CN115770469A - 一种高炉煤气净化协同热风炉碳捕集的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高炉煤气净化协同热风炉碳捕集的方法，包括以下步骤，步骤一、高炉煤气脱硫：在高炉煤气进入高炉热风炉燃烧前先进行硫化物的脱除；步骤二、高炉煤气燃烧：经步骤一净化后高炉煤气通入高炉热风炉进行燃烧；步骤三、高炉烟气捕碳：经步骤二烟气燃烧后经除尘后，对热风炉烟气进行CO2的捕集。本发明的优点：先对高炉煤气净化进行深度脱硫净化，净化后的高炉煤气用于热风炉燃气，热风炉排放的CO2再用有机胺、混胺或相变溶剂捕集，通过高炉煤气净化提高热风炉CO2捕集效率，降低捕碳成本与能耗；最终实现硫化物与CO2分别高效捕集，提高CO2的捕集效率，避开了气体分离问题，避免了分离SO2和CO2混合气时的高能耗，为后续CO2资源化利用创造了条件。
Description
技术领域
本发明涉及一种高炉煤气净化协同热风炉碳捕集的方法，属于钢铁行业二氧化碳捕集技术领域。
背景技术
随着工业的发展，以CO2为主的温室气体加剧了全球温室效应。CO2主要来源于自然界化石燃料的燃烧，我国是世界上最大的钢铁生产国，其中中国钢铁行业温室气体排放量约占温室气体排放总量的15％，我国钢铁行业碳排放量占全球钢铁行业碳排放总量的60％以上，约占国内碳排放量的15％。因此，改善钢铁行业的温室气体排放状况对中国实现低碳发展目标尤为重要。
在钢铁行业高炉炼铁工艺中，热风炉是重要的CO2排放源，高炉煤气作为钢铁行业产量最高的可燃气体，成分复杂，其中硫化物包括有机硫和无机硫两类，无机硫主要为H2S，约占总硫25％；有机硫主要为羰基硫(COS)、二硫化碳(CS2)、硫醇、硫醚等，COS约占总硫的70％，CS2约占总硫的3％。高炉热风炉以高炉煤气为燃气，热风炉排放烟气成分复杂，含大量CO2、SO2、H2S等，处理难度大。
在众多碳捕集的技术中，液相吸收法最成熟，在钢铁行业CO2捕集中应用最为广泛。但高炉煤气中的硫化物经炉内燃烧生成SO2，在吸收剂捕集CO2的过程中，吸收剂可同时吸收SO2、CO2，且SO2的酸性强于CO2，对吸收剂吸收CO2的效率产生巨大影响，在后续吸收剂再生过程中SO2相对于CO2更难脱除，进而影响吸收剂的使用寿命。
专利CN202011045419.0提出“一种高炉煤气脱硫方法及装置”，主要是利用水解塔、余压透平发电装置或减压阀再经脱硫降温塔喷淋降温脱硫和除雾器除雾对煤气中硫化物进行去除，但是无法实现CO2的去除。专利CN202020529778.2提出“一种高炉热风炉废气脱硫脱硝***”，是对高炉热风炉废气进行脱硫脱硝，包括干法脱硫塔和除尘脱硝一体化反应器，但是对高炉热风炉废气进行脱硫存在脱硫效率低以及资源浪费、成本高等问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题，在于提供一种高炉煤气净化协同热风炉碳捕集的方法，旨在先对高炉煤气净化进行深度脱硫净化，净化后的高炉煤气用于热风炉燃气，热风炉排放的CO2再用有机胺、混胺或相变溶剂捕集，通过高炉煤气净化提高热风炉CO2捕集效率，降低捕碳成本与能耗。
本发明通过下述方案实现：一种高炉煤气净化协同热风炉碳捕集的方法，其包括以下步骤，
步骤一、高炉煤气脱硫：在高炉煤气进入高炉热风炉燃烧前先进行硫化物的脱除；
步骤二、高炉煤气燃烧：经步骤一净化后高炉煤气通入高炉热风炉进行燃烧；
步骤三、高炉烟气捕碳：经步骤二烟气燃烧后经除尘后，对热风炉烟气进行CO2的捕集。
所述步骤一中的高炉煤气脱硫包括两个步骤：先进行COS的去除；再进行H2S的去除。
所述COS的去除采用加氢或水解转化成H2S再脱除。
所述H2S的去除采用干法脱硫。
所述步骤三中先通过TRT发电机组利用余热余能后，再进行CO2的捕集。
所述步骤三中CO2的捕集采用化学吸收法，选用有机胺、混胺或相变溶剂作为吸收剂。
本发明的有益效果为：
1、本发明先对高炉煤气净化进行深度脱硫净化，净化后的高炉煤气用于热风炉燃气，热风炉排放的CO2再用有机胺、混胺或相变溶剂捕集，通过高炉煤气净化提高热风炉CO2捕集效率，降低捕碳成本与能耗；
2、本发明最终实现硫化物与CO2分别高效捕集，提高了CO2的捕集效率，避开了气体分离问题，避免了分离SO2和CO2混合气时的高能耗，为后续CO2资源化利用创造了条件；
3、本发明可确保热风炉烟气排放达到超低排放标准，为高炉热风炉烟气治理提供了一种有效的解决途径，避免大气环境污染；
4、本发明在CO2捕集前进行高炉煤气硫化物的脱除，有利于捕集后CO2捕集的高效运行，避免了混合气体的分离过程，降低了能耗；
5、本发明设备投资小，改造方便，部分设施可利旧，***后续维护简单；
6、本发明可以从源头降低煤气中硫化物的含量，避免硫化物燃烧后对后续CO2捕集的干扰，从而实现高炉烟气中CO2气体高效捕集，降低了能耗，达到高炉煤气净化与热风炉碳高效捕集，有机胺及混胺对于SO2担载量为0.1～0.5mol，可节约能耗8.1Q/GJ·t-1～70.0Q/GJ·t-1。
附图说明
图1为本发明一种高炉煤气净化协同热风炉碳捕集的方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合图1对本发明进一步说明，但本发明保护范围不局限所述内容。
为了清楚，不描述实际实施例的全部特征，在下列描述中，不详细描述公知的功能和结构，因为它们会使本发明由于不必要的细节而混乱，应当认为在任何实际实施例的开发中，必须做出大量实施细节以实现开发者的特定目标，例如按照有关***或有关商业的限制，由一个实施例改变为另一个实施例，另外，应当认为这种开发工作可能是复杂和耗费时间的，但是对于本领域技术人员来说仅仅是常规工作。
实施例1：采用氢解法+干法进行脱硫，液体吸收剂有机胺进行捕碳，采用步骤如下：设计烟气量36万m3/h，进口SO2排放浓度约为200mg/m3。
1)氢解反应需要高温高压的条件，温度为300℃，压力为3.6MPa，高炉煤气由烟气管道进入水解塔发生反应，COS转化为H2S；
2)脱硫塔中采用塔式脱硫，其中TiO2作为脱硫剂，高炉煤气经水解塔后进入脱硫塔进行H2S的去除；
3)高炉煤气进入高炉热风炉1000℃燃烧；
4)吸收塔选用5mol/L有机胺作为吸收剂燃烧后的高炉烟气先后进入吸收塔、解吸塔进行碳捕集；
经本方法处理后，经脱硫后的烟气SO2浓度为12mg/m3，脱硫效率达到96％，达到了设计指标；有机胺对于SO2担载量为0.1mol，节约能耗可以达到35.0Q/GJ·t-1。
实施例2，采用水解法+干法进行脱硫，液体吸收剂混胺进行捕碳。采用步骤如下：设计烟气量36万m3/h，进口SO2排放浓度约为200mg/m3。
1)水解塔中水解催化剂选用Fe3O4作催化剂，常温进行反应，高炉煤气由烟气管道进入水解塔发生反应，COS转化为H2S；
2)脱硫塔中采用SDS钠基干法脱硫，高炉煤气经水解塔后进入脱硫塔进行H2S的去除；
3)高炉煤气进入高炉热风炉1200℃燃烧；
4)吸收塔选用5mol/L混胺N,N-二甲基环己胺(DMCA)和N-甲基环己胺(MCA)混合作为吸收剂，燃烧后的高炉烟气先后进入吸收塔、解吸塔进行碳捕集；经本方法处理后，经脱硫后的烟气SO2浓度为10mg/m3，脱硫效率达到98％，达到了设计指标；混胺对于SO2担载量为0.3mol，可节约能耗65.0Q/GJ·t-1。
实施例3，采用水解法+干法进行脱硫，液体吸收剂双相溶剂进行捕碳，采用步骤如下：设计烟气量36万m3/h，进口SO2排放浓度约为200mg/m3。
1)水解塔中水解催化剂选用Fe3O4作催化剂，常温进行反应，高炉煤气由烟气管道进入水解塔发生反应，COS转化为H2S；
2)脱硫塔中采用SDS钠基干法脱硫，高炉煤气经水解塔后进入脱硫塔进行H2S的去除；
3)高炉煤气进入高炉热风炉1200℃燃烧；
4)吸收塔选用双相溶剂作为吸收剂，燃烧后的高炉烟气先后进入吸收塔、解吸塔进行碳捕集；经本方法处理后，经脱硫后的烟气SO2浓度为9mg/m3，脱硫效率达到98％，达到了设计指标；混胺对于SO2担载量为0.4mol，可节约能耗70Q/GJ·t-1。
表一实施例具体参数及效果
尽管已经对本发明的技术方案做了较为详细的阐述和列举，应当理解，对于本领域技术人员来说，对上述实施例做出修改或者采用等同的替代方案，这对本领域的技术人员而言是显而易见，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (6)
1.一种高炉煤气净化协同热风炉碳捕集的方法，其特征在于：其包括以下步骤，
步骤一、高炉煤气脱硫：在高炉煤气进入高炉热风炉燃烧前先进行硫化物的脱除；
步骤二、高炉煤气燃烧：经步骤一净化后高炉煤气通入高炉热风炉进行燃烧；
步骤三、高炉烟气捕碳：经步骤二烟气燃烧后经除尘后，对热风炉烟气进行CO2的捕集。
2.根据权利要求1所述的一种高炉煤气净化协同热风炉碳捕集的方法，其特征在于：所述步骤一中的高炉煤气脱硫包括两个步骤：先进行COS的去除；再进行H2S的去除。
3.根据权利要求2所述的一种高炉煤气净化协同热风炉碳捕集的方法，其特征在于：所述COS的去除采用加氢或水解转化成H2S再脱除。
4.根据权利要求2所述的一种高炉煤气净化协同热风炉碳捕集的方法，其特征在于：所述H2S的去除采用干法脱硫。
5.根据权利要求1所述的一种高炉煤气净化协同热风炉碳捕集的方法，其特征在于：所述步骤三中先通过TRT发电机组利用余热余能后，再进行CO2的捕集。
6.根据权利要求1所述的一种高炉煤气净化协同热风炉碳捕集的方法，其特征在于：所述步骤三中CO2的捕集采用化学吸收法，选用有机胺、混胺或相变溶剂作为吸收剂。
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