[发明专利]一种转炉煤气的脱氧方法

说明书

技术领域

本发明涉及气体的脱氧技术领域，具体涉及一种转炉煤气的脱氧方法，更具体涉及一种对微生物厌氧发酵工艺所用原料转炉煤气中微量氧气的脱除方法。

背景技术

钢厂转炉煤气在回收前要经过电除尘工段，因此考虑到回收安全，控制转炉煤气中氧气含量指标为小于1％。国内各大钢厂转炉煤气中氧气含量普遍在0.2～0.8％之间。转炉煤气的一般用途是去发电或做其他燃料，因此，基本不做脱氧处理。

以钢厂转炉煤气为原料，采用微生物厌氧发酵技术生产乙醇、丁醇、乙酸等化学品是近些年来非常热门的技术，已经经过小试、中试验证，正在实施商业化。微生物厌氧发酵技术对钢厂转炉煤气中氧气含量要求并不是特别苛刻，低于200ppm即能满足发酵要求。但目前还没有报道关于微生物厌氧发酵工艺中钢厂转炉煤气的脱氧方法或装置。

目前的脱氧工艺、装置主要集中在石油化工中对烯烃精制净化和煤化工中合成气的脱氧，要求脱氧后氧含量要小于10ppm，甚至1ppm。脱氧装置的核心是脱氧剂和根据被处理工艺气体而独特设计的脱氧器。国内外关于脱氧剂的研究也非常多，脱氧剂主要分为两种：贵金属脱氧剂和非贵金属脱氧剂。脱氧工艺方法主要有两种：采用铂和钯贵金属为催化剂的催化加氢法；采用铂、钯贵金属或铜、锰等非贵金属为脱氧剂的化学吸收法。

其中，贵金属脱氧剂的制备成本非常高，所以，催化加氢法以及采用贵金属为脱氧剂的化学吸收法较适合对于脱氧精度要求非常高的工艺，而对微生物厌氧发酵工艺中原料转炉煤气脱氧来说显得并不经济实用。再者，石油化工和煤化工的脱氧装置处理的原料气中含有少量硫化物，由于贵金属脱氧剂不耐硫，容易中毒，失去活性，因此，原料气进入脱氧装置前要经过脱硫净化过程。

传统化学吸收法中采用铜、锰等非贵金属脱氧剂，一般是将非贵金属等负载在分子筛或三氧化二铝等载体上制备而得。该脱氧剂主要以铜、锰为活性组分，共沉淀法生产，即将活性组分铜、锰与载体成份铝和硅等共沉淀后经焙烧后成型制得，这种脱氧剂生产工艺也比较复杂，成本也较高。

发明内容

本发明的目的是提供一种转炉煤气的脱氧方法，可经济合理地脱除转炉煤气中的氧气，将转炉煤气中的氧气含量降低到符合微生物厌氧发酵工艺的要求，且该脱氧方法中所用脱氧剂制备容易，成本低，可连续使用，无需定期还原再生。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：

一种转炉煤气的脱氧方法，其包括如下步骤：将转炉煤气进行除尘，除尘后的转炉煤气中粉尘含量＜5mg/Nm³；将除尘后的转炉煤气送入脱氧器，脱氧器内填充表面镀铜的不锈钢球，控制脱氧器内温度为150～300℃，脱氧后的转炉煤气中氧气含量小于200ppm；将脱氧后的转炉煤气空冷至常温，输送到微生物厌氧发酵系统进行厌氧发酵。

进一步，所述除尘后的转炉煤气进入脱氧器之前先送入压缩机压缩，压缩后的转炉煤气压力＜8bar(G)，再将压缩后的转炉煤气输送到脱氧器。

本发明所述转炉煤气包括如下成分，以体积百分数计：氧气0.2～0.8％，粉尘＜10mg/Nm³，一氧化碳48～52％，氢气1～2％，氮气25～28％，二氧化碳18～20％。

本发明将转炉煤气在脱氧前送入压缩机进行压缩，压缩到发酵工艺所需要的压力，不仅满足了后续发酵工艺的要求，还提高了转炉煤气中氧气的分压，使转炉煤气进入脱氧器后提高了氧气分子和脱氧剂不锈钢球表面镀铜的接触几率，从而提高脱氧效果。

本发明将脱氧器预先加热到所需反应温度，转炉煤气进入脱氧器内，在镀铜不锈钢球的表面，氧气和铜发生反应生成氧化铜，氧气得以脱除。同时，转炉煤气中的一氧化碳和氧化铜在高温下进行还原反应，生成铜和二氧化碳，这样，脱氧剂能够实现在线再生，不会有损耗。具体反应方程式为：

脱氧：Cu+O₂→CuO；

再生：CuO+CO→Cu+CO₂。