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長春東獅公司高爐煤氣脫硫技術介紹
發布人:dongshi888 來源: 發布時間:2020-11-13 瀏覽次數:803

2019年4月28日國家生態環境部等5部門聯合發布《關於推進實施鋼鐵行業超低排放的意見》。鋼鐵企業超低排放是指對所有生產環節(含原料場、燒結、球團、煉焦、煉鐵、煉鋼、軋鋼、自備電廠等,以及大宗物料產品運輸)實施升級改造,大氣汙染物有組織排放、無組織排放以及運輸過程滿足相關要求有組織排放控製指標燒結機機頭、球團焙燒煙氣顆粒物、二氧化硫、氮氧化物排放濃度小時均值分別不高於10、35、50毫克/立方米;其他主要汙染源顆粒物、二氧化硫、氮氧化物排放濃度小時均值原則上分別不高於10、50、200毫克/立方米其它相關要求此處略)。全國鋼鐵企業積極響應國家政策,針對高爐煤氣脫硫了解考察工藝路線。

高爐煤氣

高爐煤氣是高爐煉鐵生產過程中副產的可燃氣體熱值3500kJ/m3左右氣體流量較大,容積1000m3以下的高爐其產生的煤氣也有200000Nm3/h左右,容積4000m3以上的高爐其產生的煤氣能達到600000Nm3/h以上。高爐煤氣氣體成分為二氧化碳6-20%、一氧化碳22-30%、氫氣0.5-4%、氮氣50-60%、烴類0.2-0.5%及少量的硫化物化物主要分為有機硫和無機硫兩類,有機硫主要成分有羰基硫COS、二硫化碳CS2、硫醚硫醇等含量基本在200mg/Nm3以下;無機硫主要成分H2S,含量基本在200mg/Nm3左右。高爐煤氣含硫量及硫分比例與焦炭的含硫量密切相關,焦炭的全硫、硫形態都可能影響到高爐煤氣硫含量

工藝路線

高爐煤氣中含有有機硫和無機硫,無論是有機硫還是無機硫燃燒後都生成SO2想要達到尾氣中SO2排放達標,脫硫工藝可分為前置脫硫和後置脫硫,前置脫硫脫除高爐煤氣中的有機硫和無機硫,淨化後的煤氣燃燒尾氣中SO2可達標排放,後置脫硫脫除高爐煤氣燃燒後尾氣中的SO2達到排放要求,存在著用氣分散裝置分散管理分散並且生成物還是廢棄物。隨著國家環保政策的不斷加強,以前那種後置脫硫越來越不適應新形勢下的環保要求,後置脫硫脫因氣量增加造成裝置增多投資費用也增加,前置脫硫把有機硫轉化和無機硫脫除後變成硫磺,可作為副產品出售,而後置脫硫把SO2脫除後變成廢棄物不是生成物資源化利用的工藝。中國鋼鐵看河北,河北鋼鐵看唐山,作為中國鋼鐵風向標的唐山市環保局2019年5月27日也下發3號文,明確要求煉鐵廠高爐煤氣在除塵後“同時配備煤氣脫硫化氫設施,確保高爐煤氣硫化氫濃度≤20mg/Nm3指出了硫化物的治理方向是以前脫為主

長春東獅公司根據高爐煤氣氣量大、硫化氫低、含有有機硫的特點,以及大部分鋼廠可提供空地有限的狀況,按照建設投資和運行消耗等綜合費用最低的原則,采用前置脫硫工藝路線,結合公司30年的實踐經驗和理論知識,來優化工藝路線脫除高爐煤氣中的硫化物,滿足“鋼鐵行業超低排放”要求,同時盡量減輕企業的經濟負擔,以較短的工藝流程,好地適應高爐煤氣工況和高爐運行過程中的煤氣性狀連續突變等複雜條件,並且可持續穩定的達到高爐煤氣總硫超低排放的控製目標。

具體工藝路線:由於氣態的COS性質穩定,難於與其他化合物直接發生化學反應,堿液吸收效率較低所以高爐煤氣中COS先轉化H2S利用煤氣餘壓發電(TRT)高爐煤氣溫度80—180℃、壓力200KPa左右較高的有利條件,在高爐煤氣袋式除塵器後設置高效有機硫轉化裝置,使有機硫與煤氣中殘餘水分發生反應而轉化成H2S轉化率≥90%),然後在餘壓發電(TRT)後設置濕式氧化法脫硫裝置,高爐煤氣經過TRT降溫減壓後,先經過降溫洗滌塔把溫度降至40℃左右,再進入脫硫塔脫除煤氣中H2S,出口H2S≤15mg/Nm3同時對殘餘有機硫也進行再次脫除,脫除效率達到50%以上,確保高爐煤氣燃燒後尾氣中SO2達標排放

下麵是有機硫轉化裝置和濕式氧化法脫硫裝置敘述:

1、有機硫轉化裝置

有機硫轉化裝置流程:

c.jpg

有機硫轉化裝置根據高爐煤氣流量大小設置1個或2個係列並聯運行,每係列設置2個反應器第一個反應器內裝吸劑,吸收掉高爐煤氣中的大部分雜物;第二個反應器內裝多功能淨化劑和中溫耐硫水解催化劑高爐煤氣中有機硫在反應器內進行轉化,將其中的大部分COS轉化為H2S

有機硫轉化原理

COS+H2O→CO2+H2S

CS2+H2O→CO2+H2S

該裝置優點是:

1.1第一個反應器內裝預處理劑,吸收掉高爐煤氣中的大部分雜物,第二個反應器內裝多功能淨化劑能脫除O2等物質,對有機硫轉化催化劑進行保護。

1.2所用有機硫轉化催化劑是中溫耐硫轉化催化劑,H2SO2中毒能力強,使用壽命長能用2-4年,機械強度好,遇水不粉化轉化效率高,轉化率能達到90%以上。

2、濕式氧化法脫硫裝置

由於高爐煤氣氣量較大,如果按照常規設計來新上脫硫裝置,則設備尺寸較大,占地麵積也較大,而且大部分鋼鐵企業也沒有富裕空地用來上設備,所以我公司根據高爐煤氣的氣量大有機硫無機硫含量偏低的特點,結合鋼廠實際情況,利用我公司專有設備、專利產品和專有技術來設計濕式氧化法脫硫裝置。

濕式氧化法脫硫裝置流程:

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氣相:來自TRT裝置的高爐煤氣先經洗滌降溫塔除去夾帶的雜質,並將氣體溫度降至40oC左右後,從下部進入脫硫塔吸收段在塔內與塔頂部噴淋下來的脫硫液碳酸鈉溶液逆流接觸,進行充分的傳質吸收,氣體中大部分H2S被脫硫液吸收,再經塔內氣液分離段除掉夾帶的液體後送入下工序。

液相:從脫硫塔再生段出來的貧液依靠位差從頂部進入脫硫塔吸收段,與從塔底上來的氣體逆流接觸吸收其中的H2S氣體,吸收H2S後的脫硫液自流至脫硫塔底部塔底富液自流入循環槽,經富液泵加壓後進入脫硫塔再生段噴射器富液高速通過噴射器噴嘴時,其吸氣室形成負壓自動吸入空氣,富液與空氣兩相並流經噴射器喉管、擴散管由尾管排出並由再生塔底部向上流動完成脫硫催化劑的氧化再生同時富液中的懸浮硫顆粒被空氣浮選形成泡沫飄浮在再生段上部溢流進入泡沫槽硫泡沫經硫泡沫泵加壓後送入熔硫釜熔硫形成硫磺,可作為副產品出售。

脫硫再生原理

氣體中的H2S溶於脫硫液後,首先與脫硫液中的堿反應生成硫氫化鈉在催化劑作用下生成的硫氫化鈉又與溶液中的氧發生氧化析硫反應,生成單質硫和碳酸鈉。

H2S+Na2CO3NaHS+NaHCO3

NaHS+NaHCO31/2O2S+Na2CO3H2O

同時,由於氣液相的相對劇烈運動,使析出的單質硫相互凝聚,並隨上升氣流浮出液麵,以硫泡沫形態離開循環脫硫液,從而使脫硫液又重新具有吸收硫化氫的能力。

該裝置優點是:

2.1脫硫塔、再生塔、富液槽放置在一個塔體上,一體塔設計,大大減少占地麵積,又節省了貧液泵。

2.2利用我公司DSH高硫容抑鹽催化劑作為脫硫催化劑,因該催化劑硫容高、淨化度高,所以能適量提高脫硫塔設計空速,減小塔徑,降低投資費用;噴淋密度也可適量降低,減少溶液循環量,降低運行費用。

2.3DSH高硫容抑鹽催化劑具有抑鹽作用,在脫硫過程中無副鹽生成,不產生廢液。

2.4應用我公司DSF型脫硫塔專用液體分布器,該液體分布器具有足夠的淋降點密度和氣流通道,分布質量穩定,能使氣相液相分布均勻而充分接觸,在脫硫塔設計上能增大脫硫塔塔徑,把塔徑做到10米左右,提高單台設備處理氣量的能力,使本應該兩係列並聯設備設計為單係列設備,大大降低了投資費用和占地麵積。

2.5整套脫硫裝置把有機硫和無機硫經過轉化、吸收最終轉變為單質硫,並配套有硫回收裝置,形成硫磺,作為副產品出售,無固廢產生。

2.6我公司設計的高爐煤氣裝置采用高度自動化控製,電腦上一鍵啟停,可以做到無人值守,不僅降低了人工成本還避免了人為操作失誤,在安全生產和穩定運行上起到很大的保障作用。

案例介紹:

2018年山西潞城興寶鋼鐵有限責任公司計劃新上兩套高爐煤氣脫硫裝置(一套16萬方煤氣和一套18萬方煤氣),我公司提供全套工藝包和專有設備,采用上述工藝路線進行脫硫,2019年開始施工,現在正在建設中,即將開車。

結論

我公司結合30多年的實踐經驗和理論知識,依靠專有技術和專有設備的支撐,積極響應國家環保政策,對高爐煤氣脫硫采用上述工藝路線,不僅對有機硫和無機硫都能脫除,而且整套裝置投資少運行費用低,占地麵積小,運行穩定,還不產生固廢液廢等廢棄物,相比其他工藝,該工藝是目前高爐煤氣脫硫最優方案。

我公司長期致力於氣體淨化新工藝新技術的研發,為行業的不斷進步勇於探索,敢於創新,使我們的天更藍,水更清。


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