中琉科技 NSAD—煤气精脱硫

NSAD—煤气精脱硫

企业愿景： 煤气循环利用领导者，全球冶金领域智慧能源管理服务提供商

核心价值： 科技驱动、协同共创“零排放”循环经济

企业使命： 环保现在、美化环境、绿色未来

企业简介

中琉科技坐落于福州大学催化剂国家工程中心，是一家专业从事冶金煤气全产业链服务的国家高新技术企业。公司秉承着“低碳高效，绿色智能”的发展理念，长期致力于钢铁冶金、电力、煤炭、化工领域的循环经济和资源综合利用，拥有研究开发、设计咨询、项目管理、核心设备制造、技术服务、工程建设、项目运营的全生命周期服务体系。

中琉科技有限公司联合福大化肥催化剂国家工程研究中心，开发了全国首套高炉煤气干法精脱硫工艺-纳米选择性吸附脱硫技术NSAD，从源头上实现脱硫净化目标，帮助钢铁企业实现经济高效的超低排放要求。该项技术的原理是先将高炉煤气中的硫进行转化处理，将难处理的有机硫转化成无机硫。再通过纳米分子吸附材料实现硫化氢的选择性吸附。最后，通过变温解吸实现吸附材料的再生处理。高炉煤气经过脱硫系统处理后，煤气中的总硫含量小于30mg/Nm³，可保证以高炉煤气为燃料的设备尾气中的二氧化硫满足钢铁行业超低排放要求。

NSAD高炉煤气干法脱硫技术具有运行费用低、脱硫效果好、运行操作简单、没有废水外排等诸多优点。核心填料纳米分子吸附材料，以分子筛的形式对含硫物质实现特异性吸附，具有脱硫精度高、再生性能强、吸附剂寿命长、不产生二次污染等多项优势。高炉煤气脱硫技术采用可再生的吸附材料，保证钢铁的主工艺生产不间断，是国内领先的源头煤气脱硫治理技术。 

l  煤气脱硫优势

n  技术特点

u  1 / 纯干法物理吸附，无三废排放；

u  2 / 自适应源头煤气的硫含量波动；

u  3 / 系统简单，自动运行方便可靠；

u  4 / 纳米材料寿命长，检修便捷。

n  源头治理优势

u  1. 免除多套末端治理装置投资运行费用；

u  2. 系统简单便捷，不需要增加专门运行人员；

u  3. 能源介质消耗少，运行成本低。

n  平台优势

u  1. 国内院士团队开发，运行指标优异，技术先进性有保证；

u  2. 自有设计院，多套案例设计经验，设计不断优化、考虑周全；

u  3. 自有材料制造基地，纳米材料长期供应有保障；

u  4. 丰富高效的施工管理团队，保证施工质量和进度；

u  5. 售后服务体系完善，业内口碑良好。

高炉煤气脱硫

国家政策要求

l  中国环保产业协会发布《钢铁企业超低排放改造实施指南》:

高炉煤气、焦炉煤气应实施精脱硫

l  国家五部委联合发布 环大气[2019]35号《关于推进实施钢铁行业超低排放的意见》：

加强源头控制，高炉煤气、焦炉煤气应实施精脱硫

l  《河南省2019年非电行业提标治理方案》：

高炉煤气实施精脱硫改造，煤气中硫化氢浓度小于20mg/ m³

煤气脱硫工艺

现有的脱硫工艺均为烟气末端脱硫，即在每个煤气用户排烟处建设一套脱硫装置，而且燃烧后烟气量相比煤气量增大数倍，导致所有煤气用户总的脱硫建设和运行成本非常高。中琉集团可提供先进成熟的煤气前端脱硫工艺，全厂煤气只需要在出口建设一套脱硫装置，即可满足所有煤气用户二氧化硫排放要求。

关键技术

l  可循环再生使用脱硫吸附剂

吸附剂可实现在线再生，不影响煤气用户的生产，大大降低了吸附剂使用成本，且再生系统简单，没有吸附剂物理损耗。运行成本远低于一次性的吸附剂。

l  煤气脱湿除氟除尘净化

利用降温脱湿，实现煤气中多余水分、HCI、粉尘（铵盐）、油等杂质的脱除，有利于吸附剂的长久稳定运行。本技术是国内首创，发明专利。

l  高效常温水解剂

采用自主知识产权的水解剂，可在60-70℃实现良好的羰基硫水解效果，与常规100℃以上的低温水解剂，能耗低。

焦炉煤气脱硫

焦炉煤气脱硫背景

焦炉煤气热值高、是冶金焦化行业重要的热能资源，但同时其成分中含有较高有害杂质。如果不对其进行净化脱硫处理，将影响它的使用价值，同时也会造成环境污染。因此，必须对焦炉煤气中的各种硫化物和不饱和烯烃、焦油、苯等物质进行处理，从而达到净化煤气的效果。焦炉煤气中含有几种化学稳定性很强的噻吩、COS、CS2，使用湿法脱硫不能有效地清除这些有机硫，所以就要采用干法来进行有机硫的清除。

焦炉煤气深度脱硫方案

焦炉煤气脱硫的过程首先要采用湿法脱硫来对焦炉煤气进行预处理，以减少焦炉煤气中硫的含量，这样可以避免加氢转化脱硫剂与各种有机硫化物进行结合，降低加氢转化脱硫剂的活性。通过使用干法加氢转化方法可以有效地除去焦炉煤气中含有的化学稳定性较高的硫化物，包括硫醚和硫醇。焦炉煤气通过前端的粗脱硫脱氰、脱苯脱萘等净化工序之后，煤气中的总硫含量＜400mg/m³。

湿法脱硫后的焦炉煤气通过煤气加压至40kPa左右，升温至 80℃左右，之后再将处理后的焦炉煤气送往精脱硫阶段。具体工艺为先将处理后的焦炉煤气通入过滤器，再通入到预脱硫槽，然后输送到煤气加热器，对焦炉煤气进行加热，加热之后，再将硫化物转变成硫化氢，将反应完的气体输送到盛有纳米分子材料的脱硫塔中，再通过高孔隙率、高比表面积的纳米分子材料对焦炉煤气含硫物质进行选择性吸附治理，以达到深度脱硫的效果。通过中琉科技的纳米分子吸附材料，可将煤气中的总硫含量降至10ppm以下。

工艺优势

（1） 工作硫容高，吸附周期长；

（2） 及时响应原煤气硫含量波动；

（3） 无三废排放，减少环保排放压力；

（4） 再生性能好，无需频繁更换填料；

（5） 适应现有焦炉煤气净化工艺条件。

焦炉煤气脱硫工艺流程 >>>

焦炉煤气干法脱硫工艺的主要步骤：

1/  前端净化工艺对焦炉煤气进行粗脱硫脱氰、除焦油脱苯脱萘处理；

2/  煤气加压后进入加氢转化塔将化学性质稳定的有机硫转化成无机硫；

3/  用精脱硫塔净化脱除焦炉煤气中的硫化氢、萘及氰化氢等杂质；

4/  用蒸汽加热净化气至220℃，再生精脱硫塔内的纳米分子吸附剂。

一氧化碳深度治理

国家政策要求

l  2018年7月，唐山市发文《关于钢铁企业烧结机机头一氧化碳执行排放限值的通知》:

钢铁企业烧结机机头一氧化碳排放浓度不超过6000 mg/m3。

l  2019年5月，唐山市发文《5 月份全市大气污染防治强化管控方案》：

烧结机机头一氧化碳小时排放浓度超过4000 mg/m3的，对超标的烧结机实施 72 小时停产惩罚措施。

l  2021年2月份，唐山要求相关钢铁企业一氧化碳治理工程要求3月15日前完成，目前已完成239项，未完成102项。

一氧化碳治理技术 >>>

烧结烟气中的一氧化碳浓度较低，约在5-20g/m3之间，但烧结烟气量，排放至空气中对周边环境的影响不可小觑，且按照唐山市最新政策要求，仍需对一氧化碳排放浓度加以控制。

由于烧结工艺复杂，原料成分波动较大等原因，所生成的烧结烟气成分也非常复杂。与传统燃煤电站锅炉中烟气产生环节不同的是，烧结烟气是将置于烧结床上的各种细碎粉末状含铁原材料、燃料和辅助熔剂等原料点火熔化，高温烧结成型过程中产生多种污染物质。CO主要来自于烧结过程中燃料焦炭的不完全燃烧。

一氧化碳治理技术已成熟应用在如汽车尾气治理、生产CO防毒面具等方面，其核心在于一氧化碳催化氧化技术。

技术特点&优势 >>>

基于烧结烟气流程和特点，我公司研发COCM（ catalytic oxidation of carbon monoxide）技术应用于烧结烟气一氧化碳治理，与常规催化剂填料不同，有如下特点：

1.         集成除尘、吹扫等模块，大大延长催化剂使用寿命；

2.         流场优化，减少压力损失；

3.         烟气提温，利用CO氧化热量，不仅可以补偿装置散热损失，并可提高烟气温度最大约30℃。

4.         结构优化，减少设备平面占地尺寸。

5.         配置仪表控制设备，在线故障诊断，并可提前预警，以防一氧化碳排放超标；

6.         整体供货，安装简单。

工艺流程图 >>>

根据烧结烟气流程及特性，可选用以下两类催化剂：中温催化剂、低温催化剂。

中温催化剂：

适用温度：250-350 ℃；

催化剂空速：10000-20000 h-1；

阻力损失：＜1 kPa

使用场景：放置在SCR反应区，如右图所示。

低温催化剂：

适用温度：60-140 ℃；

催化剂空速：5000-10000 h-1；

阻力损失：＜2.5 kPa

使用场景：放置在现有脱硫脱硝与烟囱之间，如下图所示。

煤气柜

二次能源发电系统

双膛石灰窑

高效节能型双膛石灰窑是中琉集团的主导产品之一，中琉集团在认真研究以往活性石灰窑的基础上，进行了大量革新，合理调整了工艺设计，使高效节能型双膛石灰窑的性能更加优秀。

高效节能型双膛石灰窑代表了目前最现代化的石灰生产技术，国内已经广泛使用。其生产的产品质量高（石灰活性度高，残余二氧化碳低）适合高品质炼钢的需求；自动化程度高，日常生产简易、安全、可靠；热能消耗最低等。

钢渣热焖处理

粉石灰多级流化分解技术

工业烟气治理

SDS钠基干法脱硫

工艺流程

DSI干法脱硫工艺另一种就是SDS（Sodium based Dry Sorbent injection system）干法脱硫工艺，脱硫剂改成钠基（一般为小苏打）并增加了分级磨，保证小苏打研磨后粒径在20μm以下，与SO2等酸性气体反应速度快，脱硫效率高，吸收剂利用率高。SDS工艺首先在焦化行业运用，也可用于燃气锅炉脱硫，一般要求反应温度在140℃以上。

反应机理

碳酸氢钠（小苏打）用作烟气脱硫的吸附剂，通过化学吸附去除烟气中的SO2，同时它还可通过物理吸附去除一些无机和有机微量物质。将研磨后的碳酸氢钠细粉直接喷入高温烟气中，在高温下碳酸氢钠分解生成Na2CO3、H2O和 CO2；

2NaHCO3 → Na2CO3 + CO2 + H2O

新产生的Na2CO3在生成瞬间有高度的反应活性，可自发地与烟气中的硫氧化物进行下列反应：

Na2CO3+ SO2 + 1/2O2 → Na2SO4 + CO2

Na2CO3+ SO3 → Na2SO4 + CO2

Na2CO3+ 2HCl → 2NaCl + CO2 +H2O

Na2CO3+ 2HF → 2NaF + CO2 +H2O

一般情况下，烟气温度在140℃和200℃之间。由于碳酸氢钠吸附剂的高度活性，通常碳酸氢钠略微过量。

SCR脱硝技术

工艺流程

SCR（Selective Catalytic Reduction）选择性催化还原技术，是利用催化剂，在一定温度下使烟气中的NOX与来自还原剂供应系统的氨气混合后发生选择性催化还原反应，生成氮气和水，从而减少NOX的排放，减轻污染。还原剂可以为液氨、氨水（20%NH3）或者尿素。    

SCR脱硝最早是日本于20世纪60-70年代完成产业化运行的技术，在欧美日本以及国内得到了广泛的应用，是目前世界上最成熟、应用最多的脱硝技术，其脱硝效率可高达95%以上。

反应机理

所谓选择性是指在催化剂的作用和在氧气存在条件下，NH3优先和NOX发生还原脱除反应，生产氮气和水，而不和烟气中的氧进行氧化反应。

主要化学反应

添加特殊配方的催化剂可以同时具有脱硝、脱二噁英的多重作用。在催化剂的作用下，二噁英分子被彻底分解，去除效率高，催化剂寿命长。

SDA喷雾干燥脱硫技术

喷雾干燥脱硫方法是利用机械或气流的力量将吸收剂浆液分散成极细小的雾状液滴，雾状液滴与高温烟气形成比较大的接触表面积，液滴中的Ca(OH)2与烟气中的SO2等酸性气体以及氧气、水分在气固、气液两相之间发生热量交换、质量传递和化学反应，同时伴随雾滴中的水分蒸发，生成亚硫酸钙、硫酸钙等干粉状副产物，落入塔底或随烟气进入除尘器被收集，从而将烟气中的硫除去的技术。

用于将吸收剂雾化的装置有二流体喷嘴或旋转雾化器，一般采用进口高速旋转雾化器装置，能将吸收剂浆液雾化成50μm以下的液滴，确保反应效率和反应速度。

反应机理

SDA喷雾干燥脱硫技术原理为Ca(OH)2浆液在雾化器作用下形成微米级雾滴，与烟气中的SO2和SO3、HCl、HF等酸性污染成分发生反应从而除去SO2等污染物。

主要化学反应：

Ca(OH)2+SO2→CaSO3▪1/2H2O +1/2H2O

Ca(OH)2+SO3→CaSO4▪1/2H2O +1/2H2O

Ca(OH)2+SO2+1/2O2→CaSO4+H2O

烟气中的HCl、HF与Ca(OH)2发生如下反应：

2Ca(OH)2+2HCl→CaCl2 +2H2O

2Ca(OH)2+2HF→CaF2+2H2O

技术特点

1.         操作弹性大，对不同的烟气流量、烟气温度和烟气成分能进行快速响应。

2.         SDA工艺中，吸收浆液被雾化成数十亿颗细小的雾滴（约50μm），具有很大的比表面积，能和SO2快速发生反应，反应时间短，脱硫效率高。

3.         SDA工艺通过控制消化温度和消化时间获得高活性的熟石灰浆液（Ca(OH)2），活性越高，比表面积越大，吸收率越高。并且可以使用低质量的生石灰。

4.         SDA工艺水耗低，不产生污水，无需消白。

5.         SDA系统可以简单地增设活性碳喷射装置，有效去除二噁英、重金属等污染物。

6.         干燥、自由流动的脱硫产物，可以非常容易地采用气力输送方式进行处理。

7.         不需安装防腐层，辅助电耗低，操作和维护成本低。 

8.         SDA工艺系统简单，操作容易，响应快、可靠性高。