Способ очистки высокотемпературного восстановительного газа от сернистых соединений

 

Изобретение относится к металлургической промышленности и может быть использовано в энергетической, химической и других отраслях промышленности, где требуется восстановительный газ с низким содержанием серы. Сущность: способ позволяет повысить экономичность процесса сероочистки за счет использования дешевого сероуловителя, являющегося отходом металлургического производства - конвертного шлака, который имеет в своем составе соединения железа и кальция, связывающие серу. Высокотемпературный серосодержащий газ пропускают через слой гранулированного конвертного шлака при температуре 800 - 1300 К. 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к металлургической промышленности и может быть использовано в энергетической, химической и других отраслях народного хозяйства, где требуется восстановительный синтез-газ с низким содержанием серы.

Наиболее близкой к предлагаемому техническому решению является известный способ сероочистки отходящих газов печи восстановления при температуре 30-60оС с использованием губчатого железа. Губчатое железо получают путем окомковывания железосодержащего концентрата с последующим его нагревом и восстановлением в газообразной среде. По данному способу, удаление серы с поверхности губчатого железа проводят в плавильной печи. Следовательно, сера постоянно возвращается в технологический процесс, наблюдается ее понижение, что отрицательно влияет на качество конечного продукта. Этот способ можно применять при сероочистке газов с низким содержанием серы. При сероочистке газов со значительной концентрацией серы она накапливается в конечном продукте и ее удаление из этого продукта связано со значительными затратами. К тому же губчатое железо является дорогостоящим продуктом и его использование для сероочистки повышает себестоимость процесса. Целью изобретения является удешевление процесса.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу высокотемпературную сероочистку осуществляют путем пропускания газа через гранулированный конверторный шлак при температуре 800-1300 К. преимущественно 1000-1300К.

Конверторный шлак многотоннажный отход металлургического производства. Фазовый и химический составы продукта приведены в таблице.

Сравнение с прототипом позволит сделать вывод о том, что соотношение компонентов в составе конверторного шлака отличается от известного. Более того, имеет место различный фазовый состав, который придает адсорбенту совершенно новые качества. Следовательно, заявляемое техническое решение способствует критерию "новизна". Следует также отметить, что некоторые включенные в заявляемое решение вещества известны, например CaO, Al2O3. Однако их применение в отдельности или в небольших концентрациях в смеси с другими добавками не обеспечивает адсорбенту таких свойств, которые они проявляют в заявляемом способе, и заключающимся в значительном сокращении концентрации серы в восстановительном газе. Таким образом, зольный состав компонентов придает адсорбенту новые свойства, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию "существенные отличия".

Для экспериментального определения оптимального температурного режима сероочистки были проведены исследования при температуре 800-2000К. Установлено, что температура процесса сероочистки оказывает заметное влияние на степень сероулавливания. При этом газ получали в плазменном реакторе полезной мощностью 30 кВт с подачей измельченного тургайского угля. Полученный восстановительный синтез-газ содержал 0,1 кг/ч сероводорода.

На чертеже показана зависимость степени сероулавливания Zs от температуры Т. Как видно на черетеже, степень сероулавливания зависит от температуры ступенчато, а именно: до T 800К сероулавливания не наблюдается. Также оно прекращается при температуре 1900К.

Из рисунка следует, что максимальная степень сероулавливания (Zs 68%) достигается при Т 1200К и с ростом температуры снижается до нуля (Т 1900К). В оптимальном диапазоне температур 1100-1300К степень сероулавливания составляет 58-68% Повышение температуры нагрева выше 1300К не рекомендуется, так как при этом гранулы могут размягчаться и слипаться, что нарушает газопроницаемость слоя. Также нецелесообразно снижение температуры сероочистки менее1100К посольку при этом концентрация серы в синтез-газе велика.

П р и м е р 1. Серосодержащий синтез-газ, полученный при паровой газификации бурого тургайского угля (Ас 28% Qнс 4140 ккал/кг), с расходом 12,5 кг/ч, температурой 2100К и составом (об.): CO 47% H2 51% H2S 1,2% и N2 0,8% пропускают через слой гранулированного конверторного шлака с температурой 400 К, массой 10 кг и составом (мас.): CaO 40,78% Al2O3 1,78% SiO2 8,18% MgO 5,85% MnO 4,38% Pb 0,43% Fe2O3 32,58% P2O5 6,02% В результате взаимодействия горячего синтез-газа со шлаком среднемассовая температура реагентов достигает1100К. При этом степень сероулавливания Zs за счет связывания материалом шлака сероводорода восстановительного газа составляет 58% П р и м е р 2. Серосодержащий синтез-газ, полученный при паровой газификации тургайского угля (Ас 28% Qнс 4140 ккал/кг) с расходом 12,5 кг/ч и температурой 2300К и составом, приведенным в примере 1, пропускают через слой гранулированного конверторного шлака с температурой 400К и массой 10 кг с составом, приведенным в примере 1.

В результате взаимодействия горячего синтез-газа со шлаком среднемассовая температура реагентов достигает 1200К. При этом степень сероулавливания Zs за счет связывания материалом шлака сероводорода восстановительного газа составлят 68% П р и м е р 3. Серосодержащий синтез-газ, полученный при паровой газификации тургайского угля (Аc 28% Qнс 4140 ккал/кг) с расходом 12,5 кг/ч, температурой 2500К и составом, приведенным в примере 1, пропускают через слой гранулированного конверторного шлака с температурой 400К и массой 10 кг с составом, приведенным в примере 1.

В результате взаимодействия горячего синтез-газа со шлаком средне-массовая температура реагентов достигает 1300К. При этом степень сероулавливания Zs составляет 63% Таким образом, изобретение позволяет по сравнению с прототипом повысить экономичность процесса за счет замены сероуловителя доргостоящего губчатого железа дешевым конверторным шлаком и повысить степень сероулавливания за счет связывания серы как с железом, так и кальцием. Более того, применение конверторного шлака, который является отходом металлургического производства, в качестве адсорбента способствует повышению комплексности использования минерального сырья, снижению вредных выбросов в окружающую среду. По сравнению с процессами, в которых в качестве адсорбента применяют доломит, предложенный способ позволяет существенно снизить транспортные расходы.

Формула изобретения

СПОСОБ ОЧИСТКИ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО ВОССТАНОВИТЕЛЬНОГО ГАЗА ОТ СЕРНИСТЫХ СОЕДИНЕНИЙ, включающий контактирование газа с железосодержащим адсорбентом, отличающийся тем, что, с целью удешевления процесса, в качестве адсорбента используют гранулированный конверторный шлак, а контактирование осуществляют при 800 1300 К.

РИСУНКИ

Рисунок 1



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к химической промышленности

Изобретение относится к области сорбционной газоочистки

Изобретение относится к способу обезвреживания экологически вредных газов и может быть использовано в технологии плазменной обработки материалов

Изобретение относится к технологии очистки газового или парового потока от галогенов или их соединений, в частности к сорбенту и способу очистки кислород- и водородсодержащих газов и/или паров от йода или его органических соединений

Изобретение относится к газопереработке, а именно к способу адсорбционной осушки воздуха, углеводородных и инертных газов с помощью адсорбентов, и может быть использовано в газовой, нефтяной, нефтеперерабатывающей и нефтехимической отраслях промышленности

Изобретение относится к способу адсорбционной очистки газов и может быть использовано для очистки выбросов в атмосферу от оксидов азота, например, при проведении сварочных работ, а также других высокотемпературных процессов

Изобретение относится к технологии десорбции поглощенных веществ из активированного угля, применяемой в химической, медицинской и пищевой отраслях промышленности и позволяющей сократить время извлечения поглощенных веществ и увеличить степень десорбции

Изобретение относится к области очистки газов от сероорганических соединений, в частности серооксида углерода и может быть использовано в нефтяной, газовой и азотной промышленности

Изобретение относится к определению адсорбционной емкости адсорбентов, а конкретно к определению динамической емкости цеолита NaA, используемого при криогенной очистке аргона от кислорода

Изобретение относится к способам получения пресной воды из атмосферного воздуха в удаленных, засушливых или безводных районах
Изобретение относится к технологии очистки от примесей неприятно пахнущих веществ парогазовых и вентиляционных воздушных выбросов цехов технических фабрикатов мясокомбинатов и других производств, связанных с тепловой переработкой продуктов животноводства

Изобретение относится к способам тонкой очистки газов от сернистых соединений и может найти применение при очистке природного газа

Изобретение относится к области сорбционной техники, а именно к химическим поглотителям диоксида углерода, и может быть использовано для очистки выхлопных и отходящих газов в химической промышленности от углекислого газа

Изобретение относится к сорбционной газоочистке, очистке воздуха от загрязняющих примесей и может быть использовано для систем очистки отходящих газов различных производств, а также для изготовления устройств для очистки и регенерации воздуха в помещениях, предназначенных для электротехнических работ

Изобретение относится к рекуперационной технике, в частности к способу рекуперации дихлорэтана из паровоздушной смеси

Изобретение относится к составам многокомпонентных поглотителей на основе торфа и может быть использовано для санитарной очистки отходящих газов, а именно сероводорода, в очистных сооружениях, а также при дезодорации туалетов на садовых и сельских участках

Изобретение относится к способу удаления газообразных примесей из потока водорода без остаточных следов метана и без образования нового метана, особенно пригодному для продолжительного производства очищенного водорода, содержащего менее 50, а предпочтительно 20 млрд-1, т.е

Изобретение относится к адсорбенту для обессеривания газов
Изобретение относится к области сорбционной техники, а именно к очистке воздушных смесей от оксида углерода, и может быть использовано для регенерации и активации сорбентов на основе оксидов металлов
Наверх