减污降碳背景下高炉煤气精脱硫工艺路线选择与推荐（下）

一、前言

通过对上文高炉煤气脱硫技术路线的分析可知，传统煤气净化法、胺吸收法、氧化法、加氢还原法等脱硫技术存在：无法进行有机硫的净化，脱硫后废液难以回收利用，水解催化剂易堵塞、失活，受CO2影响后，常规碱液脱除效果不佳，以及因水解催化单元设置TRT之前，间接造成的碳配额损失等问题。研究表明，能够灵活调整“预处理+水解催化法+干法脱硫”的高炉煤气全干式精脱硫工艺路线可较好地解决上述问题，满足新形势下钢铁企业的脱硫需求。为此，中晶环境科技股份有限公司自主研发了禧德?煤气精脱硫技术（CGD），目前已在紫竹集团、新兴铸管的煤气精脱硫项目上得以成功应用。

二、禧德?煤气精脱硫技术（CGD）

中晶环境首创全干法禧德?煤气精脱硫技术，该技术涉及具有自主知识产权的三种新型材料，作用于预处理、催化水解、吸收脱硫等单元中，并结合拥有特殊结构的专有吸收塔设备可实现低温、无废水、低阻力的高炉煤气超净排放工艺。

2.1 禧德?煤气精脱硫机理

中晶环境禧德?煤气精脱硫技术是一种低温低压状态下的全干式、预处理脱氯、有机硫催化水解、可抗CO2影响的干法脱除硫化氢的综合高效煤气精脱硫技术。该技术涉及具有自主知识产权的三种新型材料，分别为具备高效脱除氯化氢的预处理剂、可抵抗硫化氢转化的具备特殊晶型的高效水解催化剂、硫化氢脱除效率高且硫容高的颗粒型吸收剂。该系统设置在高炉煤气TRT系统后(压力≤20KPa，70℃≤温度≤90℃)，不会影响原TRT系统的高效运行。系统总阻力小于4000Pa，可以保证在不升压条件下完成高炉煤气到各用气点或煤气柜的正常输送。

图1 禧德?煤气精脱硫工艺（CGD）流程图

禧德?煤气精脱硫技术采用自主研制的催化剂利用煤气中少量气态水分子将以羰基硫（COS）、二硫化碳（CS2）为代表的有机硫完成水解转化为无机硫硫化氢（H2S）。该水解催化剂材料具有特殊的活性组分及配比，且已申请自主知识产权；选用特殊晶型可降低硫化氢生成后对催化剂的影响，保障了水解催化剂的寿命。有机硫的水解反应过程见下列典型化学反应方程式。

图2 禧德?水解催化剂外观照片

图3 禧德?水解催化剂微观电镜照片

该技术采用自主研制铁基负载活性组分的硫化氢脱除剂，选用特殊晶型可提高硫化氢脱硫效率且具有较高的硫容，该脱除剂材料具有特殊活性组分且已申请自主知识产权。硫化氢脱除反应见下列化学反应方程式。

图4 禧德?硫化氢脱除剂外观照片

图5 禧德?硫化氢脱除剂微观电镜照片

禧德?煤气精脱硫技术解决了高炉煤气燃烧后排放点分散、煤气中HCl易造成水解催化剂寿命低、CO2浓度高造成的传统湿法脱除硫化氢工艺碱液消耗量大、有废水排放、含水量增加造成的热值下降、系统阻力大造成需要设置升压装置等诸多问题。此技术由于设置了预处理剂可以保护水解催化剂不受前端高温布袋损坏尘超标和HCl的双重影响。

2.2 反应方程式

（1）水解单元化学反应方程式

（2）吸收单元化学反应方程式

2.3 技术路线

图6 禧德?煤气精脱硫工艺（CGD）流程图

2.4 四大核心技术

①预处理单元：此单元的任务是采用干法脱除高炉煤气中所含的HCL，同时作为布袋除尘器泄漏时催化剂的保护屏障。

②水解单元：此单元的任务是将高炉煤气中所含的COS、CS?等有机硫转化为无机硫（H2S），以便于后续单元的无机硫脱除，控制总硫含量。

③吸收单元：此单元的任务是将含有无机硫的煤气送入填充有禧德?铁基脱硫材料的固定床中进行深度吸收反应。H2S与铁基吸收剂反应生成盐类化合物并固着在材料上最终彻底脱硫净化；出塔脱硫后的煤气可实现燃烧后SO2含量低于20mg/Nm3，然后送往净化煤气总管。

2.5 技术优势

脱硫技术全部放在TRT之后，不影响TRT发电，不会间接造成企业碳配额损失；

干法脱硫，不受煤气中CO2影响，系统无废水排放；

全干式预处理、水解、吸收过程可降低煤气湿度，保证煤气热值，预处理段的设置可抵抗烟气中氯和布袋泄漏的影响，延长催化剂使用寿命；

脱硫效率高（95%以上）：可同时脱除无机硫和有机硫，满足末端用户超低排放要求；

协同效率高：可以协同脱除煤气中HCL、CO2、HF等酸性气体，保护后端管道、设备；

同步率高：水解催化效率高，系统不堵塞，系统运行稳定，保证高炉正常生产；

压降小：压降损失小，对发电系统影响小，减少发电损失；

占地小：系统模块化设计、工艺简单、设备占地面积小；

投资少：施工周期短、运行费用低、更安全更可靠。

2.6 应用场景

禧德?煤气精脱硫技术主要可应用于焦炉煤气、高炉煤气、转炉煤气及其它领域。目前该技术目前已成功应用在紫竹集团和新兴铸管煤气精脱硫项目中。辽宁紫竹集团海城恒盛铸业1350m3高炉煤气精脱硫项目使用的H2S脱除剂是利用一定数量的工业固废通过多道工序制成的高硫容煤气净化材料。该项目在煤气净化前H2S实测浓度为95-135mg/Nm3，入口压力20KPa；净化后H2S实测浓度4.63-6.75mg/Nm3，入口压力18KPa。该项目于2021年11月17日顺利通过168小时试运行，验收期间设备运转稳定，出口硫化氢浓度远低于燃烧后烟气的超低排放标准。新兴铸管5#高炉后煤气脱硫项目，在其脱硫装置装填了中晶环境自主研发的预处理剂和水解剂后，氯离子90%以上被脱除，COS的转化率长期维持在95%以上，治理效果得到了业主的充分认可。

图7 辽宁紫竹集团海城恒盛铸业高炉煤气精脱硫项目

图8 辽宁紫竹集团海城恒盛铸业高炉煤气精脱硫项目

三、结语

禧德?煤气精脱硫技术目前已在紫竹集团和新兴铸管的高炉煤气精脱硫项目中得到成功应用。该技术采用全干式脱硫系统，流程简单，系统运行稳定可靠，可有效脱除煤气中Cl-及硫化物，可保证煤气热值，同时降低末端治理压力，实现超低排放。同时，脱氯及水解系统可灵活置于TRT 前后，满足多种工况使用，脱硫全程无废液产生，不会导致二次污染，可实现真正意义的精脱硫。在“减污降碳”背景下，该技术通过源头减排，可帮助钢企实现精准减污降碳，助力下游煤气用户源头降硫，避免多工序末端治理设施高耗能、高碳排，为推动经济社会发展全面绿色转型、强化多污染物与温室气体协同控制助力。