一种高炉煤气脱碳协同精脱硫的方法技术

本发明专利技术涉及一种高炉煤气脱碳协同脱硫方法，按照下列步骤执行：在高炉煤气精脱硫之前先对高炉煤气进行脱碳，脱碳采用溶剂吸收法，脱碳溶液在吸收二氧化碳后转化为富液，经过再生可以重复使用；在干法吸附脱硫塔前段设置有机硫水解装置，在设定的适宜温度下高炉煤气中的有机硫组分被水解为H2S后进入干法吸附脱硫塔，高炉煤气中硫化氢被脱除，净化后的高炉煤气进入后续工段；所述的有机硫水解装置为有机硫水解塔，有机硫水解塔之前设置脱碳装置，在脱碳的同时脱除H2S；干法吸附脱硫塔前设置有机硫水解装置提高脱硫效率，并设置余热回收装置，在提升脱硫效果的同时降低运行成本。在提升脱硫效果的同时降低运行成本。在提升脱硫效果的同时降低运行成本。

【技术实现步骤摘要】
一种高炉煤气脱碳协同精脱硫的方法


[0001]本专利技术属于高炉煤气燃烧前碳捕集和精脱硫
，具体涉及一种高炉煤气脱碳协同精脱硫的方法。

技术介绍

[0002]针对二氧化碳引发的气候变化问题，我国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳的碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取到2060年前实现“碳中和”。我国政府高度重视碳排放导致的气候变化问题，采取了一系列实际行动并围绕减碳、固碳进行产业结构调整、资源节约及提高能源利用率、优化能源结构、发展可再生能源与推进循环经济等。
[0003]在我国2030年前碳达峰，2060年前碳中和承诺下，各行业积极寻求低碳工艺，煤气和工业烟气的碳捕集分别属于燃烧前碳捕集和燃烧后碳捕集，是碳捕集主要出现的工业场景。燃烧前CO2捕集工艺以其系统小、能耗低、捕集效率高和对污染物控制有很大潜力的优点而受到世界各国的广泛关注和争相发展。燃烧后碳捕集特别常见于工业烟气碳捕集，当前碳捕集项目中主要为燃烧后碳捕集，但是燃烧后烟气气量大幅增多，因此燃烧前碳捕集相对于燃烧后碳捕集装置选型可以更小，节省一次性投入成本。
[0004]高炉煤气主要成分及体积分数为：N255
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60％，CO 18
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20％，CO215
‑
25％，H21.5
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3％，O20.2％。因可燃组分占比低，高炉煤气的热值不高。高炉煤气中二氧化碳的体积分数为15
‑
25％，鉴于我国每年副产的高炉煤气基数庞大，对高炉煤气进行碳捕集可在源头减少碳排放，可以降低后续处理气量，同时增加高炉煤气热值。
[0005]碳减排全球瞩目形势下，研究者们相继研发各种二氧化碳捕集工艺。对于二氧化碳捕集技术，主要有溶剂吸收法和变压吸附法两大主流工艺。其中溶剂吸收法是最早工业化，也是最成熟最稳定的脱碳工艺。
[0006]现代工业中，高炉炼铁技术一直是主流炼铁方法，高炉炼铁产能占世界生铁总产量的95％以上。高炉炼铁同时副产大量的高炉煤气，高炉煤气中含硫组分会腐蚀煤气管道和煤气使用设备，若不经净化脱硫处理直接送往下游用户端燃烧后会产生大量的SO2，对人类生存环境造成污染，危害我们的健康。此外，煤气中的硫会使催化剂中毒，从而使催化剂失活，降低催化剂的使用寿命而增加运行费用。因此，高炉煤气无论是直接燃烧还是通入到下游化工工艺流程中，都需要做净化脱硫处理。
[0007]高炉煤气中主要的含硫成分有：H2S、COS、CS2，总硫(折合成单质S)大约在90
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200mg/m3。其中无机硫(H2S)的浓度在10
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120mg/m3，占总硫体积占比大约在35％，而有机硫(主要为COS+CS2)的浓度在80
‑
200mg/m3，占总硫体积占比大约在65％。现有脱硫工艺对H2S的脱除效果较为明显，因有机硫相对比较稳定，对有机硫的脱除效果较差。现有脱除有机硫的方法一般都是将煤气中的有机硫进行水解或氢解，使难脱除的有机硫转化为容易脱除的H2S，有机硫水解后接H2S脱除设施。
[0008]目前高炉煤气脱硫技术比较多，其中应用比较广泛、操作比较简单的是干法吸附
脱硫技术，高炉煤气经吸附塔下部的煤气均布器，均匀通过脱硫吸附剂装填层，高炉煤气中的H2S、COS、CS2在表面官能团分子力的作用下，被脱硫吸附剂多孔表面吸附。但在作者实际操作过程中，脱硫吸附剂对H2S的吸附脱除效果显著，但是对COS和CS2脱除效果不是太好。
[0009]目前高炉煤气的脱硫工艺，水解催化剂的使用周期较短，因在水解之前未考虑H2S的脱除，高炉煤气中的H2S很容易使水解催化剂中毒，虽然有抗硫水解催化剂，但是效果也不是太好，因此在高炉煤气有机硫水解之前应考虑增设H2S脱除装置。

技术实现思路

[0010]针对现有煤气净化工艺的不足，本专利技术提出一种高炉煤气脱碳协同脱硫方法。
[0011]具体的技术方案：一种高炉煤气脱碳协同脱硫方法，按照下列步骤执行：在高炉煤气精脱硫之前先对高炉煤气进行脱碳，脱碳采用溶剂吸收法，脱碳溶液在吸收二氧化碳后转化为富液，经过再生可以重复使用；在干法吸附脱硫塔前段设置有机硫水解装置，在设定的适宜温度下高炉煤气中的有机硫组分被水解为H2S后进入干法吸附脱硫塔，高炉煤气中硫化氢被脱除，净化后的高炉煤气进入后续工段；所述的有机硫水解装置为有机硫水解塔，有机硫水解塔之前设置脱碳装置，在脱碳的同时脱除H2S；干法吸附脱硫塔前设置有机硫水解装置提高脱硫效率，并设置余热回收装置，在提升脱硫效果的同时降低运行成本。
[0012]进一步的，所述的脱碳装置为脱碳塔；所述的溶剂吸收法；高炉煤气经脱碳塔底部的煤气入口进入塔内，由下而上与塔顶喷淋而下的脱碳溶液逆向接触，高炉煤气中二氧化碳被吸收脱除；脱碳的同时对高炉煤气进一步净化，脱除高炉煤气中的包括尘和氯杂质组分。
[0013]再进一步的，脱碳溶液为胺类溶液，呈强碱性，在脱碳的同时将高炉煤气中的H2S一并脱除；脱碳溶液脱除高炉煤气中的无机硫。
[0014]再进一步的，脱碳溶液为一乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)、N
‑
甲基二乙醇胺(MDEA)、空间位阻胺、哌嗪及其衍生物中的一种或多种的混合。
[0015]再进一步的，经脱碳后的高炉煤气，温度为30
‑
35℃，进入换热器冷侧气体入口，与后段热煤气进行热交换升温至70
‑
75℃，再使用补热装置将高炉煤气升温至85
‑
90℃后进入有机硫水解装置，在催化剂的作用下高炉煤气中有机硫水解为H2S；所述的余热回收装置为余压余热利用装置。
[0016]再进一步的，高炉煤气余热回收换热器为板式换热器或管式换热器中的一种；冷煤气和热煤气分别经冷侧入口和热侧入口引入换热器，通过换热回收余热；
[0017]高炉煤气补热装置的热源为电加热或蒸汽加热中的一种或两者的结合，通过高炉煤气补热装置，将高炉煤气升温至有机硫水解适宜温度即(85
‑
90℃)。
[0018]再进一步的，高炉煤气有机硫水解催化剂的载体为金属氧化物(Al2O3)、活性炭或堇青石中的一种；活性组分为碱金属与碱土金属、过渡金属、复合金属氧化物和纳米金属、稀土金属氧化物中的一种或多种的组合。
[0019]再进一步的，高炉煤气在经过水解塔后，进入换热器余热回收后煤气温度降低至50
‑
55℃，经干法吸附脱硫塔底部煤气入口引入干法吸附脱硫塔，均匀通过脱硫剂床层，H2S被吸附脱除，净化后的高炉煤气经煤气出口引出，送往后续用户单位；
[0020]干法吸附脱硫塔下部设煤气均布器，高炉煤气可以均匀通过干法脱硫剂填料层。
[0021]再进一步的，干法吸附脱硫塔采用的是吸附再生法，对H2S的吸附为物理吸附，吸附饱和的脱硫吸附剂进行再生H2S的脱附，再生气通过燃烧后送往尾气处理系统进行净化处理；再生方式为蒸汽再生或加本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高炉煤气脱碳协同脱硫方法，其特征在于，按照下列步骤执行：在高炉煤气精脱硫之前先对高炉煤气进行脱碳，脱碳采用溶剂吸收法，脱碳溶液在吸收二氧化碳后转化为富液，经过再生可以重复使用；在干法吸附脱硫塔前段设置有机硫水解装置，在设定的适宜温度下高炉煤气中的有机硫组分被水解为H2S后进入干法吸附脱硫塔，高炉煤气中硫化氢被脱除，净化后的高炉煤气进入后续工段；所述的有机硫水解装置为有机硫水解塔，有机硫水解塔之前设置脱碳装置，在脱碳的同时脱除H2S；干法吸附脱硫塔前设置有机硫水解装置提高脱硫效率，并设置余热回收装置，在提升脱硫效果的同时降低运行成本。2.根据权利要求1所述的一种高炉煤气脱碳协同脱硫方法，其特征在于，所述的脱碳装置为脱碳塔；所述的溶剂吸收法；高炉煤气经脱碳塔底部的煤气入口进入塔内，由下而上与塔顶喷淋而下的脱碳溶液逆向接触，高炉煤气中二氧化碳被吸收脱除；脱碳的同时对高炉煤气进一步净化，脱除高炉煤气中的包括尘和氯杂质组分。3.根据权利要求1或2所述的一种高炉煤气脱碳协同脱硫方法，其特征在于，脱碳溶液为胺类溶液，呈强碱性，在脱碳的同时将高炉煤气中的H2S一并脱除；脱碳溶液脱除高炉煤气中的无机硫。4.根据权利要求1或2所述的一种高炉煤气脱碳协同脱硫方法，其特征在于，脱碳溶液为一乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)、N
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甲基二乙醇胺(MDEA)、空间位阻胺、哌嗪及其衍生物中的一种或多种的混合。5.根据权利要求1或2所述的一种高炉煤气脱碳协同脱硫方法，其特征在于，经脱碳后的高炉煤气，温度为30
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35℃，进入换热器冷侧气体入口，与后段热煤气进行热交换升温至70
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75℃，再使用补热装置将高炉煤气升温至85
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90℃后进入有机硫水...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄乃金，石勇，解彬，王一臻，
申请(专利权)人：安徽威达环保科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：