高炉煤气精脱硫水解与干法工艺探讨.pdf
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1、第 3 期高炉煤气精脱硫水解与干法工艺探讨孔令斌(宝武水务科技有限公司,上海200000)冶 金 与 材 料Metallurgy and materials第 44 卷 第 3 期2024 年 3 月Vol.44 No.3Mar.2024摘要:现阶段市场应用上高炉煤气精脱硫工艺繁杂,预处理+水解+干法吸附工艺的方法在多数钢厂项目中得到运用,是目前公认的最成熟可靠的高炉煤气精脱硫工艺。水解+干法吸附脱硫工艺系统具有一次投资低、运行费用低、运行维护简单等优点,其副产的脱硫剂可送至烧结工序消纳,净化后的煤气现有的高炉煤气管道。整个系统优点在于无多余废水产生,排水为煤气冷凝水;系统适应煤气波动能力强,
2、无需人工调节;硫化氢脱除效率较高,可达 98%以上。缺点在于系统阻力较大,需定期对脱氯剂、水解催化剂和脱硫剂进行更换并专项处理。关键词:高炉煤气;精脱硫;水解;干法吸附工艺作者简介:孔令斌(1979),男,山东菏泽人,主要研究方向:煤气精脱硫、脱硫脱硝、余热利用等。水解+干法吸附脱硫工艺一般由预处理工段、水解工段和脱硫工段三部分组成,工艺流程为:高炉煤气除尘系统寅煤气预处理寅有机硫水解转化TRT吸附脱硫高炉煤气管网。该工艺先通过水解转化将有机硫转化为硫化氢,之后采用脱硫剂(活性炭或氧化铁)脱除硫化氢,煤气预取处理和有机硫水解转化工序可根据需要设置在 TRT 前端或后端咱1暂。其工艺流程如图 1
3、。1工艺方案新建高炉煤气精脱硫装置一套,采用预处理寅水解干法脱硫工艺,高炉煤气经净化处理后,煤气中的硫化氢含量小于 10mg/Nm3,羰基硫含量小于 10mg/Nm3(折算成硫化氢)咱2暂。1.1工艺原理高炉煤气经过布袋除尘后,经过预处理塔脱除氯离子、氟离子等酸根离子后,进入有机硫水解装置,煤气中的有机硫(主要为 COS)通过水解催化剂转化为H2S,其反应为:COS+H2OH2SCO2水解后的煤气进入干法脱硫塔,将煤气中的硫化氢脱除。脱硫过程主要反应为:H2S1/2O2S+H2O1.2工艺流程煤气管道从高炉煤气总管上接出,架空敷设至脱硫装置。煤气经预处理塔脱除煤气中的氯离子后,通过蒸汽加热器将
4、煤气温度加热到 7090以上,然后进入水解塔,羰基硫在水解催化剂的作用下转化为硫化氢;再经过冷却器,煤气温度冷却到 70左右,进入脱硫塔将硫化氢脱除。净化后的煤气沿现有管廊架空敷设至柜区煤气混合站,并入混合站内现有的高炉煤气管道咱3暂。工艺流程如图 2 所示。1.3系统组成煤气处理量按 3 万 Nm3/h 设计,采用“1+1 模式”配置,即共设置 2 套高炉煤气精脱硫单元,每组脱硫单元进出口支管均设置切断阀。正常运行时 2 套单元均在线,每组单元处理 3 万 Nm3/h 煤气,当一套单元进行停机检修,更换脱氯剂、水解催化剂及脱硫剂等作业时,仅需切断相应单元的进出口阀门。高炉煤气总管进入脱硫装置
5、区,分为两路,分别对应一套精脱硫单元,每套单元主要由以下几个分系统图 1典型水解+干法吸附工艺流程图高炉布袋除尘器高压区旁路门调压阀组TRT 透平装置冷却器旁路门低压区燃气锅炉装置轧钢加热炉热风炉装置脱硫塔水解塔预处理塔25冶金与材料第 44 卷图 2高炉煤气精脱硫工艺流程图组成:1.3.1预处理系统预处理塔主要作用是降低煤气中的氯含量,对后续水解工序的水解催化剂可以起到很好的保护作用,避免催化剂氯离子中毒,可选用干法脱氯工艺或湿法脱氯工艺。干法脱氯工艺的脱氯剂大多以碱金属或碱土金属为活性组分,以天然粘土为粘结剂。常见的体系有CaO-ZnO 系、CaO-Al2O3系、Na2O-Al2O3系等。
6、文章采用复合碱金属脱氯剂,在常温下即有较高的氯容和脱除精度。脱氯剂的理化数据见表 1。表 1脱氯剂的物化指标项目名称外观规格 mm堆密度 kg/L抗压强度 N/颗孔容 mL/g穿透氯容%空速 h-1工作温度益指标脱氯剂白色球状椎5耀70.60.7逸500.420耀25500耀20000耀150序号1234567891.3.2煤气加热系统煤气加热器的主要作用是利用蒸汽加热器将预处理后的煤气加热至其露点温度 20益以上,液态水全部汽化成水蒸气,避免了水解催化剂因其表面水膜的产生而失活的情况,即满足水解工序需求。煤气加热器采用翅片管式换热器,热源为温度不高于 250的过热蒸汽,蒸汽压力约 0.4MP
7、a。每套煤气加热器按处理能力 3 万 Nm3/h 设计,温升能力 50,最大蒸汽耗量为 1.0t/h。1.3.3水解系统水解塔主要作用是将煤气中的有机硫通过水解催化剂转化为 H2S。低温水解工艺运行温度 7090。每座水解塔按处理能力 3 万 Nm3/h 设计,塔的规格为直径约 4.2m,塔高 10m,单塔阻力 1kPa。单塔水解剂填装量为 50m3,更换周期为一年,换料所需时间 1 天。1.3.4吸附脱硫系统脱硫塔主要作用是将煤气中的 H2S 有效脱除。干法吸附脱硫工艺采用活性炭脱硫剂,运行温度为5070。每座脱硫塔按处理能力 3 万 Nm3/h 设计,塔的规格为直径约 4.5m,塔高 12
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