[發明專利]分段水解脫除有機硫及制氫尾氣再生的方法

在審

• 申請號: 202110543538.7
• 申請日: 2021-05-19
• 公開（公告）號: CN113430018A
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 發明（設計）人: 鄧萬里;楊靜;陳偉昌;李霽;周揚;涂代雄;曾志浩
• 申請（專利權）人: 寶鋼工程技術集團有限公司;寶山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: C10K1/34
• 分類號: C10K1/34;C10K1/32;C10K1/00;B01D53/047
• 代理公司: 上海天協和誠知識產權代理事務所 31216
• 代理人: 李彥

本發明涉及凈化廢氣的液相方法領域，具體為一種分段水解脫除有機硫及制氫尾氣再生的方法。一種分段水解脫除有機硫及制氫尾氣再生的方法，包括①再生處理，其特征是：還包括如下步驟：②凈化；③一次水解；④二次水解；⑤脫硫。本發明節省投資，能源利用率高，減少污染物排放。

技術領域

本發明涉及凈化廢氣的液相方法領域，具體為一種分段水解脫除有機硫及制氫尾氣再生的方法。

背景技術

目前國內的鋼廠軋鋼系統普遍使用鋼廠副產的焦爐煤氣和高爐煤氣、轉爐煤氣的混合氣作為加熱爐燃料，煤氣中所含硫化氫和羥基硫（COS）、CS₂、噻吩等硫組分燃燒后成為煙氣中的SO₂排放到大氣中形成污染。隨著鋼鐵工業清潔生產工藝技術和末端治理技術發展，生態環境部等五部委聯合發布《關于推進實施鋼鐵行業超低排放的意見》要求軋鋼熱處理爐超低排放指標限值SO₂≤50(mg/m3)，目前只對煤氣中硫化氫進行脫除已不能滿足超低排放要求，必須對焦爐煤氣中的COS、CS₂等有機硫組分也進行脫除，目前在冶金行業常用的氧化鐵系或活性炭系脫硫劑對有機硫很難脫除。煤化工行業脫除焦爐煤氣中有機硫的一種工藝路線為：采用水解法先將煤氣中有機硫轉化為容易脫除的硫化氫，再采用干法吸附脫除硫化氫。其原理如下：

1. 水解轉化階段：

COS、CS₂在鋁、鉬、鈦、鋅錳等催化劑作用下，與煤氣中所含的水蒸氣反應，反應方程式如下：COS+H₂O=H₂S+CO₂，CS₂+2H₂O=2H₂S+CO₂；

2. 精脫硫階段：

煤氣通過床層時，煤氣中的硫化氫與脫硫劑接觸反應生成硫化鐵，反應方程式如下：

Fe₂O₃?H₂O+3H₂S=Fe₂S₃?H₂O+3H₂O；

煤氣中有氧氣存在的條件下，生成的硫化鐵又與氧氣反應生成氧化鐵并析出硫磺，反應方程式如下：

2Fe₂S₃?H₂O+3O₂=2Fe₂O₃?H₂O+6S；

氣體中的O₂和H₂S會同時被吸附劑的表面所吸附，形成可以作為催化活性中心的表面氧化物，導致發生氧化反應，反應方程式如下：

2H₂S+O₂=2H₂O+2S。

這種方法存在如下缺點：

1. 目前的水解工藝，在常溫或中溫、中低壓工況下均可實現轉化。水解催化劑對COS、CS₂等較小分子結構的有機硫轉化效率高，對噻吩等大分子有機硫組分轉化能力差。從原理上來說，CS₂催化水解較COS困難些，而鋼廠副產的焦爐煤氣（經焦化廠煤精T-H法或FRC法脫除H₂S以后）中所含硫份其主要成分構成：COS（占比12.61%～60.54%，平均23.38%）、CS₂（占比45.43%～95.22%，平均65.72%）、及少量硫醇、硫醚和噻吩等。按軋鋼加熱爐使用鋼廠副產的高爐煤氣和焦爐煤氣的混合氣作為燃料，如果僅對其中的焦爐煤氣進行精脫硫，要滿足加熱爐排放煙氣中SO₂濃度≤50mg/m3的超低排放指標，反推出焦爐煤氣中的COS有效轉化率要≥98%，CS₂有效轉化率要≥80%。而目前所用一步水解法，鋁基水解催化劑反應溫度90℃～120℃，在此溫度下CS₂水解活性較差，有效轉化率約50%～60%，無法滿足要求。如果提高水解反應溫度，又易造成水解催化劑氧中毒而失活。