[发明专利]一种高炉顶煤气羰基硫脱除催化剂及其制备方法

说明书

本发明涉及高强钢制造领域，公开了一种高炉顶煤气羰基硫脱除催化剂，由如下重量份数的原料制备而成：载体65～70份，活性剂15～20份，助剂10～15份及改性剂2～3份，上述组分之和为100份。本发明还公开了一种高炉顶煤气羰基硫脱除催化剂的制备方法。本发明高炉顶煤气羰基硫脱除催化剂及其制备方法，利用高炉现有固废原料，以炉渣中含量丰富的CaO、Al₂0₃和SiO₂作为水解催化剂载体，大大降低催化剂成本，解决了现有技术中存在的催化剂价格高、使用寿命短、水解温度较高、易发生副反应的问题。

技术领域

本发明涉及冶金技术领域，具体涉及一种高炉顶煤气羰基硫脱除催化剂及其制备方法。

背景技术

我国钢铁行业能耗约占工业总能耗23％，占全国总能16％，污染物排放约占全国排放总量17％，是国家重点推动节能减排的重点行业。

2019年，生态环境部、发改委、工信部等五部委联合发布了《关于推进实施钢铁行业超低排放的意见》，对钢铁行业超低排放指标提出了要求。具体来看，烧结机机头、球团焙烧烟气颗粒物、二氧化硫、氮氧化物排放浓度小时均值分别不高于10毫克/立方米、35毫克/立方米、50毫克/立方米；其他主要污染源颗粒物、二氧化硫、氮氧化物排放浓度小时均值原则上分别不高于10毫克/立方米、50毫克/立方米、200毫克/立方米，达到超低排放的钢铁企业每月至少95％以上时段小时均值排放浓度满足上述指标。

高炉在长流程钢铁生产工艺中具有重要的地位，生产每吨铁水副产1600立方米～2000立方米的高炉煤气，热值700大卡/立方米～800大卡/立方米，煤气中含有一氧化碳、二氧化碳、氮气、氢气等组分，同时伴有尘、硫等污染物。

高炉煤气中的硫可分为有机硫和无机硫2大类。有机硫主要成分有：羰基硫(COS)、二硫化碳(CS₂)、甲硫醇(CH₄S)、乙硫醇(C₂H₆S)、噻吩(C₄H₄S)等；无机硫主要成分有：硫化氢(H₂S)、二氧化硫(SO₂)等。其它有机硫对于COS来说要低得多，如CS₂约低于COS 2～3数量级含量，高炉煤气为还原气氛，无机硫SO₂含量极少。高炉煤气中以羰基硫(COS)为主的有机硫，占比约80％；以硫化氢(H₂S)为主的无机硫，占比约20％。

高炉煤气中COS大致按下列模式生成并与H₂S并存(反应式1)

C(含S)CnHm(含S)+O₂(和/或H₂O)→H₂S+CO₂→COS+H₂O (1)

高炉煤气被热风炉、烧结、加热炉、发电等工序利用后的二氧化硫排放浓度为100毫克/立方米～200毫克/立方米，有的生产厂排放的烟气中SO₂的含量甚至高达250毫克/立方米以上，远高于超低排放指标要求的35毫克/立方米、50毫克/立方米，给环境和人们的身体健康造成了严重威胁。

为了解决这些问题，业内研究者们作出了许多努力，他们的视线都集中在如何进行有效脱硫的工艺上。传统酸碱中和的脱硫工艺无法高效去除，同时会增加后续热风炉、烧结机、球团炉、加热炉、锅炉发电等高炉煤气用户的环保投资。

较为成熟的方法是在TRT装置后设置湿法洗涤装置进行酸性气体的脱除，该种方法又称为前端脱硫，可以有效的脱除高炉煤气中的酸性气体H₂S、SO₂、SO₃等酸性气体，但无法脱除高炉煤气中的COS，因此必需先将高炉煤气中COS通过催化剂水解转化为H₂S(反应式2)，再采用常规湿式氧化脱硫对H₂S进行脱除。