本技術(shù)涉及一種脫硫脫碳裝置，具體涉及一種高爐煤氣一體化脫硫脫碳的裝置，屬于環(huán)境治理領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

1、高爐煤氣是鋼鐵流程中數(shù)量最大的副產(chǎn)含能介質(zhì)，22年全國統(tǒng)計(jì)產(chǎn)量近800億立方米，高爐煤氣熱值不高，僅3500kj/m3左右，成分較為復(fù)雜，包括n2、co2、co、h2、hcl、o2、s、粉塵等，其中s包含有機(jī)硫cos和h2s，無法用傳統(tǒng)的脫硫技術(shù)脫除，給后續(xù)的管路運(yùn)輸、終端利用帶來設(shè)備腐蝕、污染物排放等問題；co2的含量約20％，是鋼鐵流程最主要的碳排放源。高爐煤氣的源頭脫硫脫碳是有利于行業(yè)也有利于社會的技術(shù)選擇。然而，對于已建成的高爐而言，脫硫脫碳需要多套裝置，如有機(jī)硫水解+硫吸附的脫硫裝置，化學(xué)吸收解吸的脫碳裝置，存在占地大，投資大，能耗和材料損耗高，處理流程長的問題，在實(shí)際工程推廣中因上述問題和成本限制受到極大阻礙。

2、安徽威達(dá)環(huán)?？萍脊煞萦邢薰竟_了一種高爐煤氣脫碳協(xié)同脫硫方法，cn116478739a，采取了傳統(tǒng)工序串聯(lián)的方式，即脫碳+脫硫的處理方式，其中脫碳方法為胺法吸收，脫硫方法為水解+干法吸附，整體工序流程較長，投資成本高，同時(shí)需要反復(fù)調(diào)節(jié)煙氣溫度，以適應(yīng)脫碳脫硫要求，系統(tǒng)偏復(fù)雜，運(yùn)維難度大，處理成本較難控制。浙江菲達(dá)環(huán)?？萍脊煞萦邢薰竟_的一種適用于高爐煤氣的co2捕集利用裝置，cn113684068a，也與之相似。

3、中冶南方都市環(huán)保工程技術(shù)股份有限公司公開的一種高爐煤氣脫硫脫碳系統(tǒng)及工藝，cn115558529a，該方法利用吸收劑同時(shí)脫除h2s和co2，然后經(jīng)閃蒸-解吸-硫二次吸收分離的過程實(shí)現(xiàn)高爐煤氣的脫硫和脫碳。該方案盡管吸收階段僅使用了一塔，但后續(xù)吸收劑的解吸和硫的分離仍然較為復(fù)雜，整體流程偏長，存在多次升溫降溫和冷凝氣液分離的操作，能耗難以避免的偏高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對上述現(xiàn)有技術(shù)在對高爐煤氣進(jìn)行脫硫脫碳時(shí)存在的整體工序流程長、投資成本高、能耗和材料損耗高等問題，本實(shí)用新型提出了一種高爐煤氣一體化脫硫脫碳的裝置。本實(shí)用新型采用流化床形式吸附脫除高爐煤氣中的硫和碳，通過同時(shí)向吸附塔內(nèi)輸送兩種吸附材料實(shí)現(xiàn)硫碳的同步脫除，并因此將脫附氣的分離轉(zhuǎn)移到吸附材料的分離上，從而有效簡化高爐煤氣降污減碳的處理工序，且大大降低脫附氣h2s和co2分離的難度，減少能耗和占地面積，大幅降低投資成本。

2、根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施方案，提供一種高爐煤氣一體化脫硫脫碳的裝置。

3、一種高爐煤氣一體化脫硫脫碳的裝置，該裝置包括吸附塔、第一旋風(fēng)分離器、第二旋風(fēng)分離器、第一料倉、第二料倉。其中，吸附塔的底部或下部設(shè)有高爐煤氣入口、第一吸附材料入口、第二吸附材料入口。吸附塔的頂部或上部設(shè)有第一出口、第二出口。第一出口位于第二出口的上方。吸附塔的第一出口連接至第一旋風(fēng)分離器的入口。第一旋風(fēng)分離器的固體出口連接至第一料倉。吸附塔的第二出口連接至第二旋風(fēng)分離器的入口。第二旋風(fēng)分離器的固體出口連接至第二料倉。第一旋風(fēng)分離器和第二旋風(fēng)分離器的頂部均設(shè)有氣體出口。

4、在本實(shí)用新型中，該裝置還包括脫附塔、第三旋風(fēng)分離器、第一氣罐。其中，脫附塔的底部或下部設(shè)有高溫載氣入口、第一吸附顆粒入口。脫附塔的頂部或上部設(shè)有出口。第一料倉的出口連接至脫附塔的第一吸附顆粒入口。脫附塔的出口連接至第三旋風(fēng)分離器的入口。第三旋風(fēng)分離器的氣體出口連接至第一氣罐。

5、在本實(shí)用新型中，第三旋風(fēng)分離器的固體出口與吸附塔的第一吸附材料入口連接。

6、在本實(shí)用新型中，該裝置還包括設(shè)置在吸附塔上游的新鮮吸附劑料倉。所述新鮮吸附劑料倉的出口與吸附塔的第二吸附材料入口連接。

7、在本實(shí)用新型中，該裝置還包括第二氣罐。脫附塔的底部或下部還設(shè)有第二吸附顆粒入口。第二料倉的出口連接至脫附塔的第二吸附顆粒入口。脫附塔的出口連接至第三旋風(fēng)分離器的入口。第三旋風(fēng)分離器的氣體出口連接至第二氣罐。

8、作為優(yōu)選，第三旋風(fēng)分離器的氣體出口處設(shè)有三通閥。第三旋風(fēng)分離器的氣體出口與三通閥的進(jìn)口連接。三通閥的第一出口與第一氣罐連接。三通閥的第二出口與第二氣罐連接。

9、在本實(shí)用新型中，第三旋風(fēng)分離器的固體出口與吸附塔的第一吸附材料入口和/或第二吸附材料入口連接。

10、作為優(yōu)選，脫附塔的底部還設(shè)有排料口。所述排料口與吸附塔的第一吸附材料入口和/或第二吸附材料入口連接。

11、作為優(yōu)選，第一料倉的底部設(shè)有第一卸料閥。

12、作為優(yōu)選，第二料倉的底部設(shè)有第二卸料閥。

13、在本實(shí)用新型中，該裝置還包括設(shè)置在吸附塔上游的水解塔。水解塔的氣體出口與吸附塔的高爐煤氣入口連接。

14、在本實(shí)用新型中，所述高爐煤氣一體化脫硫脫碳的裝置包括兩種方案。在第一種方案中，如圖1所示，該裝置包括吸附塔、第一旋風(fēng)分離器、第二旋風(fēng)分離器、第一料倉和第二料倉。其中，吸附塔的底部或下部設(shè)有高爐煤氣入口、第一吸附材料入口、第二吸附材料入口，吸附塔的頂部或上部設(shè)有出口。第一旋風(fēng)分離器和第二旋風(fēng)分離器分別設(shè)有入口、氣體出口、固體出口。經(jīng)過水解塔后，高爐煤氣中的有機(jī)硫cos水解轉(zhuǎn)化為h2s和co2。水解后的高爐煤氣從高爐煤氣入口進(jìn)入吸附塔底部，對應(yīng)吸附h2s和co2的兩種吸附材料分別從第一吸附材料入口和第二吸附材料入口進(jìn)入吸附塔底部。進(jìn)入吸附塔的高爐煤氣帶動兩種吸附材料在吸附塔內(nèi)流動，高爐煤氣中的h2s和co2分別被兩種吸附材料所吸附，吸附了h2s和co2的兩種吸附顆粒因粒度、密度、質(zhì)量差異在吸附塔上部不同高度處被分離開來，并分別進(jìn)入第一旋風(fēng)分離器和第二旋風(fēng)分離器下料，兩個(gè)旋風(fēng)分離器下料的吸附顆粒分別輸送進(jìn)入各自料倉(即第一料倉和第二料倉)；實(shí)現(xiàn)了脫硫脫碳的高爐煤氣則從第一旋風(fēng)分離器或第二旋風(fēng)分離器頂部的氣體出口排出，送往管道進(jìn)行后續(xù)利用。本方案實(shí)現(xiàn)了高爐煤氣在單一吸附塔中以流化床形式同時(shí)進(jìn)行脫硫脫碳，減小了設(shè)備占地面積，降低了投資成本；而且，同時(shí)向吸附塔內(nèi)輸送兩種吸附材料實(shí)現(xiàn)硫碳的同步脫除，并因此將脫附氣的分離轉(zhuǎn)移到吸附材料的分離上，從而有效簡化高爐煤氣降污減碳的處理工序，且大大降低脫附氣h2s和co2分離的難度，減少能耗。

15、在上述方案中，該裝置還包括脫附塔、第三旋風(fēng)分離器、第一氣罐。脫附塔的底部或下部設(shè)有高溫載氣入口、第一吸附顆粒入口，脫附塔的頂部或上部設(shè)有出口。第三旋風(fēng)分離器上設(shè)有入口、氣體出口、固體出口。經(jīng)旋風(fēng)分離器下料后，吸附co2飽和的第一吸附顆粒進(jìn)入第一料倉，吸附h2s飽和的第二吸附顆粒進(jìn)入第二料倉。其中，吸附co2飽和的第一吸附顆從第一吸附顆粒入口進(jìn)入脫附塔底部，從高溫載氣入口進(jìn)入脫附塔的高溫載氣帶動第一吸附顆粒在脫附塔內(nèi)流化上升，升溫過程中脫附出co2，脫附氣經(jīng)脫附塔頂部的出口進(jìn)入第三旋風(fēng)分離器，并從第三旋風(fēng)分離器的氣體出口排出至第一氣罐；脫附后再生的吸附材料顆粒則從第三旋風(fēng)分離器的固體出口排出，并通過輸送裝置返回至吸附塔的第一吸附材料入口，循環(huán)利用。與此同時(shí)，吸附h2s飽和的第二吸附顆粒直接丟棄，吸附塔前增加新鮮吸附劑料倉以補(bǔ)充新鮮脫硫吸附劑至第二吸附材料入口，即脫硫吸附材料不再循環(huán)利用。本方案對脫碳吸附材料進(jìn)行循環(huán)利用，有效降低能耗及材料消耗，節(jié)約成本；對脫硫吸附材料則采用單次利用，即在減少成本的同時(shí)保障了脫硫脫碳效率的穩(wěn)定。

16、在第二種方案中，如圖2所示，所述高爐煤氣一體化脫硫脫碳的裝置包括吸附塔、第一旋風(fēng)分離器、第二旋風(fēng)分離器、第一料倉、第二料倉、脫附塔、第三旋風(fēng)分離器、第一氣罐、第二氣罐，即在第一種方案的基礎(chǔ)上增設(shè)了第二氣罐。在這一方案中，脫硫吸附材料與脫碳吸附材料一并在脫附再生后返回至吸附塔循環(huán)利用，進(jìn)一步減少材料消耗，降低成本。此時(shí)，第一料倉中吸附co2飽和的第一吸附顆粒與第二料倉中吸附h2s飽和的第二吸附顆粒兩者呈周期性地交替輸送至脫附塔進(jìn)行脫附再生。當(dāng)?shù)谝涣蟼}輸送第一吸附顆粒進(jìn)入脫附塔時(shí)，所產(chǎn)生的脫附氣經(jīng)由第三旋風(fēng)分離器的氣體出口進(jìn)入第一氣罐，此時(shí)再生后的吸附材料顆粒從第三旋風(fēng)分離器的固體出口排出，經(jīng)由第一吸附材料入口回到吸附塔，循環(huán)利用。當(dāng)?shù)诙蟼}輸送第二吸附顆粒進(jìn)入脫附塔時(shí)，所產(chǎn)生的脫附氣則進(jìn)入第二氣罐，此時(shí)再生后的吸附材料顆粒則經(jīng)由第二吸附材料入口回到吸附塔，循環(huán)利用。

17、作為優(yōu)選，該方案中還包括設(shè)置在第三旋風(fēng)分離器的氣體出口處的三通閥。其中，三通閥的閥門切換周期與第一料倉、第二料倉交替輸送吸附顆粒的切換周期相一致，使得兩種吸附顆粒分別產(chǎn)生的脫附氣進(jìn)入相應(yīng)的氣罐。

18、進(jìn)一步優(yōu)選，脫附塔的底部還設(shè)有排料口。若有部分吸附材料顆粒在脫附再生后降落至脫附塔底部，則從該排料口排出，通過輸送裝置經(jīng)由第一吸附材料入口或第二吸附材料入口回到吸附塔，循環(huán)利用。當(dāng)?shù)谝涣蟼}輸送第一吸附顆粒進(jìn)入脫附塔，此時(shí)再生后降落至脫附塔底部的吸附材料顆粒從排料口排出，經(jīng)由第一吸附材料入口回到吸附塔。當(dāng)?shù)诙蟼}輸送第二吸附顆粒進(jìn)入脫附塔，此時(shí)再生后降落至脫附塔底部的吸附材料顆粒則經(jīng)由第二吸附材料入口回到吸附塔。

19、在本技術(shù)中，第一料倉的底部設(shè)有第一卸料閥，第二料倉的底部設(shè)有第二卸料閥，新鮮吸附劑料倉的底部也設(shè)有卸料閥。卸料閥的設(shè)置控制各個(gè)料倉的出料時(shí)間與出料量。其中，第一卸料閥與第二卸料閥周期性地開啟關(guān)閉，使得第一料倉內(nèi)的第一吸附顆粒與第二料倉內(nèi)的第二吸附顆粒交替進(jìn)入脫附塔，切換周期以相應(yīng)料倉滿倉時(shí)間的0.5-0.8倍為優(yōu)。

20、在本技術(shù)中，進(jìn)入吸附塔的吸附材料包含h2s吸附材料和co2吸附材料兩種，這兩種吸附材料分別是堿金屬鹽或堿土金屬鹽改性的微介孔碳基材料和負(fù)載(或未負(fù)載)胺的分子篩材料。由于吸附是選擇性的，h2s和co2分別被兩種吸附材料選擇性吸附，且h2s以化學(xué)吸附為主，co2以物理吸附為主，吸附溫度都在40℃左右，因而兩種吸附材料置于一個(gè)吸附塔內(nèi)的相互影響很小，能夠?qū)崿F(xiàn)硫碳的同步脫除。兩種吸附材料在粒度、密度、質(zhì)量上存在差異，可通過對流化氣速的控制實(shí)現(xiàn)分離，一般來說，吸附材料的粒度范圍在50μm-20mm，材料堆密度在0.3-0.7g/cm3。本技術(shù)在同步脫除硫碳的基礎(chǔ)上將脫附氣的分離轉(zhuǎn)移到了吸附材料的分離上，即通過對流化氣速，脫附條件，以及吸附材料的粒度、密度、質(zhì)量等因素的控制，實(shí)現(xiàn)脫附氣h2s和co2的分離，并保持吸/脫附塔體裝置數(shù)量仍為一組，既簡化了處理流程又減少了裝置數(shù)量，無論從成本還是能耗上看都是較優(yōu)的方案。

21、在本技術(shù)中，進(jìn)入脫附塔的高溫載氣是產(chǎn)品氣罐(即第一氣罐或第二氣罐)內(nèi)收集的粗解吸產(chǎn)品氣，以避免脫附氣與載氣還需要進(jìn)一步分離的問題。對于圖1，脫硫吸附材料沒有解析過程，其在多次循環(huán)吸附cos、h2s達(dá)到飽和后即丟棄，吸附塔內(nèi)補(bǔ)充新鮮脫硫吸附劑，此時(shí)僅脫碳吸附材料需要解析，載氣則采用第一氣罐收集的以co2為主的脫附氣。圖2中，兩種吸附材料的解析交替進(jìn)行，并采用對應(yīng)氣罐內(nèi)收集的脫附氣作為載氣，因此能夠相對容易地實(shí)現(xiàn)兩種脫附氣的分離。脫附塔內(nèi)高溫載氣的溫度在70-150℃之間，氣速(相對吸附顆粒)約為0.5-2.0m/s，以保證顆粒的流化和充分脫附。

22、在本技術(shù)中，“解析”與“解吸”具有相同的意思表述，兩者可以互換。

23、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下有益效果：

24、1、本實(shí)用新型同時(shí)向吸附塔內(nèi)輸送兩種吸附材料實(shí)現(xiàn)硫碳的同步脫除，并因此將脫附氣的分離轉(zhuǎn)移到吸附材料的分離上，從而有效簡化高爐煤氣降污減碳的處理工序，且大大降低脫附氣h2s和co2分離的難度，減少能耗。

25、2、相較現(xiàn)有方案，本實(shí)用新型中脫硫脫碳僅采用一組吸附、脫附塔，處理工序有效簡化，設(shè)備占地面積小，建設(shè)和設(shè)備投資大幅降低。

26、3、本實(shí)用新型對脫碳吸附材料與脫硫吸附材料循環(huán)利用，有效降低能耗及材料消耗，節(jié)約成本；而且，本實(shí)用新型采用流化床同步脫除的工藝形式，可根據(jù)煙氣中co2、h2s濃度情況，靈活調(diào)整兩種吸附材料的進(jìn)料量和進(jìn)料配比，降低材料損耗量，同時(shí)保障脫硫脫碳效率的穩(wěn)定。