深耕催化剂 布局精脱硫——华电光大助力钢铁企业绿色低碳高质量发展

高炉煤气是炼铁行业的主要副产物之一，已经成为钢铁企业节能降耗及达标排放的关键。2019年生态环境部等五部委联合发布《关于推进实施钢铁行业超低排放的意见》，明确提出“加强源头控制，高炉煤气、焦炉煤气应实施精脱硫”，河南、河北等地更是明确提出了高炉煤气H₂S治理浓度达到20mg/m³，主要政策如表1所示。

表1各地主要政策

高炉煤气中总硫含量一般在80~240mg/m³，主要是羰基硫（COS），CS₂，H₂S三种硫分，占总含硫量的90%以上，其中COS占比最高，达70%~80%。CS₂和H₂S可以采用碱性物质中和脱除，有机硫的性质相对稳定，采用常规方法难以直接有效脱除。因此，精脱硫过程中对有机硫的脱除是关键，COS的脱除是要点。

高炉煤气的脱硫主要包括源头控制和末端治理。钢铁企业用高炉煤气加热气点分散，常规末端治理设备成本高，日常管理流程繁琐，而源头控制可减少处理的烟气量（可减少40%左右），避免末端分散治理，进而降低投资和运营成本。此外，在前端集中控制的硫化物，能减少后续燃烧过程中SO₂的生成，降低SO₂对后续脱硝工艺的影响。因此，高炉煤气源头控制是一种经济、优选的脱硫方式。

源头控制大致可分为湿法和干法，其中干法又可分为吸附和催化转化法。主要的脱硫方式如表2所示。

表2、精脱硫方法总结

常规湿法脱硫存在脱硫液循环量大，设备占地面积大且投资成本高，因此干法脱硫技术的应用研究较多。

吸附工艺是利用对硫化物有较强吸附能力的材料，如活性炭或分子筛等，对高炉煤气中的硫化物进行吸附，吸附饱和后再通过解吸将含硫化物的煤气送至烧结车间利用，燃烧产生的SO₂通过烧结烟气脱硫系统处理。

吸附工艺根据吸附材料的不同，又可分为分子筛吸附法、微晶吸附法、改性活性炭吸附法。采取吸附工艺的精脱硫设施一般布置在高炉TRT之后，由吸附塔+煤气解吸系统组成。由于高炉煤气中含有H₂O、粉尘、HCl等其他成分，会影响吸附剂的吸附效率和寿命，需要在吸附塔前配套设置煤气预处理装置，减少高炉煤气中的H₂O、粉尘、HCl对吸附剂的影响，相应的也增加了工程成本。

COS催化加氢法常用于高硫尾气净化。高炉煤气中H₂含量低，需要额外添加H₂。在催化剂的作用下，COS与H2在250～500℃的温度条件下反应生成易于脱除的H₂S，反应化学反应方程式如下：

催化加氢法副反应较多，高炉煤气中存在的CO和CO₂易与H₂发生副反应生成CH₄，较高浓度的CO也会发生副反应生成炭黑，降低催化剂活性。这些副反应都属于放热反应，导致催化剂床层温度升高，加速催化剂失活，降低COS的转化效率。O2的存在也会促使催化剂的中毒和老化。

相比以上方法，催化水解法能耗较低，成本低廉，是煤气精脱硫最佳方法，原理是使COS在催化剂作用下直接与气体中的H₂O反应转化为H₂S，反应温度通常为30~250℃，反应化学反应方程式如下：

但该反应也需克服气体组分中O₂、H₂O和HCl导致的催化剂中毒问题。根据目前市面上的水解催化剂来看，普遍存在因上述问题而导致的催化剂寿命较短，需频繁更换的问题。针对以上难题，华电光大依托强大的研发实力，通过不断试验、配方优化、工艺改进等开发了适用于高炉煤气、焦炉煤气的精脱硫催化剂，助力企业响应国家节能减排，绿色低碳的号召，打赢污染防治攻坚战。

多年来，华电光大致力于烟气治理的技术研发和创新，不断为客户提供高质量的产品和服务，并先后获得了由国务院颁发的国家科学技术进步二等奖、教育部颁发的科学技术进步一等奖以及浙江省科学技术进步奖。

此次华电光大成功研发精脱硫催化剂，将助力钢铁企业达标排放，为企业主动适应国家绿色低碳的发展要求作出积极贡献！