变压吸附技术在钢铁行业的应用

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1、变压吸附气体分离技术在钢铁行业中的应用摘要：变压吸附气体分离技术具有能耗低、流程简单、开停车方便、操作方便、负荷调节灵活等特点，在冶金、化工、坏保等领域得到充分的利用。本文介绍了变压吸附空气分离制氧及变压吸附捉纯一氧化碳技术在高炉富氧喷煤、电炉炼钢及钢铁厂尾气综合利川方面的应用情况及由此取得的经济、社会效益。关键词：变压吸附高炉富氧喷煤电炉炼钢尾气综合利用一、变压吸附气体分离技术简介1、变压吸附气体分离技术简介变压吸附(PressureSwingAbsorption,简称PSA)技术常用于气体混合物的

2、分离，它山美国联合碳化物公司于20世纪60年代首先开发成功，进入70年代后，变压吸附技术获得了迅速的发展，装置数量剧增，规模不断增大，使用范围越来越广，工艺不断完善，成本不断卜•降，逐渐成为一种主耍的、高效节能的气体分离技术。变压吸附技术在我国的工业应用已冇近30年的历史，主要的应用的领域包括：氧气、一氧化碳、氢气、氮气、二氧化碳等的分离提纯。由于变压吸附气体分离技术具有工艺简单、建设周期短、自动化程度高、开停车灵活、易于操作和维修方便等优点，近年来在气体分离纯化领域得到了丿'•泛应用。2、变压吸附的

3、基本原理变压吸附的基本原理是根据混合物屮不同的吸附质在吸附剂上的吸附量不同，以及同—•吸附质在吸附剂上的吸附量随着吸附质的分压不同而变化的原理设计的分离过程。吸附质在吸附剂上的吸附量在一定温度卜•是随吸附质分压变化的，这种变化关系用吸附等温线來描述。图1变压吸附基木原理示意图图1中A、B为两种不同的吸附质在同一温度下的吸附等温线。从图中可以看出在相同的吸附温度F,A较B更容易吸附，A相对于B为强吸附组份。当八和B的混合物在高压下（假设A和B的分压分别为Pa2和PQ进行吸附，在低压下（假设A和B的分压均

4、为P館和RQ解吸再生。当吸附进行到一定阶段时，二者达到吸附平衡，吸附量分別为和qA2>qB2^因而在吸附阶段吸附床的流出气流中A的含量小于B,为富B气流。吸附达到一定程度时吸附床开始降压解吸，A和B的吸附量为@如和仏。在此过程中，吸附床对A和B的吸附容量分别为人么=qA2-qA］和人如=qB2-qBX,询者大于后者，因而吸附床在解吸流出气中，组份A的含量大于B。吸附床通过高压吸附和低压解吸这一过程实现了组份A和B的分离。二、变压吸附空分制氧在钢铁冶炼中的应用1、变压吸附空分制氧简介1.1变压吸附空分制

5、氧技术简介及发展情况变压吸附制氧技术是近儿十年发展起來的一种空分制氧工艺。与传统的深冷空分制氧装置相比，变压吸附制氧装置具有投资少、能耗低、运行维护费用低、工艺条件温和（常温、低压）、工艺流程简单、自动化程度髙、操作灵活性高（可随时开停）、建设工期短和安全性好等优点，因此得到国内外人型气体公司和研究机构的广泛关注，并纷纷投入巨人的人力物力研究开发。自九十年代开发成功高效锂基制氧吸附剂后，变压吸附空分制氧技术开始迅猛发展并得到广泛应用。目前，在很多用氧场合下变压吸附空分制氧可替代深冷空分制氧，并且装置的

6、经济性明就优于传统的深冷空分制氧装置。1.2变压吸附空气分离制氧原理空气屮的主要组份是氮和氧，因此可选择对氮和氧具有不同吸附选择性的吸附剂，设计适当的工艺过程，使氮和氧分离制得氧气。氮和氧都具冇四极矩，但氮的四极矩（0.31A）比氧的（0.10A）大得多,因此氮气在沸石分了筛上的吸附能力比氧气强（氮与分了筛表而离了的作用力强，如图1所示）。因此,当空气在加压状态卜•通过装有沸石分子筛吸附剂的吸附床时，氮气被分子筛吸附，氧气因吸附较少，在气相中得到富集并流出吸附床，使氧气和氮气分离获得氧气。当分了筛吸附

7、氮气至接近饱和后，停止通空气并降低吸附床的压力，分子筛吸附的氮气可以解吸出来，分了筛得到再生并重复利用。两个以上的吸附塔轮流切换工作，便可连续生产出氧气。氮气和氧气的沸点接近，两者很难分离，一起在气和得到富集。因此变压吸附制氧装置通常只能获得浓度为90%〜95%的氧气（氧的极限浓度为95.6%,其余为氮气），打深冷空分装置的浓度99.5%以上的氧气相比，又称富氧。2、富氧在高炉炼铁中的应用2.1高炉炼铁的富氧鼓风简介高炉炼铁是将含铁原料（烧结矿、球团矿和富铁矿）、燃料（焦炭和煤粉或天然气等）、溶剂（石

8、灰石等）与鼓入的空气在高炉内相互反应生产铁水和富产品炉渣与高炉煤气。评价高炉生产运行的主要技术指标有：•焦比：Kg/t,每吨牛•铁耗焦炭量；•煤比：Kg/t,每吨生铁耗的煤粉最；•风呈:：n?/t,每吨生铁耗空气呈:；•利用系数：”n?・d,每高炉有效容积每天生产的生铁数量；•富氧率％：比空气屮氧含量（20.95%）高出的百分点。1.2高炉富氧的作用2.2.1提高高炉产量，是富氧最主要的作用，在单位生铁消耗风量不变的情况下，由于风屮含氧最提高，氮气减少，