一种转炉尾气的综合利用方法与流程

本发明涉及一种转炉尾气的综合利用方法。
背景技术：
：转炉尾气含有丰富的一氧化碳，一氧化碳具有较高的燃值。目前冶金企业普遍采用的治理污染和提高经济效益的措施，是将其作为燃料回收后用于炉窑加热、发电等，不但产品附加值不高，燃烧产生的co2会进一步增加温室程度。面对日益严峻的环保形势和减排要求，企业会因烟气治理工作投入大量的科研资金和装备，影响经济效益进一步提高。企业需要一种能将转炉尾气经济、环保综合利用的方法。技术实现要素：针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种转炉尾气的综合利用方法，该方法基于转炉尾气的组成成分复杂的特点，采取先深度净化，再分别分离出高纯度的co2和co，且该方法充分利用转炉尾气的热量和尾气成分，减少了环境污染，增加了经济效益，实现了资源的循环经济利用，具有节能、环保、简单的优点。为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：一种转炉尾气的综合利用方法，包括如下步骤：s1、将转炉尾气降温除尘，获得第一混合气体；s2、将所述第一混合气体进行深度净化，去除转炉尾气中co2、co和n2之外的气体，获得第二混合气体；所述转炉尾气中co2、co和n2之外的气体包括：h2s、cos、cs2、ph3、ash3、hf、hcn、hcl、羰基金属、和o2；s3、采用变压吸附法将所述第二混合气体中的co2和水分离出来，用于制备co2制品，余下的气体为第三混合气体；s4、采用变压吸附法将所述第三混合气体中的co分离出来，直接用于制备羰基化合物，余下的气体为第四混合气体；s5、将所述第四混合气体与所述第一混合气体混合，循环进行步骤s2—s5。在上述方法中，一个实施方式是，步骤s2中，所述深度净化包括如下步骤：将所述第一混合气体使用第一吸附剂进行恒温变压吸附，脱除所述转炉尾气中co2、co和n2之外的气体，再进一步使用催化剂进行精脱砷；所述第一吸附剂为以活性炭为载体，并负载有足量铁或铁的化合物，使所述第一吸附剂表面呈碱性和还原性，以去除所述转炉尾气中co2、co和n2之外的气体；将吸附了所述转炉尾气中co2、co和n2之外的气体的所述第一吸附剂与炼钢原料混合后进行炼钢，得到转炉尾气，重复进行步骤s1-s5。所述第一吸附剂中活性炭用于吸附气体，所述铁或铁的化合物用于使转炉尾气中co2、co和n2之外的气体与铁发生化学反应，所述第一吸附剂不使用硅胶和氧化铝，也不使用其它金属及其化合物，不会引入新的杂质，且吸附条件简单，吸附后所述第一吸附剂可以不用再生，直接作为炼钢原材料的一部分进行炼钢，便于原料的组配且实现了炼钢的循环使用，不用添置新的设备，也不会产生新的污染，且与其它净化方法相比能耗很低。另一个实施方式是，步骤s2中，所述深度净化还包括如下步骤：将吸附了所述转炉尾气中co2、co和n2之外的气体的所述第一吸附剂加热到200—250℃解吸所述转炉尾气中co2、co和n2之外的气体。在该实施方式中，步骤s2中，所述加热是利用步骤s1的所述转炉尾气的热量进行。一种具体的实施方式为：在所述第一吸附剂所在吸附塔的所述第一吸附剂放置位置外周侧壁使用高导热材料(如耐腐蚀的金属合金)，使用高导热材料的所述侧壁外设加热腔，所述加热腔内部通入转炉尾气，将所述转炉尾气的热量传导给所述第一吸附剂。在上述方法中，步骤s2中，所述第一吸附剂中负载有重量百分含量为20％—30％的铁或铁的化合物。该配比使co2的损失量尽可能小，且能够去除其它气体。经检测，经过该步骤处理后的气体中硫、磷和砷元素的含量低于1ppm且co2损失量最低。在上述方法中，步骤s2中，所述吸附是在压力为0.8—1.2mpa、温度为常温的条件下进行的；所述第一吸附剂的孔径为2-4nm，所述第一混合气体的气体流量与所述第一吸附剂的用量比例为(5-10)sccm:1g。在上述方法中，步骤s3中，所述变压吸附法使用第二吸附剂进行，所述第二吸附剂为以活性炭为载体，负载有重量百分含量为40—60％的硝酸盐和40—60％的氯化物；所述硝酸盐优选硝酸钙，所述氯化物优选为氯化钾。在上述方法中，步骤s3中，所述变压吸附法的温度为常温，吸附压力为3atm—6atm、解吸压力为0.1—1atm；所述第二吸附剂的孔径为1.0-1.5nm，所述第二混合气体的气体流量与所述第二吸附剂的用量比例为(3-7)sccm:1g。在上述方法中，步骤s4中，所述变压吸附法使用第三吸附剂进行，所述第三吸附剂为pu-1铜基吸附剂(北京北大先锋科技有限公司)，述变压吸附法的吸附温度为70-90℃，优选为80℃，所述变压吸附法的吸附压力为10mpa；所述第三混合气体的气体流量与所述第三吸附剂的用量比例为(15-20)sccm:1g。本发明所述转炉尾气的综合利用方法，具有如下有益效果：1、该方法基于转炉尾气的组成成分复杂的特点，采取先深度净化，去除硫、磷、砷等化合物，再用变压吸附法分别分离出高纯度的co2和co，高纯度的co2可用于商品出售，高纯度的co可用于羰基化合物的生产。2、深度净化使用的吸附剂中含有活性炭和铁及其化合物，不含有其它杂质元素，吸附后可用于炼钢原料配置，减少能源的浪费。3、深度净化使用的吸附剂吸附后也可以解吸，解吸时的加热可利用降温前的转炉尾气的热量进行。4、本发明方法参数设置合理，整个系统运行效率较高，co2和co的纯度和回收率均较高。附图说明此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：图1为一种转炉尾气的综合利用方法工艺流程。具体实施方式为了更清楚的阐释本申请的整体构思，下面结合说明书附图以示例的方式进行详细说明。实施例1、一种转炉尾气的综合利用方法一、第一混合气体流量对结果的影响如图1所示，本实施例提供的转炉尾气的综合利用方法包括如下步骤：s1、将炼钢生产的转炉尾气(平均发热量为7500kj/m3，气体组成(体积分数)为：co为70％，co2为10％，n2为10％，o2为0.5％，h2s为1.0％，cos为0.5％，cs2为0.2％，ph3为1.5％，ash3为2.0％，hf为0.3％，hcn为0.75％，hcl为0.75％，羰基金属为0.5％)经过降温除尘(干法)，获得第一混合气体；s2、将所述第一混合气体进行深度净化，去除转炉尾气中co2、co和n2之外的气体，获得第二混合气体；所述深度净化包括如下步骤：将所述第一混合气体使用第一吸附剂进行恒温(常温)变压(0.8mpa吸附，0.01mpa释放塔内未吸附气体)吸附，脱除所述转炉尾气中co2、co和n2之外的气体，再进一步使用催化剂进行精脱砷；所述第一吸附剂为以活性炭为载体，并负载有重量百分含量为20％的铁，使所述第一吸附剂表面呈碱性和还原性，以去除所述转炉尾气中co2、co和n2之外的气体；所述第一吸附剂的孔径为3nm，所述第一混合气体的气体流量与所述第一吸附剂的用量比例分别为(2、4、8、12)sccm:1g。将吸附了所述转炉尾气中co2、co和n2之外的气体的所述第一吸附剂与炼钢原料混合后进行炼钢，得到转炉尾气，将该转炉尾气重复进行步骤s1-s5。s3、采用变压吸附法将所述第二混合气体中的co2和水分离出来，检测解吸后co2的纯度和回收率，并用于制备co2制品，余下的气体为第三混合气体；该变压吸附法使用第二吸附剂进行，所述第二吸附剂为以活性炭为载体，负载有重量百分含量为50％的硝酸钙和50％的氯化钾；该变压吸附法的温度为常温，吸附压力为3.5atm、解吸压力为0.5atm；所述第二吸附剂的孔径为1.0nm，所述第二混合气体的气体流量与所述第二吸附剂的用量比例为5sccm:1g；s4、采用变压吸附法将所述第三混合气体中的co分离出来，检测解吸后co的纯度和回收率，直接用于制备羰基化合物(草酸、甲醇或甲酰胺)，余下的气体为第四混合气体；该变压吸附法使用第三吸附剂进行，所述第三吸附剂为pu-1铜基吸附剂(北京北大先锋科技有限公司)，按照该吸附剂说明进行操作，所述变压吸附法的吸附温度为80℃，所述变压吸附法的吸附压力为10mpa；所述第三混合气体的气体流量与所述第三吸附剂的用量比例为18sccm:1g；s5、将所述第四混合气体与所述第一混合气体混合，循环进行步骤s2—s5。结果如表1所示，结果表明：第一混合气体的流量过低，co2回收率降低，第一混合气体的流量过高，co2纯度降低，但对co的纯度和回收率影响不大。表1、第一混合气体流量对结果的影响二、第二混合气体流量对结果的影响按照步骤一的方法进行，不同之处在于：第一混合气体的气体流量与第一吸附剂的用量比例为8sccm:1g；第二混合气体的气体流量与第二吸附剂的用量比例为(1、5、10)sccm:1g。结果如表2所示，结果表明：第二混合气体流量过低，co2纯度降低，第二混合气体流量过高，co2回收率降低，但对co的纯度和回收率影响不大。表2、第二混合气体流量对结果的影响三、第三混合气体流量对结果的影响按照步骤一的方法进行，不同之处在于：第一混合气体的气体流量与第一吸附剂的用量比例为8sccm:1g；第三混合气体的气体流量与第三吸附剂的用量比例为(9、18、27)sccm:1g。结果如表3所示，结果表明：第三混合气体的流量过低，co纯度降低，第三混合气体的流量过高，co回收率降低。表3、第三混合气体流量对结果的影响实施例2、一种转炉尾气的综合利用方法一、本实施例提供的转炉尾气的综合利用方法包括如下步骤：s1、将炼钢生产的转炉尾气(平均发热量为8000kj/m3，co为50％，co2为20％，n2为20％，o2为2.0％，h2s为1.5％，cos为0.9％，cs2为0.6％，ph3为1.0％，ash3为2.0％，hf为0.5％，hcn为0.5％，hcl为0.6％，羰基金属为0.4％。)经过降温除尘(干法)，获得第一混合气体；s2、将所述第一混合气体进行深度净化，去除转炉尾气中co2、co和n2之外的气体，获得第二混合气体；所述深度净化包括如下步骤：将所述第一混合气体使用第一吸附剂进行变温(常温吸附，220℃解吸)变压(1.2mpa吸附，0.01mpa解吸)吸附，脱除所述转炉尾气中co2、co和n2之外的气体(监测吸附塔内气体的s、p、as含量低于1ppm时，停止吸附，进行解吸)，再进一步使用催化剂进行精脱砷；所述第一吸附剂为以活性炭为载体，并负载有重量百分含量为30％的铁，使所述第一吸附剂表面呈碱性和还原性，以去除所述转炉尾气中co2、co和n2之外的气体；所述第一吸附剂的孔径为2nm，所述第一混合气体的气体流量与所述第一吸附剂的用量比例为10sccm:1g；所述解吸的温度通过加热实现，具体是利用步骤s1的所述转炉尾气的热量进行：在所述第一吸附剂所在吸附塔的所述第一吸附剂放置位置外周侧壁使用高导热材料(如耐腐蚀不锈钢或镍基合金)，使用高导热材料的所述侧壁外设加热腔，所述加热腔内部通入转炉尾气，将所述转炉尾气的热量传导给所述第一吸附剂。s3、采用变压吸附法将所述第二混合气体中的co2和水分离出来，检测解吸后co2的纯度和回收率，用于制备co2制品，余下的气体为第三混合气体；该变压吸附法使用第二吸附剂进行，所述第二吸附剂为以活性炭为载体，负载有重量百分含量为40％的硝酸钙和60％的氯化钾；该变压吸附法的温度为常温，吸附压力为5.5atm、解吸压力为0.1atm；所述第二吸附剂的孔径为1.0nm，所述第二混合气体的气体流量与所述第二吸附剂的用量比例为7sccm:1g；s4、采用变压吸附法将所述第三混合气体中的co分离出来，检测解吸后co的纯度和回收率，直接用于制备羰基化合物(草酸、甲醇或甲酰胺)，余下的气体为第四混合气体；该变压吸附法使用第三吸附剂进行，所述第三吸附剂为pu-1铜基吸附剂(北京北大先锋科技有限公司)，按照该吸附剂说明进行操作所述变压吸附法的吸附温度为70℃，所述变压吸附法的吸附压力为10mpa；所述第三混合气体的气体流量与所述第三吸附剂的用量比例为20sccm:1g；s5、将所述第四混合气体与所述第一混合气体混合，循环进行步骤s2—s5。二、结果本实施例获得的co2纯度为96％，回收率为96％；获得的co纯度为98％，回收率为97％。对比例1、第一吸附剂组成变化对co2回收的影响一、按照实施例2步骤一中的方法进行，不同之处在于：步骤s2中，所述第一吸附剂为以活性炭为载体，并负载有重量百分含量为35％的铁，使所述第一吸附剂表面呈碱性和还原性。二、结果本对比例获得的co2纯度为96％，回收率为85％；获得的co的纯度为98％，回收率为97％。结果表明，所述第一吸附剂中铁的含量过高会降低co2的回收率。对比例2、第一吸附剂组成变化对气体回收的影响一、按照实施例2步骤一中的方法进行，不同之处在于：步骤s2中，所述第一吸附剂为以活性炭为载体，并负载有重量百分含量为15％的铁，使所述第一吸附剂表面呈碱性和还原性。二、结果步骤s2中，使用第一吸附剂对所述第一混合气体进行吸附后，s、p、as含量不能实现低于1ppm的目标，分别为10ppm、12ppm和20ppm。对比例3、第二吸附剂组成变化对气体回收的影响一、按照实施例2步骤一中的方法进行，不同之处在于：步骤s3中，变压吸附法使用第二吸附剂进行，所述第二吸附剂为以活性炭为载体，负载有重量百分含量为35％的硝酸钙和65％的氯化钾。二、结果本对比例获得的co2纯度为98％，回收率为85％；获得的co的纯度为90％，回收率为95％。结果表明，所述第二吸附剂组成的变化会明显降低co2的回收率，从而影响co的纯度。对比例4、第二吸附剂组成变化对气体回收的影响一、按照实施例2步骤一中的方法进行，不同之处在于：步骤s3中，变压吸附法使用第二吸附剂进行，所述第二吸附剂为以活性炭为载体，负载有重量百分含量为50％的不同的硝酸盐和50％的不同的氯化物，如表4所示。二、结果如表4所示。结果表明，所述第二吸附剂组成的变化会明显降低co2的回收率，从而影响co的纯度。表4、第二吸附剂组成变化对气体回收的影响第二吸附剂组成差异co2纯度，％co2回收率，％co纯度，％co回收率，％50％硝酸钙+50％氯化钾9896989850％硝酸铜+50％氯化钾9788909650％硝酸锌+50％氯化钾9585889650％硝酸铁+50％氯化钾9780839850％硝酸镁+50％氯化钾9690889650％硝酸钙+50％氯化钠9592899550％硝酸钙+50％氯化钙9685869750％硝酸钙+50％氯化铜9687839950％硝酸钙+50％氯化锌9686849750％硝酸钙+50％氯化铁9580829550％硝酸钙+50％氯化镁94858396本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。当前第1页12