高爐煤氣脫硫技術的關鍵因素--有機硫水解轉化率
發布時間:2019/12/30
1高爐煤氣脫硫的意義
高爐煤氣是鋼鐵工業中高爐煉鐵過程中產生的可燃氣體副產品。
作為鋼鐵工業的主要污染物之一,在正常情況下,除了使用高爐熱風爐本身外,還有很大的剩余。如果不能回收,只能排放,造成能源浪費和環境污染。
為了充分利用剩余的高爐煤氣,一般情況下,燃煤電力鍋爐的一部分混合或燃燒用于小型混合燃氣鍋爐,回收量不大。
近年來,隨著鋼鐵廠節能減排和循環經濟的蓬勃發展,以及國家環保政策的不斷加強,前期治療變得越來越不適合針對新形勢下的環保要求。因此,鋼廠必須從源頭出發。對無機硫及有機硫進行脫除處理。
例如,唐山市、邯鄲市環境保護局等地提出在高爐煤氣之前去除H2S,然后清潔利用并指明了治理方向。
因此,鋼廠的高爐煤氣脫硫已經不是企業愿不愿意做的問題,而是必須無條件地進行。
2技術的難點
高爐煤氣的主要成分為:CO、CO2、N2、H2、CH4 等,其中可燃成分 CO 含量約占 25%左右,H2、CH4的含量很少,CO2、N2的含量分別占 15%,55 %,熱值僅為 3500kJ/m3左右。相對于焦爐煤氣,高爐煤氣中雖然硫化氫含量并不高,僅為300~500 mg/Nm3,但是,由于高爐煤氣中含有一定量的羰基硫,約200~300 mg/Nm3,這樣,就給治理帶來很大難度。
單純對于脫除硫化氫,或者單純對于羰基硫水解來說,都已經是很成熟的工藝,難度都不大。但問題的關鍵在于如何在有一定的硫化氫濃度下(200mg/Nm?),保持較高的羰基硫水解率。
我們以前做過類似處理氣體中同時存在著硫化氫與有機硫的工藝案例。由于國內大多廠家的有機硫水解催化劑,都要求在進口H2S很低的情況下(比如H2S≤100mg/Nm3)才能保持較高的水解率,因此,在對于此類氣體處理的時候,大多采用"漢堡"式。即工藝氣體先進入濕法脫硫,除去氣體中的硫化氫,然后再進入有機硫水解。水解后的工藝氣體再次進入后置的濕法脫硫系統,脫除氣體中的硫后,達標送入后工續。
那么問題來了,如果采用這種工藝來處理高爐煤氣,則需要建設兩套濕法脫硫系統(前置與后置),一套有機硫水解系統(中間)。在本身硫化氫含量并不高的情況下,這樣處理高爐煤氣不僅造成一次性的技改投入過大,而且運行費用也很高。
3問題的突破
唐山綠源環??萍加邢薰臼且患覐氖驴扇細怏w脫硫技術基礎研究、技術開發、工程設計、裝備制造和產業化技術的高科技企業。在濕式氧化法脫除硫化氫方面有著較多的應用業績。近年來,由于國家對環保標準的提高,硫化物的排放要求越來越嚴格,開發脫硫新工藝,適應現代化生產的要求是當前迫切要解決的新課題。為此我公司提出了開發高爐煤氣脫硫新技術的項目,并積極與其它有關單位開展技術合作與研發。
天津大學化工研究組擁有由天津大學和清華大學聯合組建的碳一化工國家重點實驗室。以一碳化工作為主要科研方向,基于合成氣高效利用的目標,開展合成氣甲烷化、合成氣制低碳烯烴、合成氣羰基合成有機含氧化合物新工藝的研究。重點圍繞羰基合成烷基碳酸酯和草酸酯以及草酸酯下游產品乙二醇、乙醇和碳酸二苯酯等化學品的綠色合成工藝中的重要科學問題,從催化劑設計、系統集成和工程放大等方面系統開展研究工作。天津大學化工研究組參與研究和開發的高硫化氫濃度氛圍下羰基硫水解催化劑,效果良好。比較適宜于高爐煤氣脫硫的新工藝技術。
由于天津大學一碳化工研究組研發的羰基硫水解催化劑,可以在氣體中硫化氫濃度1000 mg/Nm3之內,都能保證90%以上的水解轉化率,那么,高爐煤氣脫硫的難題迎刃而解。即高爐煤氣直接進入羰基硫水解系統,把高爐煤氣中的羰基硫水解為硫化氫后,再進入濕法脫硫系統。經濕法脫硫處理后,硫含量達標去后工序。
這種高爐煤氣凈化處理新工藝,較傳統方法,在一次性投資上,要降低30%以上。在裝置運行費用方面,至少降低40%以上。
絡合鐵脫硫技術在煤氣領域的應用大大克服了之前PDS法脫硫精度不夠,副鹽產生量大的缺點。該系統優勢明顯,占地面積小,可以撬裝設計,硫化氫脫除率可以達到99.9%??梢詽M足不斷嚴苛的環保要求。最重要的是沒有副鹽產生,大大降低了企業的環保壓力以及運行運行費用。
攀鋼鈦業煤氣濕法脫硫系統
4應用前景
我國是世界頭號鋼鐵生產大國,高爐氣產生量巨大,目前放散量每年仍高達 500 億立方米。因此,應用新技術與新工藝來處理高爐煤氣,同時加強高爐氣的綜合回收利用,提高高爐氣的利用效益,具有重要意義。