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東獅高爐煤氣源頭治理精脫硫技術介紹
發布人:dongshi888   來源:   發布時間:2021-06-10  瀏覽次數:468

一、高爐煤氣

高爐煤氣是高爐煉鐵生產過程中副產的可燃氣體,熱值3500kJ/m3左右,主要成分有二氧化碳、一氧化碳、氫氣、氮氣、烴類及少量的硫化物,化物主要分為有機硫和無機硫兩類,有機硫主要成分有羰基硫(COS)、二硫化碳(CS2)、硫醚硫醇等,以羰基硫(COS)為主,一般情況下含量≤200mg/Nm3,無機硫主要成分是H2S,一般情況下含量≤100mg/Nm3。高爐煤氣含硫量及硫分比例與焦炭的含硫量密切相關,焦炭的全硫、硫形態都可能影響到高爐煤氣總硫含量。

無論是有機硫還是硫化氫燃燒后都生成SO2,想要達到煙氣中SO2排放達標,脫硫工藝有兩種,一個是前置脫硫一個是后置脫硫,前置脫硫就是先脫除高爐煤氣中的有機硫和硫化氫,凈化后的高爐煤氣再燃燒,其煙氣中SO2可達到排放標準,后置脫硫就是在高爐煤氣燃燒后來脫除煙氣中的SO2達到排放標準。由于后置脫硫存在著用氣分散、裝置分散、管理分散,并且生成物還是廢棄物,所以各地環保部門相繼出臺政策指出高爐煤氣要做前置脫硫。

二、長春東獅公司第一代高爐煤氣精脫硫技術

長春東獅公司根據幾十年在脫硫領域的理論知識和實踐經驗,結合高爐煤氣氣量大、硫化氫低、又含有有機硫的特點,以及大部分鋼廠可提供空地有限的狀況,按照建設投資和運行消耗等綜合費用最低的原則,研發了第一代高爐煤氣精脫硫技術,簡單描述就是“有機硫轉化+濕式氧化法脫硫工藝”。

第一代高爐煤氣精脫硫技術具體工藝路線:利用TRT(或減壓閥組)前高爐煤氣溫度和壓力較高的有利條件,設置有機硫轉化裝置,使有機硫與煤氣中飽和水分發生反應轉化成H2S,然后在TRT后設置濕式氧化法脫硫裝置,脫除高爐煤氣中H2S,同時濕法脫硫裝置對殘余有機硫進行再次脫除,使出口總硫≤30mg/Nm3,確保高爐煤氣燃燒煙氣中SO2達標排放。

在有機硫轉化裝置中,有機硫與煤氣中飽和水分發生轉化反應生成H2S。

有機硫轉化原理:

COS+H2O=CO2+H2S

CS2+2H2O=CO2+2H2S

在濕式氧化法脫硫裝置中,用碳酸鈉溶液吸收硫化氫,通過脫硫催化劑的催化作用把HS-轉變為單質硫,以硫泡沫的形式排出,然后通過硫磺回收裝置形成硫磺,作為副產品出售,可實現副產品資源化再利用。吸收硫化氫的碳酸鈉溶液經過氧化再生,可以重復吸收硫化氫,達到碳酸鈉溶液循環利用,同時采用的脫硫催化劑具有抑鹽作用,無副鹽生成,所以整套裝置運行無廢水產生。

濕式氧化法脫硫吸收再生原理:

H2S+Na2CO3=NaHS+NaHCO3

NaHS+NaHCO3+1/2O2=S+Na2CO3+H2O

第一代高爐煤氣精脫硫技術特點:該技術是目前最標準的工藝配置,有機硫轉化是煤化工中成熟的技術,有機硫轉化效率高,可達90%以上,有機硫轉化催化劑前設置多級保護來提高使用周期。濕式氧化法脫硫更是煤化工和焦化行業應用最廣泛的工藝,脫硫效率更高,可達99%以上,脫硫液經過氧化再生循環利用,輔料消耗低,而且硫化氫經過吸收轉變為硫磺,可作為副產品出售。

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三、屬于《產業結構調整指導目錄(2019年本)》鼓勵類技術

2019年11月6日國家發改委公布《產業結構調整指導目錄(2019年本)》,有關條文如下:

1、《目錄》鼓勵類第八項“鋼鐵”-10:鋼鐵行業超低排放技術,以及副產物資源化、再利用化技術。東獅公司第一代高爐煤氣精脫硫技術把高爐煤氣中的有機硫和無機硫經過轉化、吸收形成硫磺,作為副產品出售,實現了副產物資源化、再利用化,屬于鼓勵類技術。

2、《目錄》鼓勵類第四十三項“環境保護與資源節約綜合利用”-18:廢水零排放,重復用水技術應用。東獅公司第一代高爐煤氣精脫硫技術在濕式氧化法脫硫裝置中,吸收過硫化氫的碳酸鈉溶液經過氧化再生,可以重復吸收硫化氫,達到碳酸鈉溶液循環利用,同時采用的脫硫催化劑具有抑鹽作用,無副鹽生成,整套裝置運行無廢水產生,屬于鼓勵類技術。

3、《目錄》淘汰類第四項“石化化工”-6:沒有配套硫磺回收裝置的濕法脫硫工藝。在目錄中明確指出沒有硫磺回收裝置的濕法脫硫工藝屬于淘汰類技術。

四、長春東獅公司作為科技型公司,在研發路上不停歇

長春東獅公司第一代高爐煤氣精脫硫技術雖然是目前最標準的工藝配置,最成熟的技術路線,符合國家環保政策要求,也屬于《產業結構調整指導目錄(2019年本)》鼓勵類技術,但是東獅研發團隊并不滿足,長春東獅公司在第一代和第二代的基礎上近期又研發了第三代高爐煤氣精脫硫技術,不需要在TRT前設置有機硫轉化裝置和有機硫轉化催化劑多級保護裝置,僅在TRT后采用濕式氧化法脫硫工藝就完成高爐煤氣中有機硫、H2S的同時脫除,不會產生催化劑和保護劑失效后的固體危廢。

第三代技術反應機理為:

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第三代技術采以Na2CO3和NaOH為吸收劑,以東獅公司研發中心自主研發合成的高爐煤氣脫硫專用催化劑(DSG)進行催化有機硫水解反應和無機硫吸收和氧化反應,在濕法脫硫塔內一步完成有機硫轉化和H2S的脫除,工藝流程大大縮短,徹底解決有了機硫轉化裝置阻力上升問題,還大幅降低了投資費用和運行費用。工藝流程圖(這是一體塔工藝、也可以不是一體塔工藝,工藝路線差不多)如下:

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其中上圖中的預冷洗滌可以不上

長春東獅科技集團有限責任公司的第三代有機硫和無機硫一步濕法脫硫有機硫單塔脫硫效率可達95%以上,無機硫可達99%,該技術在國內獨創和唯一,在國際上也處于領先水平。

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五、案例介紹

1、2019年山西長治市興寶鋼鐵有限責任公司新上兩套高爐煤氣精脫硫裝置(一套16萬方煤氣一套18萬方煤氣),我公司提供全套工藝包和專有設備,采用東獅第一代高爐煤氣精脫硫技術進行設計,自2020年11月份正式投入運行,現已穩定運行半年有余,出口總硫遠小于30mg/Nm3,凈化后煤氣燃燒煙氣中SO2在20mg/Nm3以內,大大低于國家超低排放標準。

2、2020年9月23日美錦鋼鐵1080高爐煤氣精脫硫項目成功簽約,采用東獅公司第三代高爐煤氣精脫硫技術,脫硫裝置正在建設中,即將投運。

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六、其它高爐煤氣精脫硫技術

1、吸附材料吸附

采用吸附材料作為吸附劑,利用多塔變溫吸附技術,設置多個吸附塔吸附有機硫和無機硫,吸附飽和后用高溫氣體對吸附塔吹掃解吸再生,然后再吸附,每個吸附塔交替進行吸附和解吸,解吸氣體送往燒結。

該工藝屬于干法脫除,再生出來的解吸氣體需要二次處理,送往燒結燃燒,再經過煙氣末端處理把SO2脫除,不能真正根除硫化物,屬于污染物的轉移,而且吸附材料價格昂貴,設備投資較高,占地面積大,從技術經濟可行性角度考慮,不適宜處理氣量較大的高爐煤氣,其適用于小氣量、高附加值的氣體凈化。該工藝也不符合《產業結構調整指導目錄》中鼓勵類技術。

2、有機硫水解+氫氧化鈉溶液噴灑吸收

在TRT或減壓閥組前設置有機硫水解裝置,把有機硫水解轉化成H2S,然后在TRT后設置濕法脫硫塔,在塔內噴灑氫氧化鈉溶液吸收硫化氫,溶液不再生,為保證脫硫效率需要定期或連續外排溶液并補充新配制的氫氧化鈉溶液,外排廢水富含不穩定的硫化物,遇酸會有硫化氫析出,不僅增大企業環保壓力,還存在安全隱患。

該工藝把氣體中的硫化物經過吸收轉移到液體中,是標準的污染物轉移,不符合國家環保政策,濕法脫硫沒有配備硫磺回收裝置在《產業結構調整指導目錄》中屬于淘汰類技術。

七、結語

綜上所述,通過對比就能看出,長春東獅公司第一代高爐煤氣精脫硫技術具有最標準的工藝配置,最成熟的技術路線,符合國家環保政策要求,也屬于《產業結構調整指導目錄(2019年本)》鼓勵類技術。長春東獅公司第三代高爐煤氣精脫硫技術在目前所有高爐煤氣精脫硫技術中,無論在投資費用、運行成本還是裝置阻力、占地面積等方面都具有強大優勢。而吸附材料吸附干法工藝和有機硫水解+氫氧化鈉溶液噴灑吸收工藝屬于不完善工藝,都存在著污染物轉移現象,不符合國家環保政策要求,越來越不被鋼鐵行業所看好。

長春東獅公司長期致力于氣體凈化新工藝新技術的研發,為行業的不斷進步勇于探索,敢于創新,使我們的天更藍,水更清。

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