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)能降耗及達標排放的關鍵。2019年生態(tài)環(huán)境部等五部委聯(lián)合發(fā)布《關于推進實施鋼鐵行業(yè)超低排放的意見》，明確提出“加強源頭控制，高爐煤氣、焦爐煤氣應實施精脫硫”，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70%~80%。CS₂和H₂S可以采用堿性物質(zhì)中和脫除，有機硫的性質(zhì)相對穩(wěn)定，采用常規(guī)方法難以直接有效脫除。因此，精脫硫過程中對有機硫的脫除是關鍵，COS的脫除是要點。

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分散，常規(guī)末端治理設備成本高，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，進而降低投資和運營成本。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、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，設備占地面積大且投資成本高，因此干法脫硫技術的應用研究較多。

吸附工藝是利用對硫化物有較強吸附能力的材料，如活性炭或分子篩等，對高爐煤氣中的硫化物進行吸附，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，會影響吸附劑的吸附效率和壽命，需要在吸附塔前配套設置煤氣預處理裝置，減少高爐煤氣中的H₂O、粉塵、HCl對吸附劑的影響，相應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℃的溫度條件下反應生成易于脫除的H₂S，反應化學反應方程式如下：

COS+4H₂CH₄+H₂S+H₂O

催化加氫法副反應較多，高爐煤氣中存在的CO和CO₂易與H₂發(fā)生副反應生成CH₄，較高濃度的CO也會發(fā)生副反應生成炭黑，降低催化劑活性。這些副反應都屬于放熱反應，導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反應轉(zhuǎn)化為H₂S，反應溫度通常為30~250℃，反應化學反應方程式如下：

COS+H₂OH₂S+CO₂

但該反應也需克服氣體組分中O₂、H₂O和HCl導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致的催化劑壽命較短，需頻繁更換的問題。針對以上難題，華電光大依托強大的研發(fā)實力，通過不斷試驗、配方優(yōu)化、工藝改進等開發(fā)了適用于高爐煤氣、焦爐煤氣的精脫硫催化劑，助力企業(yè)響應國家節(jié)能減排，綠色低碳的號召，打贏污染防治攻堅戰(zhàn)。

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

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)達標排放，為企業(yè)主動適應國家綠色低碳的發(fā)展要求作出積極貢獻！