CN111925837A - 一种转炉煤气净化处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于转炉煤气处理方法技术领域，公开了一种转炉煤气净化处理方法，先利用活性炭的吸附作用，去除原料煤气中的焦油、萘、粉尘等杂质，在去除杂质的同时还可起到保护后续催化剂的作用。然后利用硫化态的钼系多元催化剂去除煤气中的氧气和氰化物，使得煤气得到充分净化，以便于后续生产。通过添加二硫化碳的方式来保持催化剂的活性，使得反应更加的高效，提高净化效果。本发明的处理方法操作简单、对煤气的净化效果较好，有利于转炉煤气生物发酵生产乙醇。

Description

一种转炉煤气净化处理方法
技术领域
本发明属于转炉煤气处理方法技术领域，具体涉及一种转炉煤气净化方法。
背景技术
我国能源资源总量比较丰富，但由于人口基数过大，人均能源资源拥有量 在世界上处于较低水平，特别是石油、天然气人均资源量仅为不到世界平均水 平的10％。随着国民经济平稳较快发展，城乡居民消费结构升级，能源消费将 继续保持增长趋势，资源约束矛盾更加突出。因此，尽快寻找和发展替代原油 的新能源是当务之急，是中国能源安全的迫切需要。燃料乙醇和生物柴油可以 替代汽油和柴油，是公认的最具有发展前景的替代燃料。目前国内钢厂排放的 各种工业尾气，对空气质量造成了很大程度的污染。然而，这些尾气主要成分 是一氧化碳，且可用于燃烧。如果利用富裕的钢厂工业尾气生产燃料乙醇，与直接燃烧相比，生产每吨燃料乙醇，可减少二氧化碳排放1.9吨。2020年我国 的燃料乙醇利用量将达到1000万吨，如果全部采用传统工艺，需要3000-4000 万亩的土地种植原料，占全国耕地面积的1.64-2.19％。土地资源已经成为燃料 乙醇行业发展的瓶颈。
以炼钢厂工业尾气为原料生产燃料乙醇，彻底避免了原料对土地的依赖， 真正实现了“不与人争粮、不与粮争地”的发展要求，而钢厂工业尾气的有效 成分为CO，体积含量约为53％，通过发酵法生产乙醇的CO转化率约为85％。 而利用转炉煤气进行生物发酵生产乙醇的煤气净化技术主要是脱氧和氰化氢， 必须脱除绝大部分氧气和对发酵生物有害的氰化物。现有的处理方法大多较为 复杂，且对煤气的净化不够彻底，导致在生产乙醇的过程中，转化率低，造成 资源的浪费。
发明内容
为了解决现有技术存在的上述问题，本发明目的在于提供一种能够较好的 脱除煤气中的氧气和氰化物的转炉煤气净化处理方法。
本发明所采用的技术方案为：
一种转炉煤气净化处理方法，包括如下步骤：
S1.利用活性炭去除煤气中的杂质；
S2.利用硫化态的钼系多元催化剂脱除煤气中的氧气和氰化物。
进一步的，所述硫化态的钼系多元催化剂为NSTO-1耐硫脱氧剂。
利用转炉煤气生物发酵生产乙醇的工艺方法中，需要对煤气进行净化，脱 除煤气中的绝大部分氧气和对发酵生物有害的氰化物。作为脱氧剂，有铁锰系 催化剂、硫化态的多元钼系催化剂、贵金属催化剂可以选择使用，具体如下：
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本发明的处理方法分为如下两个部分：
第一，首先考虑气体中可能含有对催化剂有害的焦油、萘、粉尘等杂质， 在前端设置保护罐，利用活性炭强大的吸附能力，将这些杂质吸附去除，以保 护后端催化剂；
第二，脱除煤气中含有的氧气及氰化物，针对该种原料气中CO含量高， 且含有H2的特殊情况，选择硫化态的钼系多元催化剂。例如华烁科技股份有限 公司生产的耐硫脱氧剂NSTO-1。该催化剂使H2和O2发生无焰反应，脱除O2。 HCN在该催化剂作用下发生水解反应生成NH3和CO从而除之。为保证催化剂 的活性，需要维持催化剂的硫化形态，要求气体中的硫含量大于20ppm。本发 明采用添加二硫化碳的方式补充硫的。其主要反应式如下：
①、H2+O2＝H2O
②、CS2+H2O＝CO2+H2S
③、CS2+H2＝H2S+CH4
④、HCN+H2O＝NH3+CO
更进一步的，上述步骤S2在反应过程中，通过添加二硫化碳的方式补充硫。
更进一步的，上述步骤S2在反应过程中煤气中硫含量大于20ppm。
更进一步的，上述步骤S1在保护罐中进行。
更进一步的，上述步骤S1包括如下步骤：
(1.1)将原料煤气压缩至0.5-0.8MPa；
(1.2)去除煤气中的杂质，得到洁净煤气；
(1.3)将准备好的洁净煤气通入换热器中，然后通入加热器中加热至 130-160摄氏度，得到加热煤气。
更进一步的，上述步骤S2包括如下步骤：
(2.1)将加热煤气通入反应塔中，利用硫化态的钼系多元催化剂脱除加热 煤气中的氧气和氰化物，在脱除过程中利用加硫***向反应塔中添加二硫化碳， 使得反应塔内的硫含量大于20ppm，得到清洁煤气；
(2.2)将准备好的清洁煤气通入换热器中，使得清洁煤气的温度降至70-90 摄氏度；
(2.3)将清洁煤气通入水冷器中，使得清洁煤气的温度降至30-50摄氏度；
(2.4)对清洁煤气进行精密过滤，得到0.4-0.7MPa的净化煤气。
更进一步的，上述步骤(1.1)中，将原料煤气压缩至0.6MPa；上述步骤(1.3) 中，将洁净煤气加热到150摄氏度。
更进一步的，上述步骤(2.2)中，将清洁煤气的温度降至80摄氏度；上 述步骤(2.3)中，将清洁煤气的温度降至40摄氏度；上述步骤(2.4)中，得 到的为0.5MPa的净化煤气。
本发明的有益效果为：
本发明的处理方法先利用活性炭的吸附作用，去除原料煤气中的焦油、萘、 粉尘等杂质，在去除杂质的同时还可起到保护后续催化剂的作用。然后利用硫 化态的钼系多元催化剂去除煤气中的氧气和氰化物，使得煤气得到充分净化， 以便于后续生产。通过添加二硫化碳的方式来保持催化剂的活性，使得反应更 加的高效，提高净化效果。本发明的处理方法操作简单、对煤气的净化效果较 好，有利于转炉煤气生物发酵生产乙醇。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步阐述。
实施例1：
如图1所示，本实施例的一种转炉煤气净化处理方法，包括如下步骤：
S1.利用活性炭去除煤气中的杂质；
S2.利用硫化态的钼系多元催化剂脱除煤气中的氧气和氰化物。
实施例2：
本实施例是在上述实施例1的基础上进行优化的限定，如图1所示，本实 施例的一种转炉煤气净化处理方法，包括如下步骤：
S1.利用活性炭去除煤气中的杂质；
S2.利用硫化态的钼系多元催化剂脱除煤气中的氧气和氰化物。
进一步的，所述硫化态的钼系多元催化剂为NSTO-1耐硫脱氧剂。
利用转炉煤气生物发酵生产乙醇的工艺方法中，需要对煤气进行净化，脱 除煤气中的绝大部分氧气和对发酵生物有害的氰化物。本发明的处理方法分为 如下两个部分：
第一，首先考虑气体中可能含有对催化剂有害的焦油、萘、粉尘等杂质， 在前端设置保护罐，利用活性炭强大的吸附能力，将这些杂质吸附去除，以保 护后端催化剂；
第二，脱除煤气中含有的氧气及氰化物，针对该种原料气中CO含量高， 且含有H2的特殊情况，选择硫化态的钼系多元催化剂。例如华烁科技股份有 限公司生产的耐硫脱氧剂NSTO-1。该催化剂使H2和O2发生无焰反应，脱除O2。HCN在该催化剂作用下发生水解反应生成NH3和CO从而除之。为保证 催化剂的活性，需要维持催化剂的硫化形态，要求气体中的硫含量大于20ppm。 本发明采用添加二硫化碳的方式补充硫的。其主要反应式如下：
①、H2+O2＝H2O
②、CS2+H2O＝CO2+H2S
④、CS2+H2＝H2S+CH4
⑤、HCN+H2O＝NH3+CO
实施例3：
本实施例是在上述实施例2的基础上进行优化的限定，如图1所示，本实 施例的一种转炉煤气净化处理方法，包括如下步骤：
S1.利用活性炭去除煤气中的杂质；
S2.利用硫化态的钼系多元催化剂脱除煤气中的氧气和氰化物。
进一步的，所述硫化态的钼系多元催化剂为NSTO-1耐硫脱氧剂。
利用转炉煤气生物发酵生产乙醇的工艺方法中，需要对煤气进行净化，脱 除煤气中的绝大部分氧气和对发酵生物有害的氰化物。本发明的处理方法分为 如下两个部分：
第一，首先考虑气体中可能含有对催化剂有害的焦油、萘、粉尘等杂质， 在前端设置保护罐，利用活性炭强大的吸附能力，将这些杂质吸附去除，以保 护后端催化剂；
第二，脱除煤气中含有的氧气及氰化物，针对该种原料气中CO含量高， 且含有H2的特殊情况，选择硫化态的钼系多元催化剂。例如华烁科技股份有 限公司生产的耐硫脱氧剂NSTO-1。该催化剂使H2和O2发生无焰反应，脱除O2。HCN在该催化剂作用下发生水解反应生成NH3和CO从而除之。为保证 催化剂的活性，需要维持催化剂的硫化形态，要求气体中的硫含量大于20ppm。 本发明采用添加二硫化碳的方式补充硫的。其主要反应式如下：
①、H2+O2＝H2O
②、CS2+H2O＝CO2+H2S
③、CS2+H2＝H2S+CH4
HCN+H2O＝NH3+CO
上述步骤S2在反应过程中，通过添加二硫化碳的方式补充硫。
实施例4：
本实施例是在上述实施例3的基础上进行优化的限定，如图1所示，本实 施例的一种转炉煤气净化处理方法，包括如下步骤：
S1.利用活性炭去除煤气中的杂质；
S2.利用硫化态的钼系多元催化剂脱除煤气中的氧气和氰化物。
进一步的，所述硫化态的钼系多元催化剂为NSTO-1耐硫脱氧剂。
利用转炉煤气生物发酵生产乙醇的工艺方法中，需要对煤气进行净化，脱 除煤气中的绝大部分氧气和对发酵生物有害的氰化物。本发明的处理方法分为 如下两个部分：
第一，首先考虑气体中可能含有对催化剂有害的焦油、萘、粉尘等杂质， 在前端设置保护罐，利用活性炭强大的吸附能力，将这些杂质吸附去除，以保 护后端催化剂；
第二，脱除煤气中含有的氧气及氰化物，针对该种原料气中CO含量高， 且含有H2的特殊情况，选择硫化态的钼系多元催化剂。例如华烁科技股份有 限公司生产的耐硫脱氧剂NSTO-1。该催化剂使H2和O2发生无焰反应，脱除 O2。HCN在该催化剂作用下发生水解反应生成NH3和CO从而除之。为保证 催化剂的活性，需要维持催化剂的硫化形态，要求气体中的硫含量大于20ppm。 本发明采用添加二硫化碳的方式补充硫的。其主要反应式如下：
①、H2+O2＝H2O
②、CS2+H2O＝CO2+H2S
③、CS2+H2＝H2S+CH4
HCN+H2O＝NH3+CO
上述步骤S2在反应过程中，通过添加二硫化碳的方式补充硫。上述步骤 S2在反应过程中煤气中硫含量大于20ppm。
实施例5：
本实施例是在上述实施例3的基础上进行优化的限定，如图1所示，本实 施例的一种转炉煤气净化处理方法，包括如下步骤：
S1.利用活性炭去除煤气中的杂质；
S2.利用硫化态的钼系多元催化剂脱除煤气中的氧气和氰化物。
进一步的，所述硫化态的钼系多元催化剂为NSTO-1耐硫脱氧剂。
利用转炉煤气生物发酵生产乙醇的工艺方法中，需要对煤气进行净化，脱 除煤气中的绝大部分氧气和对发酵生物有害的氰化物。本发明的处理方法分为 如下两个部分：
第一，首先考虑气体中可能含有对催化剂有害的焦油、萘、粉尘等杂质， 在前端设置保护罐，利用活性炭强大的吸附能力，将这些杂质吸附去除，以保 护后端催化剂；
第二，脱除煤气中含有的氧气及氰化物，针对该种原料气中CO含量高， 且含有H2的特殊情况，选择硫化态的钼系多元催化剂。例如华烁科技股份有 限公司生产的耐硫脱氧剂NSTO-1。该催化剂使H2和O2发生无焰反应，脱除 O2。HCN在该催化剂作用下发生水解反应生成NH3和CO从而除之。为保证 催化剂的活性，需要维持催化剂的硫化形态，要求气体中的硫含量大于20ppm。 本发明采用添加二硫化碳的方式补充硫的。其主要反应式如下：
①、H2+O2＝H2O
②、CS2+H2O＝CO2+H2S
③、CS2+H2＝H2S+CH4
HCN+H2O＝NH3+CO
上述步骤S2在反应过程中，通过添加二硫化碳的方式补充硫。上述步骤 S2在反应过程中煤气中硫含量大于20ppm。上述步骤S1在保护罐中进行。
实施例6：
本实施例是在上述实施例5的基础上进行优化的限定，如图1所示，本实 施例的一种转炉煤气净化处理方法，包括如下步骤：
S1.利用活性炭去除煤气中的杂质；
S2.利用硫化态的钼系多元催化剂脱除煤气中的氧气和氰化物。
进一步的，所述硫化态的钼系多元催化剂为NSTO-1耐硫脱氧剂。
利用转炉煤气生物发酵生产乙醇的工艺方法中，需要对煤气进行净化，脱 除煤气中的绝大部分氧气和对发酵生物有害的氰化物。本发明的处理方法分为 如下两个部分：
第一，首先考虑气体中可能含有对催化剂有害的焦油、萘、粉尘等杂质， 在前端设置保护罐，利用活性炭强大的吸附能力，将这些杂质吸附去除，以保 护后端催化剂；
第二，脱除煤气中含有的氧气及氰化物，针对该种原料气中CO含量高， 且含有H2的特殊情况，选择硫化态的钼系多元催化剂。例如华烁科技股份有 限公司生产的耐硫脱氧剂NSTO-1。该催化剂使H2和O2发生无焰反应，脱除 O2。HCN在该催化剂作用下发生水解反应生成NH3和CO从而除之。为保证 催化剂的活性，需要维持催化剂的硫化形态，要求气体中的硫含量大于20ppm。 本发明采用添加二硫化碳的方式补充硫的。其主要反应式如下：
①、H2+O2＝H2O
②、CS2+H2O＝CO2+H2S
③、CS2+H2＝H2S+CH4
HCN+H2O＝NH3+CO
上述步骤S2在反应过程中，通过添加二硫化碳的方式补充硫。上述步骤 S2在反应过程中煤气中硫含量大于20ppm。上述步骤S1在保护罐中进行。
上述步骤S1包括如下步骤：
(1.1)将原料煤气压缩至0.5-0.8MPa；
(1.2)去除煤气中的杂质，得到洁净煤气；
(1.3)将准备好的洁净煤气通入换热器中，然后通入加热器中加热至 130-160摄氏度，得到加热煤气。
上述步骤S2包括如下步骤：
(2.1)将加热煤气通入反应塔中，利用硫化态的钼系多元催化剂脱除加热 煤气中的氧气和氰化物，在脱除过程中利用加硫***向反应塔中添加二硫化碳， 使得反应塔内的硫含量大于20ppm，得到清洁煤气；
(2.2)将准备好的清洁煤气通入换热器中，使得清洁煤气的温度降至70-90 摄氏度；
(2.3)将清洁煤气通入水冷器中，使得清洁煤气的温度降至30-50摄氏度；
(2.4)对清洁煤气进行精密过滤，得到0.4-0.7MPa的净化煤气。
上述步骤(1.1)中，将原料煤气压缩至0.6MPa；上述步骤(1.3)中，将 洁净煤气加热到150摄氏度。上述步骤(2.2)中，将清洁煤气的温度降至80 摄氏度；上述步骤(2.3)中，将清洁煤气的温度降至40摄氏度；上述步骤(2.4) 中，得到的为0.5MPa的净化煤气。
本发明不局限于上述可选实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其 他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本发明权 利要求界定范围内的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种转炉煤气净化处理方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1.利用活性炭去除煤气中的杂质；
S2.利用硫化态的钼系多元催化剂脱除煤气中的氧气和氰化物。
2.根据权利要求1所述的转炉煤气净化处理方法，其特征在于：所述硫化态的钼系多元催化剂为NSTO-1耐硫脱氧剂。
3.根据权利要求1所述的转炉煤气净化处理方法，其特征在于：上述步骤S2在反应过程中，通过添加二硫化碳的方式补充硫。
4.根据权利要求1所述的转炉煤气净化处理方法，其特征在于：上述步骤S2在反应过程中煤气中硫含量大于20ppm。
5.根据权利要求1所述的转炉煤气净化处理方法，其特征在于：上述步骤S1在保护罐中进行。
6.根据权利要求1所述的转炉煤气净化处理方法，其特征在于：上述步骤S1包括如下步骤：
(1.1)将原料煤气压缩至0.5-0.8MPa；
(1.2)去除煤气中的杂质，得到洁净煤气；
(1.3)将准备好的洁净煤气通入换热器中，然后通入加热器中加热至130-160摄氏度，得到加热煤气。
7.根据权利要求6所述的转炉煤气净化处理方法，其特征在于：上述步骤S2包括如下步骤：
(2.1)将加热煤气通入反应塔中，利用硫化态的钼系多元催化剂脱除加热煤气中的氧气和氰化物，在脱除过程中利用加硫***向反应塔中添加二硫化碳，使得反应塔内的硫含量大于20ppm，得到清洁煤气；
(2.2)将准备好的清洁煤气通入换热器中，使得清洁煤气的温度降至70-90摄氏度；
(2.3)将清洁煤气通入水冷器中，使得清洁煤气的温度降至30-50摄氏度；
(2.4)对清洁煤气进行精密过滤，得到0.4-0.7MPa的净化煤气。
8.根据权利要求6所述的转炉煤气净化处理方法，其特征在于：上述步骤(1.1)中，将原料煤气压缩至0.6MPa；上述步骤(1.3)中，将洁净煤气加热到150摄氏度。
9.根据权利要求7所述的转炉煤气净化处理方法，其特征在于：上述步骤(2.2)中，将清洁煤气的温度降至80摄氏度；上述步骤(2.3)中，将清洁煤气的温度降至40摄氏度；上述步骤(2.4)中，得到的为0.5MPa的净化煤气。
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