[發(fā)明專利]一種煉鐵高爐煤氣制氫的方法及裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011276858.2
• 申請日: 2020-11-16
• 公開（公告）號: CN112374458A
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 寧平;張秋林;殷梁淘;殷在飛;殷穎;王學(xué)謙;王郎郎
• 申請（專利權(quán)）人: 昆明理工大學(xué)
• 主分類號: C01B3/14
• 分類號: C01B3/14;C01B3/56
• 代理公司: 天津煜博知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 12246
• 代理人: 朱維

1.一種煉鐵高爐煤氣制氫的方法，其特征在于：具體步驟為：

(1)脫硫：將煉鐵高爐煤氣進行脫硫處理得到脫硫高爐煤氣；

(2)CO濃縮：將脫硫高爐煤氣進行變壓吸附CO₂和CO，除去氮氣得到濃縮煤氣；

(3)CO變換制氫：將濃縮煤氣的CO經(jīng)水蒸氣變換制氫處理得到含氫變換氣；

(4)分離純化：將含氫混合氣經(jīng)脫碳變壓吸附分離純化得到純凈氫氣。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述煉鐵高爐煤氣制氫的方法，其特征在于：

步驟(1)脫硫處理的具體方法為

1)將煉鐵高爐煤氣壓縮至0.3～0.8mPa，冷卻至溫度為60～70℃，煉鐵高爐煤氣中的COS經(jīng)水解催化劑水解為H₂S得到含H₂S的高爐煤氣；

2)將含H₂S的高爐煤氣經(jīng)初步脫硫和深度脫硫處理至硫含量不高于1ppm得到脫硫高爐煤氣；

步驟(2)CO濃縮的具體方法為

1)脫硫高爐煤氣加壓至0.8～1.2mpa，冷卻至溫度不高于35℃，分離去除凝結(jié)水，干燥除去水霧得到無水脫硫煤氣；

2)無水脫硫煤氣經(jīng)吸附劑變壓吸附CO₂和CO，排除CH₄、N₂和H₂；

3)吸附劑經(jīng)膨脹減壓后析出CO₂和CO得到濃縮煤氣，濃縮煤氣中CO體積含量不低于50％；

步驟(3)CO變換制氫的具體方法為

1)濃縮煤氣加壓至0.8～1.2mpa，溫度為150～160℃，升溫至溫度為320～330℃；

2)在溫度為480～550℃條件下，濃縮煤氣與水蒸氣進行高溫變換制氫反應(yīng)至CO體積含量為18～22％得到含氫混合氣A；

3)在溫度為420～480℃條件下，含氫混合氣A進行一段中溫變換制氫反應(yīng)至CO體積含量為8～13％得到含氫混合氣B；

4)在溫度為300～310℃條件下，含氫混合氣B進行二段中溫變換制氫反應(yīng)至CO體積含量為1％～3％得到含氫混合氣C；

5)在溫度為180～200℃條件下，含氫混合氣C進行低溫變換制氫反應(yīng)至CO體積含量不高于0.5％得到富氫變換氣；

6)富氫變換氣冷卻至溫度不高于35℃，分離去除凝結(jié)水，干燥除去水霧得到含氫變換氣。

3.權(quán)利要求1或2所述煉鐵高爐煤氣制氫的方法的制取裝置，其特征在于：包括依次連接的高爐煤氣脫硫裝置、CO濃縮裝置、CO變換制氫裝置和氫氣純化裝置。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述制取裝置，其特征在于：高爐煤氣脫硫裝置包括壓縮機I(1)、水冷卻器I(2)、COS水解槽(3)、氧化鐵脫硫槽(4)、多功能脫硫槽(5)，壓縮機I(1)的一段出口通過脫硫氣輸送管道I與水冷卻器I(2)的底部氣體入口連通，水冷卻器I(2)的頂部氣體出口通過脫硫氣輸送管道II與COS水解槽(3)頂部氣體入口連通，COS水解槽(3)底部氣體出口通過脫硫氣輸送管道III與氧化鐵脫硫槽(4)頂部氣體入口連通，氧化鐵脫硫槽(4)底部氣體出口通過脫硫氣輸送管道IV與多功能脫硫槽(5)頂部氣體入口連通，多功能脫硫槽(5)底部氣體出口通過脫硫氣輸送管道V與壓縮機I(1)的二段入口連通，壓縮機I(1)的二段出口通過脫硫氣輸送管道VI與CO濃縮裝置連通。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述制取裝置，其特征在于：CO濃縮裝置包括水冷卻器II(6)、干燥器I(7)、濃縮變壓吸附塔(8)、穩(wěn)壓罐I(9)和真空泵I(10)，壓縮機I(1)的二段出口通過脫硫氣輸送管道VI與水冷卻器II(6)的底部氣體入口連通，水冷卻器II(6)的頂部氣體出口通過濃縮氣輸送管道I與干燥器I(7)頂部氣體入口連通，干燥器I(7)底部氣體出口通過濃縮氣輸送管道II與濃縮變壓吸附塔(8)底部氣體入口連通，濃縮變壓吸附塔(8)的頂部外接真空泵I(10)，濃縮變壓吸附塔(8)的頂部氣體出口通過濃縮氣輸送管道III與穩(wěn)壓罐I(9)頂部氣體入口連通，穩(wěn)壓罐I(9)底部氣體出口通過濃縮氣輸送管道IV與CO變換制氫裝置連通。