[发明专利]利用转炉煤气制取氢气的方法

说明书

技术领域

本发明涉及冶金工程和能源回收利用技术领域，尤其涉及一种利用转炉煤气制取氢气资源的方法。

背景技术

钢铁工业是一个高能耗、高排放的行业。转炉煤气是转炉炼钢生产的主要副产品，其自身发热值高、又具有一定的物理显热，是钢铁企业重要的二次能源。转炉煤气的主要成分为：CO，含量为70％；CO₂，含量为15％；N₂，含量为15％。转炉煤气的发热值可以达到6280～7536KJ/m³，目前主要将其净化处理后，作为一种燃料来进行回收利用。这种回收途径经济效益极低，而且要燃烧会产生大量的CO₂排放，附加值较低。

发明内容

针对现有技术中，转炉煤气作为一种燃料来进行回收利用，该回收利用方法所产生的经济效益低、对环境污染大的技术问题，本发明提供一种利用转炉煤气制取氢气的方法，该方法利用转炉煤气炉尘中的Fe₃O₄并加入Cr₂O₃作为催化剂，向转炉煤气中喷入水，通过水蒸汽与转炉煤气转换反应来制取氢气。该方法不仅充分利用了转炉煤气的显热，而且回收了转炉烟尘中的Fe₃O₄，同时制取氢气提高了转炉煤气的附加值，提高了转炉煤气的经济效益，得到了高附加值产品的氢气能源。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种利用转炉煤气制取氢气的方法，包括以下步骤：

步骤1.收集转炉煤气，通过风机将转炉煤气从转炉炉口抽入烟道内，冷却进入烟道内的转炉煤气，使转炉煤气的温度降至850-880℃；

步骤2.对烟道内的转炉煤气进行除尘，并收集转炉煤气炉尘中的Fe₃O₄，在Fe₃O₄中加入Cr₂O₃，混合制备成铁铬催化剂，Fe₃O₄与Cr₂O₃的重量比在1:1～3:1之间。

步骤3.转炉煤气经冷却及除尘后，温度降至380～420℃，经压缩机加压至0.8～1MPa后，抽入变换反应吸附塔内，在变换反应吸附塔内加入铁铬催化剂，并向变换反应吸附塔内喷入水，喷入的水当量由转炉煤气的量来确定；水汽化成蒸汽，在催化剂作用下，转炉煤气中的CO和水蒸汽经过变换反应，形成以H₂、CO₂为主的混合气体，其化学反应式为：CO+H₂O＝H₂+CO₂；

步骤4.在变压吸附塔内加入吸附剂，将以H₂、CO₂为主的混合气体抽入变压吸附塔内，温度保持在180～200℃，压力保持为0.7～0.9MPa，利用变压吸附分离法，使混合气体中的CO₂被吸附分离，从而获得高纯度的H₂。

进一步，步骤4中的吸附剂选自活性炭、沸石分子筛、碳分子筛、硅胶、活性氧化铝中的一种或多种。

进一步，步骤1中，对烟道内的转炉煤气采用汽化冷却法，即把烟道设置为余热蒸发锅炉，以吸收冷却转炉煤气放出的潜热。

进一步，步骤1中收集转炉煤气时，在转炉炉口上方安置可升降的移动烟罩和控制风机，使转炉煤气收集过程中尽量少的吸入空气，以减少进入转炉煤气中的N₂，并可以减少转炉煤气中的部分CO燃烧形成的CO₂。

本发明的有益技术效果是：本发明提出的利用转炉煤气制取氢气的方法提高了转炉煤气的经济效益，得到了高附加值产品氢气；该方法充分回收转炉炉尘中的有益组分Fe₃O₄，将其作为催化剂来回收利用；本发明减小了转炉煤气作为燃料燃烧对周边环境造成的危害。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式做进一步详细说明。

本发明的利用转炉煤气制取氢气的方法，包括以下步骤：

步骤1.收集转炉煤气，通过风机将转炉煤气从转炉炉口抽入烟道内，采用汽化冷却法，冷却进入烟道内的转炉煤气，使转炉煤气的温度降至850-880℃；