所述换热装置的换热进气口和所述吸附装置的吸附出气口连接,所述换热装置的换热出气口与所述脱氧装置的脱氧再生进气口连接;
所述吸附装置还具有吸附再生进气口和吸附再生出气口,所述吸附装置的吸附再生进气口与所述脱氧装置的脱氧再生出气口连接。
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