一种转炉尾气的综合利用方法技术

本申请公开了一种转炉尾气的综合利用方法，该方法包括：将转炉尾气降温除尘、深度净化后再依次使用不同的变压吸附剂进行CO2和CO的提纯回收，所得气体纯度高且回收率高，CO2可用于商品出售，高纯度的CO可用于羰基化合物的生产；所述深度净化使用的吸附剂中含有活性炭和铁，不含有其它杂质元素，吸附后可用于炼钢原料配置，减少能源的浪费。本发明专利技术方法充分利用转炉尾气的热量和尾气成分，减少了环境污染，增加了经济效益，实现了资源的循环经济利用，具有节能、环保、简单的优点。

A Comprehensive Utilization Method of Converter Tail Gas

This application discloses a comprehensive utilization method of converter tail gas. The method includes: cooling and dust removal of converter tail gas, deep purification followed by purification and recovery of CO2 and CO with different pressure swing adsorbents. The obtained gas has high purity and recovery rate, CO2 can be used for commodity sale, and high purity CO can be used in the production of carbonyl compounds. It contains activated carbon and iron, and does not contain other impurities. After adsorption, it can be used to dispose steel-making raw materials and reduce energy waste. The method of the invention makes full use of heat and tail gas composition of converter tail gas, reduces environmental pollution, increases economic benefit, realizes circular economy utilization of resources, and has the advantages of energy saving, environmental protection and simplicity.

【技术实现步骤摘要】
一种转炉尾气的综合利用方法
本专利技术涉及一种转炉尾气的综合利用方法。
技术介绍
转炉尾气含有丰富的一氧化碳，一氧化碳具有较高的燃值。目前冶金企业普遍采用的治理污染和提高经济效益的措施，是将其作为燃料回收后用于炉窑加热、发电等，不但产品附加值不高，燃烧产生的CO2会进一步增加温室程度。面对日益严峻的环保形势和减排要求，企业会因烟气治理工作投入大量的科研资金和装备，影响经济效益进一步提高。企业需要一种能将转炉尾气经济、环保综合利用的方法。
技术实现思路
针对现有技术中存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种转炉尾气的综合利用方法，该方法基于转炉尾气的组成成分复杂的特点，采取先深度净化，再分别分离出高纯度的CO2和CO，且该方法充分利用转炉尾气的热量和尾气成分，减少了环境污染，增加了经济效益，实现了资源的循环经济利用，具有节能、环保、简单的优点。为达到以上目的，本专利技术采取的技术方案是：一种转炉尾气的综合利用方法，包括如下步骤：S1、将转炉尾气降温除尘，获得第一混合气体；S2、将所述第一混合气体进行深度净化，去除转炉尾气中CO2、CO和N2之外的气体，获得第二混合气体；所述转炉尾气中CO2、CO和N2之外的气体包括：H2S、COS、CS2、PH3、AsH3、HF、HCN、HCl、羰基金属、和O2；S3、采用变压吸附法将所述第二混合气体中的CO2和水分离出来，用于制备CO2制品，余下的气体为第三混合气体；S4、采用变压吸附法将所述第三混合气体中的CO分离出来，直接用于制备羰基化合物，余下的气体为第四混合气体；S5、将所述第四混合气体与所述第一混合气体混合，循环进行步骤S2—S5。在上述方法中，一个实施方式是，步骤S2中，所述深度净化包括如下步骤：将所述第一混合气体使用第一吸附剂进行恒温变压吸附，脱除所述转炉尾气中CO2、CO和N2之外的气体，再进一步使用催化剂进行精脱砷；所述第一吸附剂为以活性炭为载体，并负载有足量铁或铁的化合物，使所述第一吸附剂表面呈碱性和还原性，以去除所述转炉尾气中CO2、CO和N2之外的气体；将吸附了所述转炉尾气中CO2、CO和N2之外的气体的所述第一吸附剂与炼钢原料混合后进行炼钢，得到转炉尾气，重复进行步骤S1-S5。所述第一吸附剂中活性炭用于吸附气体，所述铁或铁的化合物用于使转炉尾气中CO2、CO和N2之外的气体与铁发生化学反应，所述第一吸附剂不使用硅胶和氧化铝，也不使用其它金属及其化合物，不会引入新的杂质，且吸附条件简单，吸附后所述第一吸附剂可以不用再生，直接作为炼钢原材料的一部分进行炼钢，便于原料的组配且实现了炼钢的循环使用，不用添置新的设备，也不会产生新的污染，且与其它净化方法相比能耗很低。另一个实施方式是，步骤S2中，所述深度净化还包括如下步骤：将吸附了所述转炉尾气中CO2、CO和N2之外的气体的所述第一吸附剂加热到200—250℃解吸所述转炉尾气中CO2、CO和N2之外的气体。在该实施方式中，步骤S2中，所述加热是利用步骤S1的所述转炉尾气的热量进行。一种具体的实施方式为：在所述第一吸附剂所在吸附塔的所述第一吸附剂放置位置外周侧壁使用高导热材料(如耐腐蚀的金属合金)，使用高导热材料的所述侧壁外设加热腔，所述加热腔内部通入转炉尾气，将所述转炉尾气的热量传导给所述第一吸附剂。在上述方法中，步骤S2中，所述第一吸附剂中负载有重量百分含量为20％—30％的铁或铁的化合物。该配比使CO2的损失量尽可能小，且能够去除其它气体。经检测，经过该步骤处理后的气体中硫、磷和砷元素的含量低于1ppm且CO2损失量最低。在上述方法中，步骤S2中，所述吸附是在压力为0.8—1.2MPa、温度为常温的条件下进行的；所述第一吸附剂的孔径为2-4nm，所述第一混合气体的气体流量与所述第一吸附剂的用量比例为(5-10)sccm:1g。在上述方法中，步骤S3中，所述变压吸附法使用第二吸附剂进行，所述第二吸附剂为以活性炭为载体，负载有重量百分含量为40—60％的硝酸盐和40—60％的氯化物；所述硝酸盐优选硝酸钙，所述氯化物优选为氯化钾。在上述方法中，步骤S3中，所述变压吸附法的温度为常温，吸附压力为3atm—6atm、解吸压力为0.1—1atm；所述第二吸附剂的孔径为1.0-1.5nm，所述第二混合气体的气体流量与所述第二吸附剂的用量比例为(3-7)sccm:1g。在上述方法中，步骤S4中，所述变压吸附法使用第三吸附剂进行，所述第三吸附剂为PU-1铜基吸附剂(北京北大先锋科技有限公司)，述变压吸附法的吸附温度为70-90℃，优选为80℃，所述变压吸附法的吸附压力为10MPa；所述第三混合气体的气体流量与所述第三吸附剂的用量比例为(15-20)sccm:1g。本专利技术所述转炉尾气的综合利用方法，具有如下有益效果：1、该方法基于转炉尾气的组成成分复杂的特点，采取先深度净化，去除硫、磷、砷等化合物，再用变压吸附法分别分离出高纯度的CO2和CO，高纯度的CO2可用于商品出售，高纯度的CO可用于羰基化合物的生产。2、深度净化使用的吸附剂中含有活性炭和铁及其化合物，不含有其它杂质元素，吸附后可用于炼钢原料配置，减少能源的浪费。3、深度净化使用的吸附剂吸附后也可以解吸，解吸时的加热可利用降温前的转炉尾气的热量进行。4、本专利技术方法参数设置合理，整个系统运行效率较高，CO2和CO的纯度和回收率均较高。附图说明此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：图1为一种转炉尾气的综合利用方法工艺流程。具体实施方式为了更清楚的阐释本申请的整体构思，下面结合说明书附图以示例的方式进行详细说明。实施例1、一种转炉尾气的综合利用方法一、第一混合气体流量对结果的影响如图1所示，本实施例提供的转炉尾气的综合利用方法包括如下步骤：S1、将炼钢生产的转炉尾气(平均发热量为7500kJ/m3，气体组成(体积分数)为：CO为70％，CO2为10％，N2为10％，O2为0.5％，H2S为1.0％，COS为0.5％，CS2为0.2％，PH3为1.5％，AsH3为2.0％，HF为0.3％，HCN为0.75％，HCl为0.75％，羰基金属为0.5％)经过降温除尘(干法)，获得第一混合气体；S2、将所述第一混合气体进行深度净化，去除转炉尾气中CO2、CO和N2之外的气体，获得第二混合气体；所述深度净化包括如下步骤：将所述第一混合气体使用第一吸附剂进行恒温(常温)变压(0.8MPa吸附，0.01MPa释放塔内未吸附气体)吸附，脱除所述转炉尾气中CO2、CO和N2之外的气体，再进一步使用催化剂进行精脱砷；所述第一吸附剂为以活性炭为载体，并负载有重量百分含量为20％的铁，使所述第一吸附剂表面呈碱性和还原性，以去除所述转炉尾气中CO2、CO和N2之外的气体；所述第一吸附剂的孔径为3nm，所述第一混合气体的气体流量与所述第一吸附剂的用量比例分别为(2、4、8、12)sccm:1g。将吸附了所述转炉尾气中CO2、CO和N2之外的气体的所述第一吸附剂与炼钢原料混合后进行炼钢，得到转炉尾气，将该转炉尾气重复进行步骤S1-S5。S3、采用变压吸附法将所述第二混合气体中的CO2和水分本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种转炉尾气的综合利用方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、将转炉尾气降温除尘，获得第一混合气体；S2、将所述第一混合气体进行深度净化，去除转炉尾气中CO2、CO和N2之外的气体，获得第二混合气体；S3、采用变压吸附法将所述第二混合气体中的CO2和水分离出来，用于制备CO2制品，余下的气体为第三混合气体；S4、采用变压吸附法将所述第三混合气体中的CO分离出来，直接用于制备羰基化合物，余下的气体为第四混合气体；S5、将所述第四混合气体与所述第一混合气体混合，循环进行步骤S2—S5。

【技术特征摘要】
1.一种转炉尾气的综合利用方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、将转炉尾气降温除尘，获得第一混合气体；S2、将所述第一混合气体进行深度净化，去除转炉尾气中CO2、CO和N2之外的气体，获得第二混合气体；S3、采用变压吸附法将所述第二混合气体中的CO2和水分离出来，用于制备CO2制品，余下的气体为第三混合气体；S4、采用变压吸附法将所述第三混合气体中的CO分离出来，直接用于制备羰基化合物，余下的气体为第四混合气体；S5、将所述第四混合气体与所述第一混合气体混合，循环进行步骤S2—S5。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤S2中，所述深度净化包括如下步骤：将所述第一混合气体使用第一吸附剂进行恒温变压吸附，脱除所述转炉尾气中CO2、CO和N2之外的气体，再进一步使用催化剂进行精脱砷；所述第一吸附剂为以活性炭为载体，并负载有足量铁或铁的化合物，使所述第一吸附剂表面呈碱性或还原性，以去除所述转炉尾气中CO2、CO和N2之外的气体。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于：步骤S2还包括：将吸附了所述转炉尾气中CO2、CO和N2之外的气体的所述第一吸附剂加热到200—250℃解吸所述转炉尾气中CO2、CO和N2之外的气体。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于：步骤S2中，所述加热是利用步骤S1的所述转炉尾气的热量进行。5.如权利要求2—4中任一项所述的方法，其特征在于：步骤S2中，所述第一吸附剂中负载有重量百分含量为20％—30％的铁或铁的化合物。6.如权利要求2—5中任一项所述的方法，其特征在于：步骤S2中，所述吸附是在压力为0.8—1.2MP...

【专利技术属性】
技术研发人员：张武宗，汪达军，郭启文，王辉，刘俊飞，曾四宝，
申请(专利权)人：山东阿斯德科技有限公司，石横特钢集团有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37