焦爐煤氣脫硫方式探析

0 概述

煤氣中的硫成分分為有機硫和無機硫兩種。有機硫在高爐煤氣（BFG）和轉爐煤氣（LDG）中以羰基硫COS為主，在焦爐煤氣（COG）中以羰基硫（COS）、二硫化碳（CS

）和噻吩為主，無機硫則以硫化氫（H

S）為主。粗脫硫工藝可將COG中的無機硫（H

S）脫到50 mg/m

以下，而對有機硫的脫除率則很低，因此大部分的有機硫需采用精脫硫工藝脫除

。

（1）根據動態效應分析得到的結論：水資源消耗對自身的動態沖擊作用最大，城鎮化程度越高的省份，水資源消耗對自身的沖擊越小；人口城鎮化程度較高的省份，對水資源消耗影響的動態效應表現為負向沖擊作用，反之則表現為正向沖擊作用，且人口城鎮化程度越高，其作用就越小；經濟城鎮化較低的省份會對水資源消耗產生正向沖擊作用，反之會產生負向沖擊作用，且經濟城鎮化程度越高的省份，負向沖擊作用就越大；全國大部省份的產業城鎮化對水資源消耗都有正向沖擊作用，只有少部分省份的產業城鎮化會對水資源消耗起到負向沖擊作用。

脫硫方法有濕法和干法兩種。濕法脫硫是利用液體吸收劑脫除煤氣中的硫，有液相催化水解法、有機胺類溶劑吸收法、DDS法等。干法脫硫一般用于精脫硫場合，采用固體吸收劑、吸附劑或催化劑來直接脫硫，或將有機硫轉化為易脫除的硫化氫（H

S）后再凈化方法。干法脫硫又有吸附法、水解法、加氫轉化法、氧化法、分子篩（微晶）脫硫法

。

鋼廠副產煤氣有機硫的脫除是近年來環保要求提高后派生出的新需求，目前國內各鋼廠、設計院、脫硫設備廠家都處于探索階段，無主流成熟技術。冶金企業焦爐煤氣的精脫硫有應用的案例也很少，目前了解到的主要有：濕法精脫硫-DDS法

、干法精脫硫-水解法

、干法精脫硫-加氫轉化法

、干法精脫硫-分子篩（微晶）法

，以下對焦爐煤氣的四種脫硫方法進行逐一分析。

1 焦爐煤氣脫硫方法分析

1)濕法精脫硫-DDS法

需注意的是，該工藝中的預處理工段要考慮吸附-再生處理，因其再生氣中含有大量焦油、萘及一定量的H

S雜質，該再生氣的處理需結合實際情況考慮。

一是要確立“一切為了學生”的教育理念。我國加入WTO后，黨和政府已向世貿組織承諾：“中國教育將成為12種服務貿易之一”。把教育納入貿易活動并推向市場已成為我國職業教育發展的必然趨勢。筆者認為，既然教育已成為服務貿易之一，那么，教育就必須與市場接軌，教育過程也必然滲透著買方與賣方的買賣關系。在這種買賣關系中，學生及家長屬買方，向學校“購買”知識和技能；學校和老師是賣方，向學生“出售”知識和技能。按照“買方市場”的運行規律，學校和老師的知識出售必須以是否滿足學生及家長的需求為前提。教育好學生、保護好學生，不讓學生受到傷害，不使一個學生掉隊，一切為了學生，這是綠色教育的首選目標。

應用案例：2019年江蘇某鋼廠為滿足COG中H

S≤20 mg/m

的要求，基于其傳統的硫酸亞鐵復合催化劑HPF濕法脫硫工藝，改造采用了DDS技術，即用含DDS脫硫催化劑和親硫、耗氧、耐熱、耐堿菌的堿性溶液吸收煤氣中的無機硫和有機硫。由于細菌的參與使DDS脫硫具有生化反應的特點，故在脫硫過程中除了無機反應和有機反應外，還有細菌繁殖、生長、成熟和死亡的過程。濕法精脫硫-DDS法流程示意圖見圖1。

從運行效果看，改造后焦化出口H

S超標情況有較大改善，H

S從原來的200～500 mg/m

降到了小于20 mg/m

，但有機硫的脫除效果沒有那么大，從之前的779 mg/m

降到了406 mg/m

左右，僅50%的減少。

Abaqus中的初始增量(initial increment)、最小增量(minimum increment)、最大增量(maximum increment)是關鍵數據。在Abaqus的最初計算時是先輸入初始增量值，進行迭代計算，如果計算結果收斂，就會繼續運行；如果計算結果不收斂，則會自動減小時間步長，進行重新計算。在這兩種情況下如果計算結果還不能收斂會停止運算：① 進行4次縮減后，② 時間步長已經到達最小值。

其中COS通過與H

O反應一步生成H

S，而對于CS

，目前認為有兩種吸附路徑：一種是活化吸附，即CS

與活性位點上已經吸附活化的H

O反應，將部分CS

催化水解；另一種是解離吸附，即生成的中間產物COS進一步與H

O反應生成H

S。

目前的水解工藝，在常溫或中低溫、中低壓工況下均可實現有效轉化，不同活性組分的水解催化劑對COS、CS

催化水解效率有很大的影響。

2)干法精脫硫-水解法

水解法脫除有機硫的原理是將有機硫COS、CS

在鋁、鈦、鐵等金屬基催化劑的作用下與氣體中的水蒸氣反應轉化為H

S，反應溫度一般為50～210℃左右，反應式為：

水肥一體化作為農業生產改革的一項新技術，相對于傳統灌溉方法的優勢，主要實現了三項改變：第一點是改變了傳統的大水灌溉和溝渠灌溉，實現了針對性局部灌溉的新方法；第二點是改變了傳統的澆灌點，實現了直接灌溉作物的改變；第三點是改變了傳統的施肥模式，使其與水灌達到有效地結合。由于水資源短缺是我國面臨的主要問題之一，水肥一體化的推廣和應用能有效地解決這項問題，由此看來水肥一體化技術對于我國現代農業的發展具有重大意義。

在中低溫、中低壓下，鋁基水解催化劑具有良好的活性，且水解反應系統投資較低。水解催化劑的轉化效率和壽命與煤氣中焦油重烴含量、CO/CO

/O

/H

S/SO

等酸性氣體含量有關，因此，在焦爐煤氣復雜的組分條件下，水解催化劑的性能及壽命主要取決于其抗氧化性和耐硫酸鹽化性。

保險公司因為自身業務的特殊性，在承包、繳費、理賠等各個環節均存在一定的財務管理風險，而目前的保險公司存在以業務為價值導向的文化氛圍，導致企業風險管理氛圍缺失。因此，為更好地降低企業財務風險，要講企業財務管理風險滲透到每位員工的日常，通過不定期宣講、組織實踐學習活動等，提高全員的風險意識。

在水解有機硫轉化為H

S之后再采用傳統的干法吸附劑工藝脫除H

S即可。干法精脫硫-水解法流程示意圖見圖2。

多孔鉭金屬加強塊重建II、III型Paprosky髖臼骨缺損主要的并發癥發生率較低，術區感染、假體無菌性松動、髖關節脫位和血管神經損傷是較常見的并發癥，在圍手術期應該多加防范。

設計單位在開展設計工作中，常常會因一些人員因素對設計質量造成影響。由于道路橋梁路線設計工作的工作量較大，復雜性較高，因此在具體工作推進過程中工作人員很容易產生懈怠情緒，對比，應該制定嚴格的監督管理制度，對設計人員的工作行為進行有效的監督，保障設計工作的有效開展。

應用案例：2018年山東某鋼廠建成了一套基于水解催化工藝的焦爐煤氣有機硫凈化工藝系統，系統由預處理、加壓、有機硫水解、再脫硫化氫四個工段組成，可處理8．6萬m

/h的精制COG。從運行結果看，在進口總硫含量較高（573～729 mg/m

）的情況下，其總硫脫除效率為73．5%～93．6%，其中H

S脫除率約99%，COS脫除率超過98%，CS

脫除率約60%。

濕法精脫硫是通過液態脫硫劑進行的脫硫反應，傳統的濕法脫硫以脫除H

S為主，對有機硫的脫除效果有限，繼傳統濕法脫硫后一般采用干法精脫硫。

總之，“風俗”這一中國古代概念從其時空、人、地物的整體性出發，理解特定環境內群體的身體性、共享性與物質性，它與實踐理論的取向相近似。但“風俗”不是“慣習”，它既是正式制度與日常生活的結合，也強調主體反思、社會規則與情感欲望，可以有力地推動和挑戰實踐理論的現有框架，這正是本文在最后一部分提出從“民俗研究”轉入“風俗研究”的根本原因。

3)干法精脫硫-加氫轉化法

加氫轉化法是指有機硫化物在催化劑的作用下與氫發生轉化反應，生成容易被脫除的硫化氫。加氫方法主要采用高溫鈷鉬、鐵鉬或鎳鉬等催化劑，COS等有機硫在催化劑的作用下與氫氣發生反應生成H

S，其反應式為：

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之后串聯氧化鋅脫除硫化氫。鈷鉬系催化劑通常在300℃溫度下才能充分反應。在化工行業，加氫工藝需較高的反應溫度和壓力，故相應的設備和管線也需匹配的材質，適宜諸如合成氨，可脫除至ppm級的要求。

應用案例：廣東某鋼廠建設的焦爐煤氣制氫聯產LNG站，其脫硫工段是焦爐煤氣制氫氣和LNG工藝中的一部分，屬于原料焦爐煤氣凈化單元，即煤氣先經過粗脫焦油，再經加壓、脫萘、脫苯、脫氨后進入脫硫工段，經處理后的凈煤氣再經脫碳、脫汞等工序進入深冷液化冷箱。在脫硫工段，煤氣壓力為3 380 kPa，H

S雜質從10 mg/Nm

處理至≤4 mg/m

，有機硫雜質從200 mg/m

處理至≤15 mg/Nm

。干法精脫硫-加氫轉化法流程示意圖見圖3。

加氫轉化法脫硫工藝需較高的反應溫度和壓力（300℃左右的高溫和MPa級壓力），使設備和管線需要相應的材質，造成前期投資大、能耗高、操作條件苛刻、運行成本高等問題，且脫硫后的煤氣在并入全廠煤氣管網系統前需減壓，以匹配氣柜和后端用戶kPa級的壓力，如此造成了能源的浪費。該法適用于焦爐煤氣制液化天然氣、煤氣需進冷箱、對硫含量特別敏感的地方，如僅為了排放達標，則該法經濟性優勢不明顯。此外，kPa級下的高溫常壓加氫處理，目前尚無工業化應用實例。

4)干法精脫硫-分子篩法

由于DDS技術是基于HPF工藝的，因此HPF系統未作大的改動，只是對脫硫液及加藥系統進行了改造，費用不大。如若采用T-H法、FRC法的話，則工程改造費用會增大許多。

分子篩是具有均勻微孔的硅酸鋁，呈弱堿性，對極性分子有優先吸附的選擇性，H

S和硫醇等極性物質可被吸附脫除。微晶材料是分子篩的一種，是人工水熱合成的硅酸鋁鹽晶體。不同的硅鋁比生成不同的微晶，根據晶體內部孔穴大小吸附或排斥物質的分子，同時根據分子極性或可極化度確定吸附次序，達到分離效果，因而被形象地稱為微晶材料。該吸附劑對煤氣凈化處理有如下優點：

（1）高效吸附H

S，且吸附精度高；

（2）可吸附羰基硫、二硫化碳、硫醇、硫醚、噻吩等有機硫；

（3）吸附劑疏水，可減少煤氣中水蒸氣的影響；

（4）耐高溫，結構穩定，可反復再生；

（5）使用壽命長，且失效后的吸附劑可重復使用，不形成危廢。

分子篩法流程示意圖見圖4。

應用案例：2016年底安徽某鋼廠對焦爐煤氣進行了凈化處理，處理量達35 000 m

/h，同時還脫除焦油、硫化氫和有機硫、苯、萘、氨等混合氣體。精脫硫后，焦爐煤氣含NH

≤0．001 g/Nm

，總硫≤0．001 g/Nm

，焦油≤0．001 g/Nm

，萘≤0．001 g/Nm

，燃燒后煙氣SO

濃度≤2．5 mg/Nm

。由于精脫硫前的數據未見報道，其他采用該工藝的焦爐煤氣也僅有末端H

S數據，故有機硫的脫除效率還有待于進一步的驗證。

需注意的是，該材料吸附再生后，再生氣中濃縮富集了從微晶吸附劑中解析出來的硫分，因此應考慮將脫硫裝置的再生氣再返回煤精的荒煤氣段，使之再次參與煤精系統的凈化處理過程。此外，微晶再生氣富硫化氫劇毒特性決定了微晶脫硫不適合長途管道的輸送，故脫硫裝置需建在煤精單元附近。

2 結論與展望

四種脫硫方法均有其應用場景與局限性，鋼鐵企業在進行煤氣脫硫改造時，需根據煤氣品質、場地、煤精工藝、三廢處理等因素決定最終脫硫方案。

隨著超低排放的落實，源頭煤氣脫硫方法也將逐步完善，本文依據已有的經驗對四種脫硫方法進行了分析和探討，列舉了應用案例，為后續的進一步論證提供了借鑒和參考。

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