高炉煤气一体净化剂及其制备方法与流程

1.本发明属于高炉煤气技术领域，具体是指高炉煤气一体净化剂及其制备方法。

背景技术：

2.随着我国钢铁冶炼行业的高速发展，在高炉炼铁生产过程中会产生一种可燃性气体—高炉煤气，而高炉煤气既可以充当冶金企业的自用燃气，又可以混合焦炉煤气作为燃料，因此，高炉煤气在我国实体工业生产应用中的地位显著提高，但是未经净化处理的高炉煤气是不符合燃料标准的，必须对其中的含硫化合物进行脱除。
3.高炉煤气净化的目的是将包括羰基硫和硫化氢在内的总硫脱除到20mg/m3以下，由于高炉煤气温度处于50～200℃之间，湿法净化需要降温到50℃以下，需要消耗大量的能源，而且设备庞大，投入高，净化成本高，所以干法净化工艺占主导地位，在净化要求中氯离子不作为净化目标，但在干法净化工艺中会使羰基硫水解催化剂和脱硫剂中毒而失效，所以在进入水解催化剂和脱硫剂之前需要脱除硫化氢，然后串联水解催化剂和脱硫剂，导致高炉煤气净化工艺复杂，然而整个净化过程还需要三种净化剂协同完成，目前尚未有一种净化剂即可完成全部的高炉煤气净化，不仅造成净化过程复杂同时使净化成本大幅提高。

技术实现要素：

4.针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本发明提供了高炉煤气一体净化剂及其制备方法，为了解决现有净化剂吸附性低、无法一体化的问题，发明一种集脱氯化氢、羰基硫水解和脱除硫化氢一体的净化剂，实现了去掉脱氯剂，水解催化剂以及水喷淋降温除水实施，流程大幅度简化，同时大幅度提高了羰基硫转化率、脱硫能力和氯容率，实现了优异的吸附性效果；本发明的净化剂消耗总量从28万吨降低到20万吨，减少处理固体废剂9.5万吨，有效减轻了对环境的压力；此外，高炉煤气一体净化剂的制备体系成熟，处理方法简单，可以实现大规模生产。
5.为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：本发明提供了高炉煤气一体净化剂，所述净化剂包括下述重量份配比的原料：
6.除氧水：80～120份；
7.三价铁盐：10～60份；
8.m盐：1～10份；
9.铝盐：20～50份；
10.氢氧化钙：1～10份；
11.氨水：1～10份；
12.碳酸根离子：5～15份；
13.n盐：0.1～2份；
14.防氧化助剂：1～8份；
15.结构助剂：1～12份；
16.亚铁盐：10～60份。
17.优选地，所述净化剂包括下述重量份配比的原料：
18.除氧水：90～110份；
19.三价铁盐：40～50份；
20.m盐：5～8份；
21.铝盐：30～40份；
22.氢氧化钙：2～6份；
23.氨水：2～6份；
24.碳酸根离子：6～12份；
25.n盐：0.5～1.5份；
26.防氧化助剂：3～6份；
27.结构助剂：5～10份；
28.亚铁盐：20～50份。
29.进一步地，所述三价铁盐的浓度大于98％，所述m盐的浓度大于99％，所述铝盐的浓度大于98％，所述氢氧化钙为10～15％的乳液，所述氨水的浓度为10～15％，所述亚铁盐为5～10％溶液，所述碳酸根离子为碳酸钠或碳酸钾中的一种，所述碳酸根离子浓度大于99％，所述n盐的浓度大于99％。
30.本发明还提出了高炉煤气一体净化剂的制备方法，所述铁-m材料的制备过程：在反应釜中加入温度为5～10℃的除氧水和亚铁盐，开启夹套冷却水，在30～40转/分钟搅拌下加入三价铁盐和m盐，控制温度小于15℃，以300～500升/小时的速度缓慢加入氢氧化钙，始终保持温度在32℃以下，直到ph值达到8～9，使用除氧水不断水洗5～7次反应物，使可溶性盐小于0.5％，然后进行固液分离，液体回收利用，固体含水30～40％，氧化铁含量80～85％，固体泥备用。
31.进一步地，所述铝-n材料的制备过程：在反应釜中加入温度为5～10℃的除氧水，在反应釜中加入铝盐和n盐，维持搅拌速度30～40转/分钟转，以500～800升/小时的速度慢慢加入氨水，维持温度小于60℃，直到ph值达到7～9，在压滤过程中采用除氧水不断水洗反应物，使可溶性盐小于0.5％，液体回收利用，所述固体泥在100～120℃条件下烘干，然后将所述烘干物料在550～600℃焙烧4～5小时，自然冷却，粉碎为400目以上的粉料，所述粉料为90～96％氧化铝备用。
32.进一步地，所述载体包括下述重量份配比的原料：
33.铁-m材料：40～60份；
34.铝-n材料：20～40份；
35.防氧化助剂：3～6份；
36.结构助剂：5～10份；
37.除氧水：300～500份。
38.进一步地，所述载体的制备过程：将所述铁-m材料、铝-n材料、防氧化助剂和结构助剂加入捏合机中，加入除氧水，捏合均匀后成型为三叶草、四叶草或空心的直径4～4.8mm的圆柱形，然后在不高于120℃环境中烘干，控制水份3％以下备用。
39.进一步地，所述浸渍的制备过程：将所述载体、碳酸根离子溶解于除氧水中并搅拌
为清澈的溶液，将所述清澈的溶液以喷淋的方法慢慢加入盛有载体的容器中，静置3小时，取出吸收溶液的载体，在110
±
5℃条件下烘干，水份为3.2～3.6％，得到所述高炉煤气一体净化剂。
40.采用上述结构本发明取得的有益效果如下：
41.(1)本发明研发制备了高炉煤气一体净化剂的配方，实现了去掉脱氯剂，水解催化剂以及水喷淋降温除水实施，流程大幅度简化，同时大幅度提高了羰基硫转化率、脱硫能力和氯容率，实现了优异的吸附性效果；
42.(2)本发明的净化剂消耗总量从28万吨降低到20万吨，减少处理固体废剂9.5万吨，有效减轻了对环境的压力；
43.(3)净化工序由四个减少为一个，整个净化流程的阻力降由10kpa降低到5～6kpa，发电压力相应增大，最少可提高10％的发电能力；
44.(4)高炉煤气一体净化剂的制备体系成熟，处理方法简单，可以实现大规模生产。
附图说明
45.图1为本发明中制备高炉煤气一体净化剂的工艺流程图；
46.图2为本发明中高炉煤气净化整体工序图；
47.图3为本发明中实施例2制备高炉煤气一体净化剂的形貌示意图。
48.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
具体实施方式
49.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
50.在本发明实施例中，如无特别说明的原料或处理技术，则表明其均为本领域的常规市售原料或常规处理技术。
51.实施例1
52.本发明提供了高炉煤气一体净化剂，净化剂包括下述重量份配比的原料：
53.除氧水：90份；
54.三价铁盐：40份；
55.m盐：5份；
56.铝盐：30份；
57.氢氧化钙：2份；
58.氨水：2份；
59.碳酸根离子：6份；
60.n盐：0.5份；
61.防氧化助剂：3份；
62.结构助剂：5份；
63.亚铁盐：20份。
64.其中，三价铁盐的浓度大于98％，m盐的浓度大于99％，铝盐的浓度大于98％，氢氧化钙为10～15％的乳液，氨水的浓度为10～15％，亚铁盐为5～10％溶液，碳酸根离子为碳酸钠，浓度大于99％，n盐的浓度大于99％。
65.本发明还提出了高炉煤气一体净化剂的制备方法，铁-m材料的制备过程：在1m3反应釜中加入温度为5℃的除氧水和亚铁盐，开启夹套冷却水，在35转/分钟搅拌下加入三价铁盐和m盐，控制温度小于15℃，以400升/小时的速度缓慢加入氢氧化钙，直到ph值达到8.3，最高温度28℃，采用沉淀后排液法，使用除氧水水洗7次反应物后，液体中可溶性盐0.21％，然后利用压滤机固液分离，最后固体含水35.6％，氧化铁含量81.5％，固体泥备用。
66.其中，铝-n材料的制备过程：在1m3反应釜中加入温度为5℃的除氧水，在反应釜中加入铝盐和n盐，维持搅拌速度35转/分钟，以800升/小时的速度慢慢加入氨水，直到ph值达到8，最高温度54℃，在压滤过程中采用除氧水不断水洗反应物，使可溶性盐小于0.36％，液体回收利用，固体泥在110℃条件下烘干，然后将烘干物料在560℃焙烧4小时，自然冷却后粉碎为400目以上的粉料，氧化铝含量93.6％备用。
67.其中，载体包括下述重量份配比的原料：
68.铁-m材料：40份；
69.铝-n材料：20份；
70.防氧化助剂：3份；
71.结构助剂：5份；
72.除氧水：300份。
73.其中，载体的制备过程：将铁-m材料、铝-n材料、防氧化助剂和结构助剂加入捏合机中，加入除氧水，捏合均匀后成型为直径4mm圆柱形，然后在110
±
5℃环境中烘干，控制水份2.3％备用。
74.其中，浸渍的制备过程：将重量10kg载体、0.5kg的碳酸根离子溶解于除氧水中并搅拌为清澈的溶液，将所述清澈的溶液以喷淋的方法慢慢加入盛有载体的容器中，静置3小时，取出吸收溶液的载体，在110
±
5℃条件下烘干，水份为3.6％，得到高炉煤气一体净化剂。
75.实施例2
76.本发明提供了高炉煤气一体净化剂，净化剂包括下述重量份配比的原料：
77.除氧水：100份；
78.三价铁盐：45份；
79.m盐：6份；
80.铝盐：35份；
81.氢氧化钙：4份；
82.氨水：4份；
83.碳酸根离子：9份；
84.n盐：1份；
85.防氧化助剂：5份；
86.结构助剂：8份；
87.亚铁盐：40份。
88.其中，三价铁盐的浓度大于98％，m盐的浓度大于99％，铝盐的浓度大于98％，氢氧化钙为10～15％的乳液，氨水的浓度为10～15％，亚铁盐为5～10％溶液，碳酸根离子为碳酸钠，浓度大于99％，n盐的浓度大于99％。
89.本发明还提出了高炉煤气一体净化剂的制备方法，铁-m材料的制备过程：在1m3反应釜中加入温度为10℃的除氧水和亚铁盐，开启夹套冷却水，在35转/分钟搅拌下加入三价铁盐和m盐，控制温度小于15℃，以300升/小时的速度缓慢加入氢氧化钙，直到ph值达到8.7，最高温度31℃，采用沉淀后排液法，使用除氧水水洗5次反应物后，液体中可溶性盐0.43％，然后利用压滤机固液分离，最后固体含水31.8％，氧化铁含量84.5％，固体泥备用。
90.其中，铝-n材料的制备过程：在1m3反应釜中加入温度为10℃的除氧水，在反应釜中加入铝盐和n盐，维持搅拌速度35转/分钟，以500升/小时的速度慢慢加入氨水，直到ph值达到8.5，最高温度53℃，在压滤过程中采用除氧水不断水洗反应物，使可溶性盐小于0.21％，液体回收利用，固体泥在110℃条件下烘干，然后将烘干物料在560℃焙烧4小时，自然冷却后粉碎为400目以上的粉料，氧化铝含量94.1％备用。
91.其中，载体包括下述重量份配比的原料：
92.铁-m材料：50份；
93.铝-n材料：30份；
94.防氧化助剂：5份；
95.结构助剂：8份；
96.除氧水：400份。
97.其中，载体的制备过程：将铁-m材料、铝-n材料、防氧化助剂和结构助剂加入捏合机中，加入除氧水，捏合均匀后成型为直径4mm圆柱形，然后在110
±
5℃环境中烘干，控制水份2.7％备用。
98.其中，浸渍的制备过程：将重量10kg载体、0.5kg的碳酸根离子溶解于除氧水中并搅拌为清澈的溶液，将所述清澈的溶液以喷淋的方法慢慢加入盛有载体的容器中，静置3小时，取出吸收溶液的载体，在110
±
5℃条件下烘干，水份为3.2％，得到高炉煤气一体净化剂。
99.实施例3
100.本发明提供了高炉煤气一体净化剂，净化剂包括下述重量份配比的原料：
101.除氧水：110份；
102.三价铁盐：50份；
103.m盐：8份；
104.铝盐：40份；
105.氢氧化钙：6份；
106.氨水：6份；
107.碳酸根离子：12份；
108.n盐：1.5份；
109.防氧化助剂：6份；
110.结构助剂：10份；
111.亚铁盐：50份。
112.其中，三价铁盐的浓度大于98％，m盐的浓度大于99％，铝盐的浓度大于98％，氢氧化钙为10～15％的乳液，氨水的浓度为10～15％，亚铁盐为5～10％溶液，碳酸根离子为碳酸钠，浓度大于99％，n盐的浓度大于99％。
113.本发明还提出了高炉煤气一体净化剂的制备方法，铁-m材料的制备过程：在1m3反应釜中加入温度为8℃的除氧水和亚铁盐，开启夹套冷却水，在40转/分钟搅拌下加入三价铁盐和m盐，控制温度小于15℃，以300升/小时的速度缓慢加入氢氧化钙，直到ph值达到9，最高温度29℃，采用沉淀后排液法，使用除氧水水洗6次反应物后，液体中可溶性盐0.32％，然后利用压滤机固液分离，最后固体含水33.4％，氧化铁含量83.5％，固体泥备用。
114.其中，铝-n材料的制备过程：在1m3反应釜中加入温度为8℃的除氧水，在反应釜中加入铝盐和n盐，维持搅拌速度40转/分钟，以500升/小时的速度慢慢加入氨水，直到ph值达到9，最高温度49℃，在压滤过程中采用除氧水不断水洗反应物，使可溶性盐小于0.31％，液体回收利用，固体泥在110℃条件下烘干，然后将烘干物料在560℃焙烧4小时，自然冷却后粉碎为400目以上的粉料，氧化铝含量94.6％备用。
115.其中，载体包括下述重量份配比的原料：
116.铁-m材料：60份；
117.铝-n材料：40份；
118.防氧化助剂：6份；
119.结构助剂：10份；
120.除氧水：500份。
121.其中，载体的制备过程：将铁-m材料、铝-n材料、防氧化助剂和结构助剂加入捏合机中，加入除氧水，捏合均匀后成型为直径4.8mm圆柱形，然后在110
±
5℃环境中烘干，控制水份2.1％备用。
122.其中，浸渍的制备过程：将重量10kg载体、0.5kg的碳酸根离子溶解于除氧水中并搅拌为清澈的溶液，将所述清澈的溶液以喷淋的方法慢慢加入盛有载体的容器中，静置3小时，取出吸收溶液的载体，在110
±
5℃条件下烘干，水份为3.5％，得到高炉煤气一体净化剂。
123.性能测试
124.按照hg-t4350-2012常温氧硫化碳水解催化剂活性试验方法，检测羰基硫转化率；脱硫能力达到hg-t5759-2020常温氧化铁脱硫剂；按照gb-t38108-2019碱土金属高温脱氯剂氯容的检测方法，在常温下检测氯容率。
125.表1高炉煤气一体净化剂的性能
126.编号吸水率/％羰基硫转化率/％硫容率/％氯容率/％实施例146.297.717.821.3实施例244.796.521.824.5实施例346.897.119.821.6
127.采用本发明提供的高炉煤气一体净化剂的制备方法，发明一种集脱氯化氢、羰基硫水解和脱除硫化氢一体的净化剂，替代了现阶段脱氯剂、水解催化剂和脱硫剂三种不同功能产品，根据表1高炉煤气一体净化剂的性能可知，本发明制备的高炉煤气一体净化剂净
化精度超过现有三种产品组合使用时的净化要求，达到了简化净化工艺流程的技术效果，降低了净化剂的使用总量和净化成本，减少了压力损失，提高了利用高炉煤气预压发电(trt)的发电量。
128.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
129.以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的应用并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

技术特征：

1.高炉煤气一体净化剂，其特征在于，所述净化剂包括下述重量份配比的原料：除氧水：80～120份；三价铁盐：10～60份；m盐：1～10份；铝盐：20～50份；氢氧化钙：1～10份；氨水：1～10份；碳酸根离子：5～15份；n盐：0.1～2份；防氧化助剂：1～8份；结构助剂：1～12份；亚铁盐：10～60份。2.根据权利要求1所述的高炉煤气一体净化剂，其特征在于，所述净化剂包括下述重量份配比的原料：除氧水：90～110份；三价铁盐：40～50份；m盐：5～8份；铝盐：30～40份；氢氧化钙：2～6份；氨水：2～6份；碳酸根离子：6～12份；n盐：0.5～1.5份；防氧化助剂：3～6份；结构助剂：5～10份；亚铁盐：20～50份。3.根据权利要求2所述的高炉煤气一体净化剂，其特征在于：所述三价铁盐的浓度大于98％，所述m盐的浓度大于99％，所述铝盐的浓度大于98％。4.根据权利要求3所述的高炉煤气一体净化剂，其特征在于：所述氢氧化钙为10～15％的乳液，所述氨水的浓度为10～15％，所述亚铁盐为5～10％的溶液。5.根据权利要求4所述的高炉煤气一体净化剂，其特征在于：所述碳酸根离子为碳酸钠或碳酸钾中的一种，所述碳酸根离子浓度大于99％，所述n盐的浓度大于99％。6.高炉煤气一体净化剂的制备方法，其特征在于，用以制备如权利要求2所述的高炉煤气一体净化剂的铁-m材料的制备过程：在反应釜中加入温度为5～10℃的除氧水和亚铁盐，开启夹套冷却水，在30～40转/分钟搅拌下加入三价铁盐和m盐，控制温度小于15℃，以300～500升/小时的速度缓慢加入氢氧化钙，始终保持温度在32℃以下，直到ph值达到8～9，使用除氧水不断水洗5～7次反应物，使可溶性盐小于0.5％，然后进行固液分离，液体回收利用，固体含水30～40％，氧化铁含量80～85％，固体泥备用。7.根据权利要求6所述的高炉煤气一体净化剂的制备方法，其特征在于，所述铝-n材料的制备过程：在反应釜中加入温度为5～10℃的除氧水，在反应釜中加入铝盐和n盐，维持搅
拌速度30～40转/分钟，以500～800升/小时的速度慢慢加入氨水，维持温度小于60℃，直到ph值达到7～9，在压滤过程中采用除氧水不断水洗反应物，使可溶性盐小于0.5％，液体回收利用，所述固体泥在100～120℃条件下烘干，然后将所述烘干物料在550～600℃焙烧4～5小时，自然冷却，粉碎为400目以上的粉料，所述粉料为90～96％氧化铝备用。8.根据权利要求7所述的高炉煤气一体净化剂的制备方法，其特征在于，所述载体包括下述重量份配比的原料：铁-m材料：40～60份；铝-n材料：20～40份；防氧化助剂：3～6份；结构助剂：5～10份；除氧水：300～500份。9.根据权利要求8所述的高炉煤气一体净化剂的制备方法，其特征在于，所述载体的制备过程：将所述铁-m材料、铝-n材料、防氧化助剂和结构助剂加入捏合机中，加入除氧水，捏合均匀后成型为三叶草、四叶草或空心的直径4～4.8mm的圆柱形，然后在不高于120℃环境中烘干，控制水份3％以下备用。10.根据权利要求9所述的高炉煤气一体净化剂的制备方法，其特征在于，所述浸渍的制备过程：将所述载体、碳酸根离子溶解于除氧水中并搅拌为清澈的溶液，将所述清澈的溶液以喷淋的方法慢慢加入盛有载体的容器中，静置3小时，取出吸收溶液的载体，在110
±
5℃条件下烘干，水份为3.2～3.6％，得到所述高炉煤气一体净化剂。

技术总结

本发明公开了高炉煤气技术领域的高炉煤气一体净化剂及其制备方法，所述净化剂包括：除氧水：80～120份；三价铁盐：10～60份；m盐：1～10份；铝盐：20～50份；氢氧化钙：1～10份；氨水：1～10份；碳酸根离子：5～15份；n盐：0.1～2份；防氧化助剂：1～8份；结构助剂：1～12份；亚铁盐：10～60份；本发明通过制备一种集脱氯化氢、羰基硫水解和脱除硫化氢一体的净化剂，替代现阶段脱氯剂、水解催化剂和脱硫剂三种不同功能产品，且净化精度超过现有的净化要求，最终实现简化净化工艺流程，降低净化剂的使用总量，降低净化成本，减少压力损失60％，提高利用高炉煤气预压发电的发电量。高炉煤气预压发电的发电量。高炉煤气预压发电的发电量。