[发明专利]一种高炉煤气浓缩的工艺

说明书

技术领域

本发明涉及变压吸附的技术领域，特别是涉及一种高炉煤气浓缩的工艺。

背景技术

钢铁行业是我国国民经济的支柱产业和基础行业，钢铁行业的基础工艺是高炉炼铁，几乎所有的钢材原料都由高炉炼铁生产，众所周知，高炉炼铁将会副产大量的高炉煤气。然而，由于高炉煤气中可燃组分含量不高，热值仅为约800kCal/Nm3，并且含有大量的氮气和二氧化碳，难以有效地回收利用。目前，大部分钢铁企业仍将大量高炉煤气直接放空燃烧。若按照全国年产5亿吨生铁、高炉煤气排放量为10％(体积分数)、高炉煤气中一氧化碳的体积分数为25％计算，则每年排放到空气中的一氧化碳达225亿立方(约为2800万吨)，不仅严重污染环境，同时造成能源的巨大浪费。

如果能将高炉煤气浓缩使其中一氧化碳的浓度提高，就可以显著提高高炉煤气的热值。当CO的体积分数提高到45％以上，即热值达到1350Kcal/Nm3以上，浓缩后的高炉煤气作为燃料时的燃烧热效率显著提高，尽管可能还需要添加焦炉煤气或者燃料油等配比使用；当CO的体积分数提高到60％以上，即热值达到1800Kcal/Nm3以上，浓缩的高炉煤气就可以直接于钢铁企业内部轧钢等工序，从而充分节省能源，减少环境污染。

近年来，高炉煤气的浓缩工艺在不断地被开发。如97107736.3号中国专利在1999年5月5日公开了一种从高炉煤气中提取一氧化碳的两段变压吸附工艺。该变压吸附法经第一段工序各吸附床循环经历含吸附、均压降、逆放、冲洗、均压升、最终升压的步骤，吸留而去除高炉煤气中吸附性强于一氧化碳的组份，如H₂O、CO₂等杂质组分后，再经第二段工序各吸附床循环经历含吸附、均压降、顺放、冲洗、均压升、最终升压的步骤，去除吸附性弱于一氧化碳的组份，如N₂、O₂、H₂等组分，吸留而浓缩一氧化碳；最终得到一氧化碳含量为66％——85％、热值2000kCal/Nm3以上的产品气。

又如，98111619.1号中国专利在1999年7月28日公开了一种采用催化吸附剂将含氮的一氧化碳多组分混合高炉气体以及石油和化工等工业中具有类似混合气体进行分离、浓缩和提纯的工艺过程，该工艺将采用专利96117226.6中提到的催化剂，在前置一个脱除或者吸附二氧化碳变压吸附工序后，在0——55℃吸附温度下、0.04——0.7MPa的吸附压力下进行变压吸附浓缩一氧化碳。

可以看出，为得到高纯一氧化碳气体，现有的变压吸附浓缩高炉煤气的技术大都采用两段工艺，由于浓缩操作工艺复杂、能耗高、投资大等缺点使变压吸附浓缩高炉煤气的技术始终没有实现工业化。

因此，目前需要本领域技术人员迫切解决的一个技术问题就是：如何能够创新地提出一种能耗低、投资小、易于实现工业化的新型变压吸附浓缩高炉煤气的工艺。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能耗低、投资小、易于实现工业化的新型变压吸附浓缩高炉煤气的工艺。

为了解决上述问题，本发明公开了一种高炉煤气浓缩的工艺，包括：

预处理工序，用于去除高炉煤气中对吸附剂有害的物质；

一段变压吸附工序，用于在预处理工序后，采用至少两台吸附塔循环进行吸附、均压降压、抽真空、均压升压和终升压步骤，获得CO体积分数大于或等于45％的产品气；

其中，所述吸附剂为在相同的吸附温度和压力下对CO的静态吸附量为对CO₂的静态吸附量1倍以上的吸附剂。

优选的，所述吸附剂为，在相同的吸附温度和压力下对CO静态吸附量为对CO₂的静态吸附量1倍以上，并且，对N₂、CH₄、H₂的静态吸附量3倍以上的吸附剂。

优选的，所述吸附剂为对CO具有选择吸附性的负载活性组份的多孔物质。

优选的，所述吸附剂为负载铜化合物的各种比表面积大于200m²/g的多孔物质。

优选的，所述负载铜化合物的各种比表面积大于200m²/g的多孔物质包括：负载铜化合物的分子筛、活性炭、活性氧化铝、硅胶或多孔陶瓷。

优选的，所述预处理工序包括以下步骤：

在高炉煤气进入变压吸附浓缩界区温度超过40℃时执行的降温步骤；

和/或，

在高炉煤气进入变压吸附浓缩界区时尘含量高于10mg/Nm3时执行的除尘步骤；

和/或，