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高炉煤气前脱硫势在必行


生态环境部等五部委联合印发《关于推进实施钢铁行业超低排放的意见》(环大气[2019]35号),要求全国的钢铁企业逐步改造,大幅降低排放水平,到2020年,重点区域钢企超低排放改造要力争完成60%左右;到2025年底前,重点区域钢铁企业超低排放改造基本完成,全国力争80%以上产能完成改造。

高炉热风炉、轧钢加热炉、煤气发电等用户均要求燃烧尾气SO2达到超低排放限值,而现有高炉煤气净化流程无法满足SO2控制要求。高炉煤气是一种高温、高压、易燃、易爆、有毒气体,且气体中的有机硫含量较高,是治理的难点。生产中,高炉煤气下游用户分布于钢铁厂各个区域:点位较多,加上场地限制,如果采用常规末端治理的方式,存在治理点位多、投资高、占地大等问题。因此,采取源头控制方式,实施高炉煤气精脱硫,是一种更高效、更经济的技术手段。

高炉煤气是炼铁生产过程中副产的一种可燃气体,其主要成分为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)和硫化氢(H2S)。其中羰基硫占比最高,其次是二硫化碳,最少的为硫化氢,三种硫成分合计占总硫含量的 90%以上,有机硫的比例则达到 80%左右,有机硫以羰基硫 COS为主,含有少量 CS2。

目前,主流的煤气净化流程为布袋除尘器+有机硫催化转化+TRT余压发电+硫化氢湿式吸收+煤气柜,高炉煤气H2S含量控制在20mg/ m3以下,才能确保燃烧后的烟气SO2排放浓度小于35mg/N m3。

高炉煤气脱硫的关键在于煤气中有机硫的控制与削减。羰基硫(COS)化学活性小,性质稳定,用常规方法很难脱除,需要先把有机硫转化为无机硫,转化工艺主要有水解转化工艺和加氢转化工艺。

(1)水解催化转化工艺

国外对 COS 脱除的研究最早可追溯到上世纪 50 年代,早期有关COS水解的研究主要是处理 200℃以上的Claus尾气,近年的研究主要针对煤制气的脱硫以及用作化学原料气和燃料的净化。

目前羰基硫水解工艺,在常温或中温、中低压工况下即可实现有机硫水解转化为无机硫,在甲醇及合成氨领域均有成熟的工程应用。由于有机硫分子结构和催化剂活性的原因,水解催化剂只能对羰基硫、二硫化碳等较小分子结构的有机硫组分进行转化,而对噻吩等大分子有机硫组分几乎没有转化能力,水解反应过程如下:

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

水解催化剂可以在中、低温;中、低压工况下具有良好活性,水解反应系统均为中、低温;中、低压系统,布置于TRT或BPRT之前,催化剂投资较低。但水解催化剂用于高炉煤气的前脱硫,还应考虑高炉煤气中还含有100 ppm的氯离子和水气比高时活性组份的流失对催化剂寿命的影响。

(2)加氢催化转化工艺

加氢转化工艺不仅对羰基硫、二硫化碳等小分子有机硫进行高精度转化,对硫醇、硫醚、噻吩等大分子有机硫组分也能有效转化,加氢转化具有转化率高的特点。

加氢转化脱硫的主要反应如下:加氢催化转化工艺是在加氢催化剂作用下,在较高的操作压力(3.5~4.0MPa)和操作温度(通常为280℃~400℃)条件下将有机硫彻底转化为无机硫。加氢转化的反应式:

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

我司二十多年的发展始终以二氧化钛载体为主轴线,开发了T205型加氢脱硫催化剂、J107型甲烷化催化剂、HW-1型石蜡加氢精制催化剂、航煤脱臭催化剂、柴油加氢精制催化剂、DCT-5型脱砷剂、FCC汽油深度脱硫降烯烃催化剂、SCR脱硝催化剂等二十多个品种的催化剂。

在环保指标要求日趋严格的当下,我司通过多年积累,顺利完成了高炉煤气源头精脱硫的技术储备工作,解决了加氢催化剂低温活性这个难题并完成了技术中试。开发的高炉煤气精脱硫加氢催化剂特点如下

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我司愿以此为基础,为广大钢铁行业同仁提供高效加氢催化剂,助力钢铁企业环保达标,再铸辉煌。


 


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