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东狮高炉煤气源头治理精脱硫技术介绍
发布人:dongshi888   来源:   发布时间:2021-06-10  浏览次数:24

一、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,主要成分有二氧化碳、一氧化碳、氢气、氮气、烃类及少量的硫化物,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,以羰基硫(COS)为主,一般情况下含量≤200mg/Nm3,无机硫主要成分是H2S,一般情况下含量≤100mg/Nm3。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总硫含量。

无论是有机硫还是硫化氢燃烧后都生成SO2,想要达到烟气中SO2排放达标,脱硫工艺有两种,一个是前置脱硫一个是后置脱硫,前置脱硫就是先脱除高炉煤气中的有机硫和硫化氢,净化后的高炉煤气再燃烧,其烟气中SO2可达到排放标准,后置脱硫就是在高炉煤气燃烧后来脱除烟气中的SO2达到排放标准。由于后置脱硫存在着用气分散、装置分散、管理分散,并且生成物还是废弃物,所以各地环保部门相继出台政策指出高炉煤气要做前置脱硫。

二、长春东狮公司第一代高炉煤气精脱硫技术

长春东狮公司根据几十年在脱硫领域的理论知识和实践经验,结合高炉煤气气量大、硫化氢低、又含有有机硫的特点,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,研发了第一代高炉煤气精脱硫技术,简单描述就是“有机硫转化+湿式氧化法脱硫工艺”。

第一代高炉煤气精脱硫技术具体工艺路线:利用TRT(或减压阀组)前高炉煤气温度和压力较高的有利条件,设置有机硫转化装置,使有机硫与煤气中饱和水分发生反应转化成H2S,然后在TRT后设置湿式氧化法脱硫装置,脱除高炉煤气中H2S,同时湿法脱硫装置对残余有机硫进行再次脱除,使出口总硫≤30mg/Nm3,确保高炉煤气燃烧烟气中SO2达标排放。

在有机硫转化装置中,有机硫与煤气中饱和水分发生转化反应生成H2S。

有机硫转化原理:

COS+H2O=CO2+H2S

CS2+2H2O=CO2+2H2S

在湿式氧化法脱硫装置中,用碳酸钠溶液吸收硫化氢,通过脱硫催化剂的催化作用把HS-转变为单质硫,以硫泡沫的形式排出,然后通过硫磺回收装置形成硫磺,作为副产品出售,可实现副产品资源化再利用。吸收硫化氢的碳酸钠溶液经过氧化再生,可以重复吸收硫化氢,达到碳酸钠溶液循环利用,同时采用的脱硫催化剂具有抑盐作用,无副盐生成,所以整套装置运行无废水产生。

湿式氧化法脱硫吸收再生原理:

H2S+Na2CO3=NaHS+NaHCO3

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

第一代高炉煤气精脱硫技术特点:该技术是目前最标准的工艺配置,有机硫转化是煤化工中成熟的技术,有机硫转化效率高,可达90%以上,有机硫转化催化剂前设置多级保护来提高使用周期。湿式氧化法脱硫更是煤化工和焦化行业应用最广泛的工艺,脱硫效率更高,可达99%以上,脱硫液经过氧化再生循环利用,辅料消耗低,而且硫化氢经过吸收转变为硫磺,可作为副产品出售。

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三、属于《产业结构调整指导目录(2019年本)》鼓励类技术

2019年11月6日国家发改委公布《产业结构调整指导目录(2019年本)》,有关条文如下:

1、《目录》鼓励类第八项“钢铁”-10:钢铁行业超低排放技术,以及副产物资源化、再利用化技术。东狮公司第一代高炉煤气精脱硫技术把高炉煤气中的有机硫和无机硫经过转化、吸收形成硫磺,作为副产品出售,实现了副产物资源化、再利用化,属于鼓励类技术。

2、《目录》鼓励类第四十三项“环境保护与资源节约综合利用”-18:废水零排放,重复用水技术应用。东狮公司第一代高炉煤气精脱硫技术在湿式氧化法脱硫装置中,吸收过硫化氢的碳酸钠溶液经过氧化再生,可以重复吸收硫化氢,达到碳酸钠溶液循环利用,同时采用的脱硫催化剂具有抑盐作用,无副盐生成,整套装置运行无废水产生,属于鼓励类技术。

3、《目录》淘汰类第四项“石化化工”-6:没有配套硫磺回收装置的湿法脱硫工艺。在目录中明确指出没有硫磺回收装置的湿法脱硫工艺属于淘汰类技术。

四、长春东狮公司作为科技型公司,在研发路上不停歇

长春东狮公司第一代高炉煤气精脱硫技术虽然是目前最标准的工艺配置,最成熟的技术路线,符合国家环保政策要求,也属于《产业结构调整指导目录(2019年本)》鼓励类技术,但是东狮研发团队并不满足,长春东狮公司在第一代和第二代的基础上近期又研发了第三代高炉煤气精脱硫技术,不需要在TRT前设置有机硫转化装置和有机硫转化催化剂多级保护装置,仅在TRT后采用湿式氧化法脱硫工艺就完成高炉煤气中有机硫、H2S的同时脱除,不会产生催化剂和保护剂失效后的固体危废

第三代技术反应机理为:

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第三代技术采以Na2CO3和NaOH为吸收剂,以东狮公司研发中心自主研发合成的高炉煤气脱硫专用催化剂(DSG)进行催化有机硫水解反应和无机硫吸收和氧化反应,在湿法脱硫塔内一步完成有机硫转化和H2S的脱除,工艺流程大大缩短,彻底解决有了机硫转化装置阻力上升问题,还大幅降低了投资费用和运行费用。工艺流程图(这是一体塔工艺、也可以不是一体塔工艺,工艺路线差不多)如下:

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其中上图中的预冷洗涤可以不上

长春东狮科技集团有限责任公司的第三代有机硫和无机硫一步湿法脱硫有机硫单塔脱硫效率可达95%以上,无机硫可达99%,该技术在国内独创和唯一,在国际上也处于领先水平。

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五、案例介绍

1、2019年山西长治市兴宝钢铁有限责任公司新上两套高炉煤气精脱硫装置(一套16万方煤气一套18万方煤气),我公司提供全套工艺包和专有设备,采用东狮第一代高炉煤气精脱硫技术进行设计,自2020年11月份正式投入运行,现已稳定运行半年有余,出口总硫远小于30mg/Nm3,净化后煤气燃烧烟气中SO2在20mg/Nm3以内,大大低于国家超低排放标准。

2、2020年9月23日美锦钢铁1080高炉煤气精脱硫项目成功签约,采用东狮公司第三代高炉煤气精脱硫技术,脱硫装置正在建设中,即将投运。

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六、其它高炉煤气精脱硫技术

1、吸附材料吸附

采用吸附材料作为吸附剂,利用多塔变温吸附技术,设置多个吸附塔吸附有机硫和无机硫,吸附饱和后用高温气体对吸附塔吹扫解吸再生,然后再吸附,每个吸附塔交替进行吸附和解吸,解吸气体送往烧结。

该工艺属于干法脱除,再生出来的解吸气体需要二次处理,送往烧结燃烧,再经过烟气末端处理把SO2脱除,不能真正根除硫化物,属于污染物的转移,而且吸附材料价格昂贵,设备投资较高,占地面积大,从技术经济可行性角度考虑,不适宜处理气量较大的高炉煤气,其适用于小气量、高附加值的气体净化。该工艺也不符合《产业结构调整指导目录》中鼓励类技术。

2、有机硫水解+氢氧化钠溶液喷洒吸收

在TRT或减压阀组前设置有机硫水解装置,把有机硫水解转化成H2S,然后在TRT后设置湿法脱硫塔,在塔内喷洒氢氧化钠溶液吸收硫化氢,溶液不再生,为保证脱硫效率需要定期或连续外排溶液并补充新配制的氢氧化钠溶液,外排废水富含不稳定的硫化物,遇酸会有硫化氢析出,不仅增大企业环保压力,还存在安全隐患。

该工艺把气体中的硫化物经过吸收转移到液体中,是标准的污染物转移,不符合国家环保政策,湿法脱硫没有配备硫磺回收装置在《产业结构调整指导目录》中属于淘汰类技术。

七、结语

综上所述,通过对比就能看出,长春东狮公司第一代高炉煤气精脱硫技术具有最标准的工艺配置,最成熟的技术路线,符合国家环保政策要求,也属于《产业结构调整指导目录(2019年本)》鼓励类技术。长春东狮公司第三代高炉煤气精脱硫技术在目前所有高炉煤气精脱硫技术中,无论在投资费用、运行成本还是装置阻力、占地面积等方面都具有强大优势。而吸附材料吸附干法工艺和有机硫水解+氢氧化钠溶液喷洒吸收工艺属于不完善工艺,都存在着污染物转移现象,不符合国家环保政策要求,越来越不被钢铁行业所看好。

长春东狮公司长期致力于气体净化新工艺新技术的研发,为行业的不断进步勇于探索,敢于创新,使我们的天更蓝,水更清。

 

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