国内首套高炉煤气精脱硫“水解+兰碳吸附”工程

4月18日,国内首套高炉煤气精脱硫“水解+兰碳吸附”工程在安钢建成,该工程建成投用为冶金行业高炉煤气精脱硫技术提供了新的工艺技术路线。

高炉煤气精脱硫是冶金行业超低排放重点难点问题，是钢铁业界不断进行工艺技术研究的重大课题。近年来，安钢经过不断探索、系统分析，确定采用“水解+兰碳吸附”高炉煤气精脱硫新的工艺技术路线，集成完成工程设计和工程建设。该工程具有占地小、投资少、建设周期短，无废水废气排放，无固废危废排放等优点。该技术路线属于国内首创，同时也解决了焦炉煤气精脱硫的技术难题，为冶金行业降低二氧化硫排放提供了安钢方案。

为找准高炉煤气精脱硫项目工艺路线，安钢先后派人到兄弟企业及专业厂家就治理工艺、运行现状、排放指标进行实地考察，并结合安钢高炉实际情况，对水解段塔体布置方式、系统阻损、水解效率、脱硫指标进行研讨。对该项目最关键的加压、水解和脱硫等组成单元，泽众设计公司成立专业团队，将水解单元作为重点部分，通过考察预处理水解剂生产厂家和科研单位，结合实际进行水解装置图纸设计转化，掌握了水解单元及配套设施设计要素，同时将脱硫单元作为技术核心，为项目整体达标运行做好支撑。

在项目关键设备——脱硫塔的运输安装工作中，提前对有限的施工现场进行路面硬化，为单体高30米，重量70吨的12座脱硫塔吊运安装开拓出一条新的路线，节省了大量倒运时间。与此同时，吊运设备选择使用更经济实惠且完全满足项目需要的260吨履带吊进行作业，**降低了项目成本。

从实地调研到图纸设计，从施工建设到成功调试，安钢全体参战职工自主设计、自主施工，全力克服疫情影响，历经68个昼夜，优质高效完成技术开发及项目建设，不仅展现了安钢技术、安钢速度，更展现了敢为人先的创新精神，必将在安钢高质量发展道路上写下浓墨重彩的一笔。作为该领域的技术领跑者，安钢方案也必将在冶金行业绿色发展、高质量发展中发挥出积极作用。

这个要是全部应用在钢厂，该是多大的工程4@智者明

高炉煤气作为钢铁企业产量最大的可燃气体，其统计产量高达700-800亿立方米/月。现有高炉煤气净化及后续应用主要是采用袋式除尘去除颗粒物，再经过TRT余压发电后，送往高炉热风炉、轧钢加热炉、煤气发电等用户单元作为燃料使用，但高炉煤气中仍然含有硫、氯等有害物质。随着《关于推进实施钢铁行业超低排放的意见》（以下简称《意见》）的颁布，钢铁行业正式进入“超低排放”时代，高炉热风炉、轧钢加热炉、煤气发电等用户均要求燃烧尾气SO2达到超低排放限值，而现有高炉煤气净化流程无法满足SO2控制要求。目前的技术路线主要包括源头控制和燃烧后的末端治理，如采用末端治理方式，需在多点设置脱硫设施，同时，煤气燃烧后的废气量大，处理设施规模变大；若采取源头控制方式，实施高炉煤气精脱硫，减少燃气中的硫分，可**降低末端治理的压力，甚至省掉末端治理设施。



高炉煤气精脱硫是一种新的技术发展方向。文献检索显示，单项的有机硫水解技术及干法吸附脱除技术较多，高炉煤气脱氯也有相关文献报道，但未见针对高炉煤气脱硫或硫分控制技术的报道，也未见高炉煤气脱硫工程案例的相关报道。焦炉煤气精脱硫和化工行业CO原料气脱硫技术及工程案例应用可供参考，但由于高炉煤气的特殊性，上述技术均不能直接套用，因而高炉煤气精脱硫技术尚属前沿探索阶段。



近年来，随着高炉生产大幅度提高喷煤量和进口矿石比例，高炉煤气中HCl含量上升，高炉煤气总管经常出现煤气管道腐蚀问题。实施高炉煤气精脱硫可协同处理煤气中HCl，有效降低煤气总管腐蚀、泄漏等安全风险。

高炉煤气脱硫的关键在于煤气中羰基硫（COS）的控制与削减。COS是一个结构上与二硫化碳类似的碳化合物，气态的COS分子为直线型，COS性质稳定，在高炉煤气无氧环境中难于与其他化合物直接发生化学反应，碱液吸收效率较低。工业气体中脱除COS一般采用先水解再脱硫化氢的方式，硫化氢脱除可使用碱性液吸收法、物理吸附法等。



水解反应式：



1）催化水解        COSH2O→H2SCO2



2）加氢水解         COS4H2→H2SCH4 H2O

技术关键及要点



3.2.1水解技术要点



有机硫在常规金属氧化物催化作用下如需得到较高的COS转化率，需要低水分、高压力、高温度条件，一般要求水解操作温度为200℃以上，压力0.4MPa以上，而高炉煤气温度低于200℃，压力约为0.2MPa，常规水解工艺和水解催化剂转化效率迅速衰减。同时，水解催化剂还将受到高炉煤气中其他组分的干扰，如少量微细颗粒物所含金属及重金属元素可能对水解催化剂产生毒害，个别市售催化剂在测试时甚至短期内即永久性毒化失效。



所开发的高炉煤气专项水解催化剂和水解工艺可有效减轻上述不利条件的有害影响，并且在高炉煤气压力、温度条件下稳定地保持80%以上的COS催化水解效率。



3.2.2硫化氢高效脱除技术要点



常规焦炉煤气H2S脱除为了达到更低的出口浓度，多采用低气速的填料塔型式，以期通过延长停留时间的方式提高传质效率，但高炉煤气产气量远高于焦炉煤气，如果直接采用填料塔型式，则H2S脱除装备的工程造价将达到400-450元/m3·h。如何通过低阻高效的强化传质措施，在保证出口H2S控制指标的前提下，尽量缩减设备体量、降低运行阻力，以有限的经济代价实现高炉煤气脱硫是本技术关注的重点。



自主研发的高效喷淋空塔技术在脱硫塔内集降温、脱硫、除水于一体，并通过塔内结构的优化设计和脱硫液离子间优化控制等关键技术，大幅度提高气液接触界面的反应速率，在较短的停留时间内，实现更充分有效的传质，以满足出口H2S控制指标。与填料塔相比，具有大幅度缩减设备尺寸、节约投资等显著优点。



3.2.3系统协调



脱硫系统利用了高炉煤气管网的压力来克服脱硫装置的阻力损失，故脱硫系统与高炉生产密切相关。同时，脱硫系统包含的水解工段和喷淋空塔工段对高炉煤气的温度、压力、杂质浓度等参数的波动也比较敏感。通过精细化的工程设计和运行控制，提高脱硫系统对高炉煤气的适应性，进而减轻或避免对高炉生产的影响也是本技术考虑的重点和成功的关键。



3.2.4其他影响因素



高炉煤气脱硫系统从进入水解开始到离开脱硫塔发生了多项化学反应，涉及的传热、传质过程也比较复杂，围绕着主化学反应的副反应也不少，例如高炉煤气中HCl会先于H2S与脱硫液反应，虽然实现了HCl的协同脱除，但其生成的副盐富集后又会干扰H2S的脱除。在保证主反应充分进行的同时，通过调整脱硫液离子浓度保留必要的副反应，尽量抑制不利副反应发生，也是高炉煤气脱硫系统连续稳定运行的保障条件。

沙漠里的游鱼 发表于 2022-5-15 21:15

这个塔群比较特别