高炉煤气脱硫及硫资源化利用方法及系统与流程

本发明属于工业气体脱硫领域，涉及一种高炉煤气脱硫及硫资源化利用方法及系统。

背景技术：

1、在冶炼过程中，高炉将产生大量高炉煤气，常用作电厂锅炉、炼铁厂热风炉、炼钢厂加热炉的燃料，为降低电厂锅炉、炼铁厂热风炉、炼钢厂加热炉的烟气排放中的so2含量，则需要对高炉煤气进行源头脱硫。高炉煤气中所含硫化物除了无机硫(h2s硫化氢)，还存在大量有机硫(cos羰基硫、cs2二硫化碳)，目前高炉煤气源头脱硫的处理方法主要是采用袋式除尘去除颗粒物，并在trt/bprt/减压阀组前后设置脱硫装置进行脱硫处理，然后通过煤气管网送往用户作为燃料使用。

2、现有的高炉煤气脱硫方法多采用水解+干法脱硫结合，其中水解装置将高炉煤气中的有机硫(cos、cs2)转化成无机硫(h2s)，然而，h2s溶于水会对煤气管道产生腐蚀，对煤气管网安全运行产生一定风险。不仅如此，水解工艺一般要求煤气温度≥80℃，而干法脱硫一般要求煤气温度范围控制在30℃～50℃，通常高炉煤气在trt前后温度范围分别在100℃～200℃和30℃～100℃，不可避免需要对高炉煤气进行升温和降温操作，从而增加能源介质的耗量和高炉煤气脱硫的运行成本。

3、除此之外，现有的高炉煤气脱硫方法也无法实现硫的资源化利用。目前高炉煤气脱硫都是通过物理或者化学方法将煤气中硫化物转移至吸附材料中，待材料吸附饱和后通过再生或者解析的方式将硫化物转移至烧结、发电等配备烟气脱硫的单元进行处理。可见，该种方案并未从根源上解决高炉煤气中的硫污染，反而增加了烧结、发电等单元对烟气进行脱硫处理的能力，且未做到硫的资源化利用。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供一种高炉煤气脱硫及硫资源化利用方法及系统，其目的之一在于避免高炉煤气脱硫时产生的h2s腐蚀管道，其目的之二在于避免对高炉煤气进行额外的升温或降温操作从而降低运行成本，其目的之三在于实现高炉煤气中硫元素的资源化利用。

2、为达到上述目的，本发明提供一种高炉煤气脱硫及硫资源化利用方法，包括以下步骤：

3、无机硫转化：将高炉煤气中的无机硫转化生成有机硫；

4、脱氧：脱除高炉煤气中的氧气；

5、光解：将高炉煤气中的有机硫光解生成一氧化碳和单质硫；

6、硫磺回收：收集光解生成的单质硫。

7、可选的，无机硫转化的反应温度控制在100℃～300℃之间，体积空速范围控制在0～1000h-1之间，体积空速优选为60h-1。

8、可选的，脱氧的反应温度控制在100℃～300℃之间，体积空速范围控制在0～1000h-1之间，体积空速优选为500h-1。

9、可选的，光解有机硫采用波长为100nm～200nm的紫外光，紫外光波长优选为185nm，反应温度范围控制在30℃～100℃之间，有机硫的光解时间控制在0s～10s之间。

10、可选的，无机硫转化时采用的催化剂为硫化钴、硫化镍、硫化铬、硫化钒、硫化亚铁、硫化钛、硫化铜、硫化锌、硫化锰、硫化钼中的一种或几种组合，所述催化剂的载体为活性炭、金属氧化物、分子筛中的一种或几种组合。

11、本发明提供一种高炉煤气脱硫及硫资源化利用系统，系统包括沿高炉煤气脱硫路线依次设置的无机硫转化装置、脱氧装置、光解装置和硫磺回收装置。无机硫转化装置和脱氧装置均为进行气固相催化反应的反应器。

12、可选的，在脱氧装置和光解装置之间还设置有trt和/或bprt和/或减压阀组，以回收高炉煤气的余热和/或余压。

13、将高炉煤气通入无机硫转化装置中以将高炉煤气中的无机硫转化生成有机硫，而后通入脱氧装置脱除其中的氧气，再经由trt/bprt/减压阀组回收高炉煤气的余热余压，最后通入光解装置将高炉煤气中的有机硫分解生成一氧化碳和单质硫。

14、可选的，无机硫转化装置用于将高炉煤气中的无机硫(主要为h2s)转化生成有机硫(cos)，其脱硫反应式为h2s+co＝cos+h2。

15、可选的，将无机硫转化装置的反应温度控制在100℃～300℃之间，将无机硫转化装置的体积空速范围控制在0～1000h-1之间；将脱氧装置的反应温度范围控制在100℃～300℃之间，脱氧装置体积空速范围控制在0～1000h-1之间；将光解装置的反应温度范围控制在30℃～100℃之间，光解装置采用波长为100nm～200nm的紫外光，将高炉煤气在光解装置的停留时间控制在0s～10s之间。体积空速为单位时间内原料体积流量与催化剂体积的比值。

16、进一步可选的，无机硫转化装置的体积空速为60h-1，脱氧装置体积空速为500h-1。

17、可选的，无机硫转化装置和脱氧装置均为进行气固相催化反应的反应器。

18、可选的，无机硫转化装置内装填有催化剂，催化剂为硫化钴、硫化镍、硫化铬、硫化钒、硫化亚铁、硫化钛、硫化铜、硫化锌、硫化锰、硫化钼中的一种或几种组合。

19、可选的，无机硫转化装置的催化剂的载体为活性炭、金属氧化物、分子筛中的一种或几种组合。

20、可选的，光解装置的紫外光波长为185nm。

21、可选的，系统还包括硫含量检测装置，硫含量检测装置通过管道分别连接于无机硫转化装置入口处、脱氧装置入口处以及光解装置出口处，以实时检测高炉煤气无机硫转化前、无机硫转化后、光解后的硫含量。

22、可选的，硫含量检测装置的进气流量控制在20～50ml/min之间。

23、可选的，硫含量检测装置为气相色谱仪、检测管或便携式检测器等气体检测仪器，优选为气相色谱仪。

24、可选的，硫含量检测装置内置碱洗装置，碱洗装置内装有碱性溶液，碱性溶液的质量分数为0.1％～30％，碱性溶液为naoh、koh、na2co3、k2co3中的一种或几种混合溶液。

25、可选的，系统还包括氧含量检测装置，氧含量检测装置并联设置于脱氧装置的两端，以实时检测高炉煤气脱氧前后的氧气含量，氧含量检测装置为电化学、光学或热导等氧气检测仪器。

26、可选的，氧含量检测装置与脱氧装置并联设置，氧含量检测装置检测范围为0.1ppm～5％。

27、可选的，光解装置的出口还连接有用于收集单质硫的硫磺回收装置。

28、本发明的有益效果在于：

29、本发明提供的高炉煤气脱硫及硫资源化利用方法首先将高炉煤气中的无机硫(h2s)转化为有机硫(cos)，避免了水解生成大量h2s，从而有利于减缓管道腐蚀，提升高炉煤气管网运行安全性。而后通过光解装置将有机硫(cos)分解形成单质硫和co，一方面回收单质硫能够完成高炉煤气中的硫元素资源化利用，另一方面分解生成的co有助于提高高炉煤气热值，从而提高高炉煤气的燃烧效率。

30、从脱硫路线整体来看，本发明将无机硫转化装置和光解装置分别布置于trt/bprt/减压阀组之前和之后，高炉煤气在无机硫转换装置的反应温度为100～300℃，符合trt/bprt/减压阀组之前的高炉煤气温度。而高炉煤气经trt/bprt/减压阀组进行余热/余压回收后，温度将降至30℃～100℃，正好符合光解装置的反应温度。可见，本发明提供的脱硫路线能够充分匹配高炉煤气工况，无需额外对高炉煤气进行升温或降温操作，从而能够大幅降低能源介质耗量，减少运行成本。

31、除此之外，本发明提供的高炉煤气脱硫及硫资源化利用方法能够在显著降低高炉煤气中硫含量的同时保证无三废产生，参与脱硫反应后失活的催化剂都可资源化利用，不仅适用于高炉煤气脱硫领域，也可用于其他废气脱硫净化领域。

32、本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。