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技術信息

高爐煤氣前脫硫勢在必行


生態環境部等五部委聯合印發《關于推進實施鋼鐵行業超低排放的意見》(環大氣[2019]35號),要求全國的鋼鐵企業逐步改造,大幅降低排放水平,到2020年,重點區域鋼企超低排放改造要力爭完成60%左右;到2025年底前,重點區域鋼鐵企業超低排放改造基本完成,全國力爭80%以上產能完成改造。

高爐熱風爐、軋鋼加熱爐、煤氣發電等用戶均要求燃燒尾氣SO2達到超低排放限值,而現有高爐煤氣凈化流程無法滿足SO2控制要求。高爐煤氣是一種高溫、高壓、易燃、易爆、有毒氣體,且氣體中的有機硫含量較高,是治理的難點。生產中,高爐煤氣下游用戶分布于鋼鐵廠各個區域:點位較多,加上場地限制,如果采用常規末端治理的方式,存在治理點位多、投資高、占地大等問題。因此,采取源頭控制方式,實施高爐煤氣精脫硫,是一種更高效、更經濟的技術手段。

高爐煤氣是煉鐵生產過程中副產的一種可燃氣體,其主要成分為CO、CO2、N2、H2、CH4和硫化物等,硫化物中主要是羰基硫(COS)、二硫化碳(CS2)和硫化氫(H2S)。其中羰基硫占比最高,其次是二硫化碳,最少的為硫化氫,三種硫成分合計占總硫含量的 90%以上,有機硫的比例則達到 80%左右,有機硫以羰基硫 COS為主,含有少量 CS2。

目前,主流的煤氣凈化流程為布袋除塵器+有機硫催化轉化+TRT余壓發電+硫化氫濕式吸收+煤氣柜,高爐煤氣H2S含量控制在20mg/ m3以下,才能確保燃燒后的煙氣SO2排放濃度小于35mg/N m3。

高爐煤氣脫硫的關鍵在于煤氣中有機硫的控制與削減。羰基硫(COS)化學活性小,性質穩定,用常規方法很難脫除,需要先把有機硫轉化為無機硫,轉化工藝主要有水解轉化工藝和加氫轉化工藝。

(1)水解催化轉化工藝

國外對 COS 脫除的研究最早可追溯到上世紀 50 年代,早期有關COS水解的研究主要是處理 200℃以上的Claus尾氣,近年的研究主要針對煤制氣的脫硫以及用作化學原料氣和燃料的凈化。

目前羰基硫水解工藝,在常溫或中溫、中低壓工況下即可實現有機硫水解轉化為無機硫,在甲醇及合成氨領域均有成熟的工程應用。由于有機硫分子結構和催化劑活性的原因,水解催化劑只能對羰基硫、二硫化碳等較小分子結構的有機硫組分進行轉化,而對噻吩等大分子有機硫組分幾乎沒有轉化能力,水解反應過程如下:

COS+H2O=H2S+CO2        CS2+2H2O=2H2S+CO2

水解催化劑可以在中、低溫;中、低壓工況下具有良好活性,水解反應系統均為中、低溫;中、低壓系統,布置于TRT或BPRT之前,催化劑投資較低。但水解催化劑用于高爐煤氣的前脫硫,還應考慮高爐煤氣中還含有100 ppm的氯離子和水氣比高時活性組份的流失對催化劑壽命的影響。

(2)加氫催化轉化工藝

加氫轉化工藝不僅對羰基硫、二硫化碳等小分子有機硫進行高精度轉化,對硫醇、硫醚、噻吩等大分子有機硫組分也能有效轉化,加氫轉化具有轉化率高的特點。

加氫轉化脫硫的主要反應如下:加氫催化轉化工藝是在加氫催化劑作用下,在較高的操作壓力(3.5~4.0MPa)和操作溫度(通常為280℃~400℃)條件下將有機硫徹底轉化為無機硫。加氫轉化的反應式:

COS+H2→CO+H2S           COS+H2O→CO2 +H2S

我司二十多年的發展始終以二氧化鈦載體為主軸線,開發了T205型加氫脫硫催化劑、J107型甲烷化催化劑、HW-1型石蠟加氫精制催化劑、航煤脫臭催化劑、柴油加氫精制催化劑、DCT-5型脫砷劑、FCC汽油深度脫硫降烯烴催化劑、SCR脫硝催化劑等二十多個品種的催化劑。

在環保指標要求日趨嚴格的當下,我司通過多年積累,順利完成了高爐煤氣源頭精脫硫的技術儲備工作,解決了加氫催化劑低溫活性這個難題并完成了技術中試。開發的高爐煤氣精脫硫加氫催化劑特點如下

圖片1.png

圖片2.png

我司愿以此為基礎,為廣大鋼鐵行業同仁提供高效加氫催化劑,助力鋼鐵企業環保達標,再鑄輝煌。


 


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