深耕催化劑,，布局精脫硫

——華電光大助力鋼鐵企業(yè)綠色低碳高質(zhì)量發(fā)展

   高爐煤氣是煉鐵行業(yè)的主要副產(chǎn)物之一,，已經(jīng)成為鋼鐵企業(yè)節(jié)能降耗及達(dá)標(biāo)排放的關(guān)鍵,。2019年生態(tài)環(huán)境部等五部委聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于推進(jìn)實(shí)施鋼鐵行業(yè)超低排放的意見》,，明確提出“加強(qiáng)源頭控制,，高爐煤氣,、焦?fàn)t煤氣應(yīng)實(shí)施精脫硫”,，河南、河北等地更是明確提出了高爐煤氣H₂S治理濃度達(dá)到20mg/m³,，主要政策如表1所示,。

高爐煤氣中總硫含量一般在80~240mg/m³，主要是羰基硫（COS）,，CS₂,，H₂S三種硫分，占總含硫量的90%以上,，其中COS占比最高,，達(dá)70%~80%。CS₂和H₂S可以采用堿性物質(zhì)中和脫除,，有機(jī)硫的性質(zhì)相對(duì)穩(wěn)定,，采用常規(guī)方法難以直接有效脫除。因此,，精脫硫過程中對(duì)有機(jī)硫的脫除是關(guān)鍵,，COS的脫除是要點(diǎn)。

高爐煤氣的脫硫主要包括源頭控制和末端治理,。鋼鐵企業(yè)用高爐煤氣加熱氣點(diǎn)分散,，常規(guī)末端治理設(shè)備成本高，日常管理流程繁瑣,，而源頭控制可減少處理的煙氣量（可減少40%左右）,，避免末端分散治理，進(jìn)而降低投資和運(yùn)營成本,。此外,，在前端集中控制的硫化物，能減少后續(xù)燃燒過程中SO₂的生成,，降低SO₂對(duì)后續(xù)脫硝工藝的影響,。因此，高爐煤氣源頭控制是一種經(jīng)濟(jì),、優(yōu)選的脫硫方式,。

源頭控制大致可分為濕法和干法，其中干法又可分為吸附和催化轉(zhuǎn)化法,。主要的脫硫方式如表2所示,。

常規(guī)濕法脫硫存在脫硫液循環(huán)量大，設(shè)備占地面積大且投資成本高,，因此干法脫硫技術(shù)的應(yīng)用研究較多,。

吸附工藝是利用對(duì)硫化物有較強(qiáng)吸附能力的材料，如活性炭或分子篩等,，對(duì)高爐煤氣中的硫化物進(jìn)行吸附,，吸附飽和后再通過解吸將含硫化物的煤氣送至燒結(jié)車間利用，燃燒產(chǎn)生的SO₂通過燒結(jié)煙氣脫硫系統(tǒng)處理,。

吸附工藝根據(jù)吸附材料的不同,，又可分為分子篩吸附法、微晶吸附法、改性活性炭吸附法,。采取吸附工藝的精脫硫設(shè)施一般布置在高爐TRT之后,，由吸附塔+煤氣解吸系統(tǒng)組成。由于高爐煤氣中含有H₂O,、粉塵,、HCl等其他成分，會(huì)影響吸附劑的吸附效率和壽命,，需要在吸附塔前配套設(shè)置煤氣預(yù)處理裝置,，減少高爐煤氣中的H₂O、粉塵,、HCl對(duì)吸附劑的影響,，相應(yīng)的也增加了工程成本。

COS催化加氫法常用于高硫尾氣凈化,。高爐煤氣中H₂含量低,，需要額外添加H₂。在催化劑的作用下,，COS與H₂在250～500℃的溫度條件下反應(yīng)生成易于脫除的H₂S,，反應(yīng)化學(xué)反應(yīng)方程式如下：

COS+4H₂CH₄+H₂S+H₂O

催化加氫法副反應(yīng)較多，高爐煤氣中存在的CO和CO₂易與H₂發(fā)生副反應(yīng)生成CH₄,，較高濃度的CO也會(huì)發(fā)生副反應(yīng)生成炭黑,，降低催化劑活性。這些副反應(yīng)都屬于放熱反應(yīng),，導(dǎo)致催化劑床層溫度升高,，加速催化劑失活，降低COS的轉(zhuǎn)化效率,。O₂的存在也會(huì)促使催化劑的中毒和老化,。

相比以上方法，催化水解法能耗較低,，成本低廉,，是煤氣精脫硫最佳方法，原理是使COS在催化劑作用下直接與氣體中的H₂O反應(yīng)轉(zhuǎn)化為H₂S,，反應(yīng)溫度通常為30~250℃,，反應(yīng)化學(xué)反應(yīng)方程式如下：

COS+H₂OH₂S+CO₂

但該反應(yīng)也需克服氣體組分中O₂、H₂O和HCl導(dǎo)致的催化劑中毒問題,。根據(jù)目前市面上的水解催化劑來看,，普遍存在因上述問題而導(dǎo)致的催化劑壽命較短，需頻繁更換的問題,。針對(duì)以上難題,，華電光大依托強(qiáng)大的研發(fā)實(shí)力,，通過不斷試驗(yàn)、配方優(yōu)化,、工藝改進(jìn)等開發(fā)了適用于高爐煤氣,、焦?fàn)t煤氣的精脫硫催化劑，助力企業(yè)響應(yīng)國家節(jié)能減排,，綠色低碳的號(hào)召,，打贏污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn),。

多年來,，華電光大致力于煙氣治理的技術(shù)研發(fā)和創(chuàng)新，不斷為客戶提供高質(zhì)量的產(chǎn)品和服務(wù),，并先后獲得了由國務(wù)院頒發(fā)的國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步二等獎(jiǎng),、教育部頒發(fā)的科學(xué)技術(shù)進(jìn)步一等獎(jiǎng)以及浙江省科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)。

此次華電光大成功研發(fā)精脫硫催化劑,，將助力鋼鐵企業(yè)達(dá)標(biāo)排放,，為企業(yè)主動(dòng)適應(yīng)國家綠色低碳的發(fā)展要求作出積極貢獻(xiàn)！