高爐煤氣是鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)的副產(chǎn)品和重要能源，生產(chǎn)和使用量都較大，但是高爐煤氣中存在大量的硫化物，這些硫化物不僅會(huì)腐蝕管道和設(shè)備，燃燒后還會(huì)產(chǎn)生二氧化硫污染環(huán)境，因此如何使高爐煤氣脫硫成為了值得研究的問題。

高爐煤氣是鋼鐵在制造過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)品，也是鋼鐵企業(yè)重要的能源之一。高爐煤氣中含有大量的硫化物，這些硫化物會(huì)對(duì)輸送管道和設(shè)備造成腐蝕，對(duì)高爐煤氣迸行脫硫可以實(shí)現(xiàn)一定的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益，本文將從如何對(duì)高爐煤氣迸行脫硫以及應(yīng)用迸行探究。

1高爐煤氣

高爐煤氣是在高爐煉鐵過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)品，其典型成分如下表所示。

典型高爐煤氣成分表

作為鋼鐵企業(yè)的副產(chǎn)品，高爐煤氣最主要的用途是作為燃料，供熱風(fēng)爐、軋鋼熱處理爐以及鍋爐等用戶燃燒加熱使用。高爐煤氣中硫的形態(tài)主要以羰基硫和硫化氫為主，還有少量的二硫化碳、甲硫醇、乙硫醇等多種形態(tài)的有機(jī)硫成分，在燃燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生二氧化硫污染排放物。國(guó)家對(duì)于二氧化硫的排放有著嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)鋼鐵工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，鋼鐵企業(yè)煉鐵工序熱風(fēng)爐的二氧化硫排放濃度上限為100mg/m3，軋鋼工序熱處理爐的二氧化硫排放濃度上限為150mg/m3，燒結(jié)機(jī)和球團(tuán)焙燒設(shè)備的二氧化硫排放濃度上限為200mg/m3，燃?xì)忮仩t的二氧化硫排放濃度上限為50mg/m3。根據(jù)國(guó)家生態(tài)環(huán)境部在2019 年印發(fā)的《關(guān)于推迸實(shí)施鋼鐵行業(yè)超低排放的意見》，將來新建鋼鐵企業(yè)二氧化硫的排放全部要執(zhí)行不超過50mg/m3（燒結(jié)機(jī)和球團(tuán)焙燒設(shè)備的排放濃度不超過35mg/m3）的超低排放標(biāo)準(zhǔn)。

2脫硫工藝

目前的脫硫工藝可分為燃燒前、燃燒中和燃燒后脫硫。目前生產(chǎn)中通常采用燃燒后脫硫工藝，即對(duì)高爐煤氣燃燒后的煙氣迸行脫硫。隨著鋼廠節(jié)能減排和循環(huán)經(jīng)濟(jì)的大力發(fā)展，以及國(guó)家環(huán)保政策的不斷加強(qiáng)，以前的那種末端治理方式越來越不適應(yīng)新形勢(shì)下的環(huán)保要求，鋼廠必須從源頭上迸行治理，因此越來越多的企業(yè)要求設(shè)置高爐煤氣燃燒前脫硫工藝。相較于燃燒后脫硫工藝，燃燒前脫硫工藝具有以下優(yōu)勢(shì)：（1） 降低煤氣中因硫化氫溶于煤氣冷凝水后形成氫硫酸對(duì)管道的腐蝕作用，提高煤氣輸送的安全性；（2）可在前端工序一次性集中將硫脫去，便于全廠的二氧化硫排放管控；（3） 采用前脫硫工藝，方便對(duì)后續(xù)對(duì)煙氣迸行脫硝，避免二氧化硫影響脫硝催化劑，并且可降低使用催化劑的成本。因此對(duì)于鋼鐵企業(yè)來說，高爐煤氣脫硫不僅有利于全廠的二氧化硫排放控制，還可以減小煤氣輸送過程中對(duì)管道和設(shè)備的腐蝕，提高生產(chǎn)安全性，產(chǎn)生較好的經(jīng)濟(jì)效益。

3高爐煤氣脫硫技術(shù)方案

根據(jù)高爐煤氣中硫組分的情況，對(duì)高爐煤氣脫硫主要是脫除其中的硫化氫和部分羰基硫及二硫化碳。硫化氫為無機(jī)硫，在常溫下即可與堿性物質(zhì)發(fā)生中和反應(yīng)而脫除。而有機(jī)硫相對(duì)比較穩(wěn)定，用常規(guī)方難以直接脫除，因此脫除高爐煤氣的主要難點(diǎn)在于脫除其中的有機(jī)硫成分。根據(jù)目前的技術(shù)工藝，可以采用氫解或水解反應(yīng)將有機(jī)硫轉(zhuǎn)化為無機(jī)硫，然后脫除的技術(shù)方案。

3.1 有機(jī)硫轉(zhuǎn)化工藝

（1）氫解反應(yīng)。氫解反應(yīng)對(duì)高爐煤氣中的羰基硫有比較好的轉(zhuǎn)化效果，加氫處理需要用到催化劑，并且需要高溫高壓的條件，溫度通常為280℃—400℃，壓力為3.5—4.0MPa，在這種條件下可對(duì)羰基硫?qū)崿F(xiàn)高精度、高效率轉(zhuǎn)化。

加氫轉(zhuǎn)化的反應(yīng)如下所示：

C2H4+H2 C2 H6

C3H6+H2 C3 H8

COS+H2 CO+H2 S

COS+H2O CO2 +H2 S

RSH+H2 RH+H2 S

R1SR2 +2H2 R1 H+R2 H+H2 S

C4H4 S+4H2 C4 H10+H2 S

氫化反應(yīng)雖然處理羰基硫的效率較高，但是由于高溫高壓的反應(yīng)條件會(huì)導(dǎo)致投資和運(yùn)行成本較高，且不能轉(zhuǎn)化高爐煤氣中的二硫化碳，不適合工業(yè)應(yīng)用。

（2）水解反應(yīng)。相對(duì)加氫脫硫，水解脫硫工藝的條件相對(duì)較低，通常在中溫或常溫下即可迸行，目前開發(fā)的催化劑一般在不超過150℃時(shí)就有比較好的效果，可在高爐煤氣自身的溫度環(huán)境下迸行反應(yīng)，不需要額外加溫加壓。用水解工藝可對(duì)高爐煤氣中主要的羰基硫、二硫化碳等迸行轉(zhuǎn)化，反應(yīng)過程如下所示：

COS+H2O=H2 S+CO2

CS2+2H2O=2H2 S+CO2

水解反應(yīng)系統(tǒng)均為中低壓系統(tǒng)，因此設(shè)備、管線等工藝裝置的投資較低，容易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用，目前在國(guó)內(nèi)某鋼廠已有試驗(yàn)性裝置投入使用。

3.2 無機(jī)硫脫除工藝

目前無機(jī)硫的脫除技術(shù)方案比較成熟，有干法脫硫、濕法脫硫等多種流程。干法脫硫用到的脫硫劑主要有氧化鐵、氧化鋅、活性炭等。我國(guó)在采用干法脫硫工藝時(shí)通常采用氧化鐵作為脫硫劑。其中具體的方法分為箱式脫硫和塔式脫硫。采用箱式脫硫最大的優(yōu)勢(shì)就是節(jié)省成本，但是占地面積大、操作環(huán)境差；采用塔式脫硫雖然成本較高，但是操作環(huán)境好、占地面積小。二者雖然各有利弊，但是存在一個(gè)共同的問題，就是脫硫劑再生效果不好，廢棄脫硫劑的處理難，容易對(duì)環(huán)境造成二次污染。

4結(jié)語

高爐煤氣是鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)中的副產(chǎn)品，也是鋼鐵企業(yè)的主要能源之一。高爐煤氣中含有一定量的硫化物，以有機(jī)硫?yàn)橹鳎蚧飼?huì)對(duì)高爐煤氣的輸送管道造成一定的腐蝕，為了降低高爐煤氣對(duì)輸送管道的腐蝕，提高高爐煤氣輸送的安全性，對(duì)高爐煤氣迸行脫硫是十分必要的，基于現(xiàn)有的脫硫工藝，將有機(jī)硫水解轉(zhuǎn)化+濕法脫硫工藝具有可靠的理論基礎(chǔ)，并且工程在技術(shù)上具有可行性。

來源：北極星環(huán)保

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