一种高炉煤气脱硫脱氰及资源化的方法技术

本发明专利技术涉及一种高炉煤气脱硫脱氰及资源化的方法，所述方法包括如下步骤：(1)高炉煤气依次经除尘处理与铁/活性炭水解催化剂水解处理，得到转化高炉煤气；所得转化高炉煤气中COS转化为H2S与CO2，HCN转化为NH3与CO；(2)步骤(1)所得转化高炉煤气依次经降压处理、换热处理以及脱硫处理，得到净化高炉煤气，经汽水分离所得气相进入煤气管网；所述脱硫处理所用脱硫液吸收NH3作为外加碱源；所得混合脱硫液经再生处理循环回用于脱硫处理中，所述混合脱硫液的硫泡沫经热处理后冷却得到硫磺。本发明专利技术采用铁/活性炭水解催化剂将COS和HCN进行水解转化，实现了硫和氰的净化与资源化。实现了硫和氰的净化与资源化。实现了硫和氰的净化与资源化。

【技术实现步骤摘要】
一种高炉煤气脱硫脱氰及资源化的方法


[0001]本专利技术涉及煤气净化与资源化处理
，具体涉及一种高炉煤气脱硫脱氰及资源化的方法。

技术介绍

[0002]钢铁行业作为工业最大的大气污染排放源，大气污染防控已成为空气质量改善的关键。钢铁企业“三气”中高炉煤气占64％，是产量最大的可燃气体，经除尘、余压透平发电系统(TRT)发电后送往高炉热风炉、轧钢加热炉以及燃气锅炉等用作燃料。
[0003]目前90％以上的高炉采用焦炭，焦炭中的有机硫燃烧后进入高炉煤气，约占煤气中总硫含量的60％以上，导致煤气中硫含量超标，高炉煤气的含硫组分总量约200
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300mg/m3，其中90％以上是羰基硫(COS)，H2S约5
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50mg/m3，剩余是二硫化碳(CS2)和其他有机硫，约5mg/m3；而高炉煤气中氢氰酸(HCN)的浓度较硫更高，一般在150
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700mg/m3。氰来源主要有两个方面，一是高炉中煤和焦炭中有机氰的挥发，二是在高炉内钾、钠等碱金属化合物被还原后形成蒸气，与固定碳和氮气发生反应生成氰化钾和氰化钠。碱金属氰化物以粉尘的形式跟随高炉煤气进入除尘系统，经过煤气中的水蒸气冷凝进一步形成氢氰酸，跟随煤气进入高炉煤气使用的各个环节。因此研究高炉煤气的脱硫脱氰技术迫在眉睫。
[0004]CN 113372965A公开了一种高炉煤气脱硫工艺。该高炉煤气脱硫工艺包括如下步骤：(1)将经过TRT或调压阀组后的待处理高炉煤气经过预处理反应器，以脱除酸性腐蚀物，形成预处理后煤气；所述预处理反应器内设置有作为预处理剂的钙基吸收剂，所述待处理高炉煤气的温度为70
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120℃；(2)将预处理后煤气经过水解塔，将有机硫转化为硫化氢形成水解后煤气；所述水解塔内设置有氧化铝基水解催化剂；(3)将水解后煤气经过脱硫反应器，形成净化后煤气；所述脱硫反应器内填充有氧化铁吸收剂。但该工艺并未考虑高炉煤气中HCN的存在，且无法实现硫的资源化。
[0005]CN 114907889A公开了一种高效高炉煤气脱氯脱硫系统及工艺。该系统包括；(a)至少一级重力除尘器；(b)至少一级布袋除尘器/电除尘器；(c)至少一级高炉煤气脱氯塔；(d)至少一级高炉煤气催化塔；以及(f)至少一级脱硫塔；在所述高炉煤气脱氯塔与高炉煤气催化塔之间并列设置有高炉TRT和调压阀组；所述高炉煤气催化塔包括：内部承载有催化剂的塔本体；用于向所述塔本体内部加装球状催化剂的加料部件。该水解装置布置于高炉煤气低压段，装置规模较大，且未考虑HCN的脱除，同时也无法实现硫的资源化。
[0006]高炉煤气的脱硫脱氰难点在于：高炉煤气量大但硫、氰浓度不高，这要求脱硫脱氰技术效率高，硫容高；采用湿法脱硫脱氰后，含硫、含氰废水难以处理，无法实现硫、氰资源化；传统的干法脱氰工艺通常采用吸附法，吸附后的催化剂难以再利用，造成资源的浪费。
[0007]因此针对现有技术的不足，亟需提供一种脱硫脱氰效率高且实现硫氰资源化利用的方法。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于提供一种高炉煤气脱硫脱氰及资源化的方法，高炉煤气通过铁/活性炭水解催化剂的水解处理，将COS和HCN进行转化，转化后的高炉煤气通过压力与温度控制进一步脱除H2S，同时NH3作为碱源继续发挥脱硫作用，净化后的煤气汇入煤气管网，脱硫液中的硫经过熔硫釜制成硫磺，从而实现硫和氰的净化与资源化。
[0009]为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0010]本专利技术提供了一种高炉煤气脱硫脱氰及资源化的方法，所述方法包括如下步骤：
[0011](1)高炉煤气依次经除尘处理与铁/活性炭水解催化剂水解处理，得到转化高炉煤气；所得转化高炉煤气中COS转化为H2S与CO2，HCN转化为NH3与CO；
[0012](2)步骤(1)所得转化高炉煤气依次经降压处理、换热处理以及脱硫处理，得到净化高炉煤气，经汽水分离所得气相进入煤气管网；
[0013]所述脱硫处理所用脱硫液吸收NH3作为外加碱源；所得混合脱硫液经再生处理循环回用于脱硫处理中，所述混合脱硫液的硫泡沫经热处理后冷却得到硫磺。
[0014]本专利技术提供的方法，通过采用铁/活性炭水解催化剂可以同时实现高炉煤气中COS和HCN的水解，其反应式如下所示：
[0015]COS+H2O＝H2S+CO2[0016]HCN+H2O＝NH3+CO
[0017]所得CO、CO2均为高炉煤气中已有的成分，且产生量远远小于高炉煤气含量，不会对高炉煤气成分造成影响；H2S与煤气中原有的H2S一同进入后段湿法脱硫塔进行脱除，而产生的NH3可以作为湿法脱硫的碱源，进一步促进H2S的脱除效率。湿法脱硫反应式如下所示：
[0018]NH3+H2S＝NH4HS
[0019]NH4HS+1/2O2＝NH3+S+H2O
[0020]高炉煤气中的硫转化为硫单质，经过熔硫系统后成为商品硫磺；HCN的水解产物NH3可以在湿法脱硫中循环使用，进而实现了硫、氰的净化与资源化。
[0021]优选地，步骤(1)所述除尘处理包括重力除尘和/或布袋除尘。
[0022]优选地，步骤(1)所述除尘处理后的粉尘浓度＜5mg/m3，例如可以是4mg/m3、3mg/m3、2mg/m3、1mg/m3或0.5mg/m3，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0023]优选地，步骤(1)所述铁/活性炭水解催化剂中铁为活性组分，活性炭为载体，所述铁的负载量为铁/活性炭水解催化剂总量的4
‑
6wt％，例如可以是4wt％、4.5wt％、5wt％、5.5wt％或6wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0024]所述铁/活性炭水解催化剂具有稳定高效的水解效果，相较于现有市售的水解催化剂，所述铁/活性炭水解催化剂可以保证1年以上的使用寿命，同时水解效率可达90％以上。
[0025]优选地，步骤(1)所述高炉煤气的温度为100
‑
150℃，例如可以是100℃、110℃、120℃、130℃或150℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0026]优选地，步骤(1)所述高炉煤气的压力为240
‑
250kPa，例如可以是240kPa、242kPa、245kPa、248kPa或250kPa，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0027]优选地，步骤(1)所述水解处理在水解塔中进行。
[0028]优选地，所述水解塔为固定床。
[0029]所述固定床的热源为高炉煤气的温度，不需要额外的热源加热，压力来自高炉煤气的压力。
[0030]优选地，所述水解塔的压降＜3kPa，例如可以是2.8kPa、2.5kPa、2.2kPa、2kPa或1kPa，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高炉煤气脱硫脱氰及资源化的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：(1)高炉煤气依次经除尘处理与铁/活性炭水解催化剂水解处理，得到转化高炉煤气；所得转化高炉煤气中COS转化为H2S与CO2，HCN转化为NH3与CO；(2)步骤(1)所得转化高炉煤气依次经降压处理、换热处理以及脱硫处理，得到净化高炉煤气，经汽水分离所得气相进入煤气管网；所述脱硫处理所用脱硫液吸收NH3作为外加碱源；所得混合脱硫液经再生处理循环回用于脱硫处理中，所述混合脱硫液的硫泡沫经热处理后冷却得到硫磺。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述除尘处理包括重力除尘和/或布袋除尘；优选地，步骤(1)所述除尘处理后的粉尘浓度＜5mg/m3；优选地，步骤(1)所述铁/活性炭水解催化剂中铁为活性组分，活性炭为载体，所述铁的负载量为铁/活性炭水解催化剂总量的4
‑
6wt％。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述高炉煤气的温度为100
‑
150℃；优选地，步骤(1)所述高炉煤气的压力为240
‑
250kPa；优选地，步骤(1)所述水解处理在水解塔中进行；优选地，所述水解塔为固定床；优选地，所述水解塔的压降＜3kPa。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述转化高炉煤气中COS的浓度＜10mg/m3；优选地，步骤(1)所述转化高炉煤气中HCN的浓度＜10mg/m3；优选地，步骤(1)所述CO2与CO的浓度≤高炉煤气的浓度的0.5
‰
。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述降压处理的压力终点为19.8
‑
20.2kPa；优选地，步骤(2)所述降压处理在余压透平发电装置中进行；优选地，步骤(2)所述换热处理的温度终点为35
‑
40℃；优选地，步骤(2)所述换热处理在换热装置中进行。6.根据权利要求1
‑
5任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述脱硫处理的步骤包括：所述换热处理后的转化高炉煤气与脱硫液逆流接触反应；优选地，步骤(2)所述脱硫处理后H2S的浓度＜10mg/m3；优选地，所述脱硫液包括酞菁钴类脱硫剂的水溶液；优选地，所述脱硫液吸收NH3后的pH值为8.2
‑
8.6。7.根据权利要求1
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【专利技术属性】
技术研发人员：朱廷钰，李玉然，林玉婷，曹强，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：