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长春东狮公司高炉煤气脱硫技术介绍
发布人:dongshi888   来源:   发布时间:2020-11-13  浏览次数:70

2019年4月28日国家生态环境部等5部门联合发布《关于推进实施钢铁行业超低排放的意见》。钢铁企业超低排放是指对所有生产环节(含原料场、烧结、球团、炼焦、炼铁、炼钢、轧钢、自备电厂等,以及大宗物料产品运输)实施升级改造,大气污染物有组织排放、无组织排放以及运输过程满足相关要求有组织排放控制指标烧结机机头、球团焙烧烟气颗粒物、二氧化硫、氮氧化物排放浓度小时均值分别不高于10、35、50毫克/立方米;其他主要污染源颗粒物、二氧化硫、氮氧化物排放浓度小时均值原则上分别不高于10、50、200毫克/立方米其它相关要求此处略)。全国钢铁企业积极响应国家政策,针对高炉煤气脱硫了解考察工艺路线。

高炉煤气

高炉煤气是高炉炼铁生产过程中副产的可燃气体热值3500kJ/m3左右气体流量较大,容积1000m3以下的高炉其产生的煤气也有200000Nm3/h左右,容积4000m3以上的高炉其产生的煤气能达到600000Nm3/h以上。高炉煤气气体成分为二氧化碳6-20%、一氧化碳22-30%、氢气0.5-4%、氮气50-60%、烃类0.2-0.5%及少量的硫化物化物主要分为有机硫和无机硫两类,有机硫主要成分有羰基硫COS、二硫化碳CS2、硫醚硫醇等含量基本在200mg/Nm3以下;无机硫主要成分H2S,含量基本在200mg/Nm3左右。高炉煤气含硫量及硫分比例与焦炭的含硫量密切相关,焦炭的全硫、硫形态都可能影响到高炉煤气硫含量

工艺路线

高炉煤气中含有有机硫和无机硫,无论是有机硫还是无机硫燃烧后都生成SO2想要达到尾气中SO2排放达标,脱硫工艺可分为前置脱硫和后置脱硫,前置脱硫脱除高炉煤气中的有机硫和无机硫,净化后的煤气燃烧尾气中SO2可达标排放,后置脱硫脱除高炉煤气燃烧后尾气中的SO2达到排放要求,存在着用气分散装置分散管理分散并且生成物还是废弃物。随着国家环保政策的不断加强,以前那种后置脱硫越来越不适应新形势下的环保要求,后置脱硫脱因气量增加造成装置增多投资费用也增加,前置脱硫把有机硫转化和无机硫脱除后变成硫磺,可作为副产品出售,而后置脱硫把SO2脱除后变成废弃物不是生成物资源化利用的工艺。中国钢铁看河北,河北钢铁看唐山,作为中国钢铁风向标的唐山市环保局2019年5月27日也下发3号文,明确要求炼铁厂高炉煤气在除尘后“同时配备煤气脱硫化氢设施,确保高炉煤气硫化氢浓度≤20mg/Nm3指出了硫化物的治理方向是以前脱为主

长春东狮公司根据高炉煤气气量大、硫化氢低、含有有机硫的特点,以及大部分钢厂可提供空地有限的状况,按照建设投资和运行消耗等综合费用最低的原则,采用前置脱硫工艺路线,结合公司30年的实践经验和理论知识,来优化工艺路线脱除高炉煤气中的硫化物,满足“钢铁行业超低排放”要求,同时尽量减轻企业的经济负担,以较短的工艺流程,好地适应高炉煤气工况和高炉运行过程中的煤气性状连续突变等复杂条件,并且可持续稳定的达到高炉煤气总硫超低排放的控制目标。

具体工艺路线:由于气态的COS性质稳定,难于与其他化合物直接发生化学反应,碱液吸收效率较低所以高炉煤气中COS先转化H2S利用煤气余压发电(TRT)高炉煤气温度80—180℃、压力200KPa左右较高的有利条件,在高炉煤气袋式除尘器后设置高效有机硫转化装置,使有机硫与煤气中残余水分发生反应而转化成H2S转化率≥90%),然后在余压发电(TRT)后设置湿式氧化法脱硫装置,高炉煤气经过TRT降温减压后,先经过降温洗涤塔把温度降至40℃左右,再进入脱硫塔脱除煤气中H2S,出口H2S≤15mg/Nm3同时对残余有机硫也进行再次脱除,脱除效率达到50%以上,确保高炉煤气燃烧后尾气中SO2达标排放

下面是有机硫转化装置和湿式氧化法脱硫装置叙述:

1、有机硫转化装置

有机硫转化装置流程:

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有机硫转化装置根据高炉煤气流量大小设置1个或2个系列并联运行,每系列设置2个反应器第一个反应器内装吸剂,吸收掉高炉煤气中的大部分杂物;第二个反应器内装多功能净化剂和中温耐硫水解催化剂高炉煤气中有机硫在反应器内进行转化,将其中的大部分COS转化为H2S

有机硫转化原理 

    COS+H2O→CO2+H2S

CS2+H2O→CO2+H2S

该装置优点是:

1.1第一个反应器内装预处理剂,吸收掉高炉煤气中的大部分杂物,第二个反应器内装多功能净化剂能脱除O2等物质,对有机硫转化催化剂进行保护。

1.2所用有机硫转化催化剂是中温耐硫转化催化剂,H2SO2中毒能力强,使用寿命长能用2-4年,机械强度好,遇水不粉化转化效率高,转化率能达到90%以上。

2、湿式氧化法脱硫装置

由于高炉煤气气量较大,如果按照常规设计来新上脱硫装置,则设备尺寸较大,占地面积也较大,而且大部分钢铁企业也没有富裕空地用来上设备,所以我公司根据高炉煤气的气量大有机硫无机硫含量偏低的特点,结合钢厂实际情况,利用我公司专有设备、专利产品和专有技术来设计湿式氧化法脱硫装置。    

湿式氧化法脱硫装置流程:

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气相:来自TRT装置的高炉煤气先经洗涤降温塔除去夹带的杂质,并将气体温度降至40oC左右后,从下部进入脱硫塔吸收段在塔内与塔顶部喷淋下来的脱硫液碳酸钠溶液逆流接触,进行充分的传质吸收,气体中大部分H2S被脱硫液吸收,再经塔内气液分离段除掉夹带的液体后送入下工序。  

 液相:从脱硫塔再生段出来的贫液依靠位差从顶部进入脱硫塔吸收段,与从塔底上来的气体逆流接触吸收其中的H2S气体,吸收H2S后的脱硫液自流至脱硫塔底部塔底富液自流入循环槽,经富液泵加压后进入脱硫塔再生段喷射器富液高速通过喷射器喷嘴时,其吸气室形成负压自动吸入空气,富液与空气两相并流经喷射器喉管、扩散管由尾管排出并由再生塔底部向上流动完成脱硫催化剂的氧化再生同时富液中的悬浮硫颗粒被空气浮选形成泡沫飘浮在再生段上部溢流进入泡沫槽硫泡沫经硫泡沫泵加压后送入熔硫釜熔硫形成硫磺,可作为副产品出售。

脱硫再生原理