1技术背景
高炉煤气是钢铁工业中的高炉炼铁过程中副产的一种可燃气体。高炉煤气的成分和热值与高炉所用的燃料、所炼生铁的品种及冶炼工艺有关，现代的炼铁生产普遍采用大容积、高风温、高冶炼强度、高喷煤粉量的生产工艺，采用这些先进的生产工艺提高了劳动生产率并降低能耗，但所产的高炉煤气热值更低，增加了利用难度。
高炉煤气作为钢铁行业主要污染物之一，通常条件下，除高炉热风炉自身使用外，还有大量富余，如不能回收利用则只能放空排放，造成能源浪费和环境污染。为了充分利用富余的高炉煤气，一般情况是在燃煤动力锅炉中掺烧一部分或供小型混合煤气锅炉混烧，回收量都不是很大。
近年来，随着钢厂节能减排和循环经济的大力发展，以及国家环保政策的不断加强，以前的那种末端治理越来越不适应新形势下的环保要求，因此，钢厂必须从源头上进行治理。如唐山等地环保局提出了高炉煤气前脱H₂S后再清洁利用，明确硫化物的治理方向。
在此背景下，做为国内脱硫行业的知名企业，我公司联合高校及相关研究单位，对高炉煤气脱硫进行重点攻关和研究，开发了针对高炉煤气脱硫的工艺路线。
2高炉煤气性质
高炉煤气的主要成分为：CO、CO₂、N₂、H₂、CH₄ 等，其中可燃成分 CO 含量约占 25%左右，H₂、CH₄的含量很少，CO₂、N₂的含量分别占 15%，55 %，热值仅为 3500kJ/m³ 左右。其典型组成如下表：
高炉气典型组成

主要组分	CO	CO2	H2	CH4	N2	硫化物
体积百分含量 /%	22～27	13～19	1～4	0.2～0.4	54～58	微量

 
高炉煤气中硫形态主要以H₂S、COS为主，并有微量CS₂。
高炉气硫形态分布

主要组分	H2S	COS	CS2	其它
含量mg/Nm3	300～500	200～300	微量	微量

3工艺路线
高炉煤气虽然H₂S含量并不高，但其中含有一定量的COS等有机硫，而且这些有机硫在湿法脱硫并不能完全或者大部分除去，因此，对于高炉煤气的脱硫，首先要进行有机硫的水解，把有机硫水解为硫化氢后，再通过湿法脱硫予以脱除。
4 有机硫水解
4.1工艺原理
羰基硫水解脱硫是使高炉煤气中的COS与水反应转化为H₂S，再到下一工段脱除硫化氢。采用高效的水解催化剂，可以在高的硫化氢浓度下有很好的催化剂作用，同时保证长时间运行，水解效果稳定。反应过程如下：
水解反应如下:



4.2工艺特点
羰基硫水解工艺根据原料气组成以及实际应用， COS\CS₂转化率可达90%以上。该工艺具有以下技术特点：
（1）压力低，降低设备的投资成本；
（2）中温反应；
（3）工艺简单，设备少，投资费用低；
4.3目标要求
净化尾气指标：COS出口转化率大于90%；
4.4公用工程
（1）蒸汽：压力大于5公斤；
（2）工业空气：0.6MPa(g)空气；
（3）氮气：0.6MPa（g）
（4）电：380V
（5）循环水
4.5工艺流程
将含COS的高炉煤气用电加热器加热至160℃，与蒸汽混合后送至水解反应器，反应后的出口尾气经冷却后去湿法脱硫。
工艺流程图（PFD）见下图。

4.6主要操作条件
反应器进口温度：～150℃
反应出口温度：～150℃
尾气温度：150℃
4.7技术特点
4.7技术特点
（1）有机硫水解率高。因为进口高炉煤气中无机硫和有机硫含量都较高，常规的水解催化剂在大量的硫化氢未脱除之前，有机硫的转化率达到90%是很困难的。有些厂家生产的水解催化剂所说的COS的转化率95%，是在进口H₂S很低的情况下才可能实现的。而我公司与高校及科研单位联合开发的ZTS中温有机硫水解催化剂，可以在高炉煤气中硫化氢含量不大于1000 mg/Nm³情况下，仍可以达到90%以上的水解效率。这是本技术的最大亮点。
（2）微型降温塔的使用。水解催化剂要在一定的温度条件下使用。因此水解后的煤气温度都比较高，在进入湿法脱硫之前，要进行降温。如果采用常规的降温塔，不仅设备投资大，流程长，而且需要的冷却水量也较多。本设计采用我公司的专利产品——微型降温塔来解决这个问题。微型降温塔是我公司的专利产品，具有投资少、占地小、运行费用低、效率高等显著特点。
5硫化氢的脱除
    高炉煤气经水解，煤气中的有机硫绝大部分转化为硫化氢后，进入湿法脱硫装置。湿法脱硫采用湿式氧化法脱硫，以碳酸钠为吸收剂，采用酞菁钴系列的ZT高效脱硫催化剂。
5.1碱源与脱硫催化剂的选择
湿法脱硫的碱源只有氨源与碱源两种。由于高炉煤气中没有氨的存在，因此，用碳酸钠做为碱源为首选。
关于催化剂的选择，以国内目前湿式氧化法脱硫工艺中应用最为广泛、工艺最成熟、技术透明度最大、市场普及率及占有率最高的两大类——栲胶与酞菁钴系列催化剂来说，各有千秋。栲胶催化剂价格低廉，稳定性强，泡沫浮选好，但脱高硫及有机硫较弱，而且使用不当容易堵塔。而酞菁钴系列催化剂脱硫效率高，能脱除一定量的有机硫，且使用方便，操作简单。但对硫泡沫的浮选不如栲胶。而且对温度要求较为敏感，温度高时很容易造成副盐生成量大。根据高炉煤气的工艺状况，我们选择酞菁钴系列的zt高效脱硫催化剂。
5.2 吸收部分   
吸收塔采用填料脱硫塔。脱硫吸收塔有喷淋空塔和填料塔两种。喷淋空塔具有无阻力、空塔气速较高等优点，但脱硫效率不高，工艺设计中大都在脱高硫时用于予脱硫。目前新建装置是置于后面，起到最后把关作用，因此，吸收塔一定要采用填料塔的形式。
吸收塔的填料选择：用于湿法脱硫吸收塔的传质介质有轻瓷填料与聚丙烯阶梯环散堆填料两大类。焦炉气脱硫一般选用轻瓷填料较多，主要考虑是焦炉气中焦油、苯、萘等杂质较多，不容易堵塔。而其它行业则大多选用聚丙烯阶梯环。聚丙烯阶梯环具有比表面积大，传质效率高等优点。考虑到高炉煤气经过降温、水解等过程，气体已经比较洁净，而对脱硫的精度又要求较高，因此，吸收塔的填料采用聚丙烯阶梯环。
5.3再生部分
湿法脱硫的再生主要有三种：高塔再生、喷射氧化再生、一塔式再生三种形式。高塔再生一般焦化厂应用较多，应用于焦炉煤气脱硫。优点是占地少、再生稳定，缺点是投资较大、副盐生成量大、不利于操作管理。氮肥及其它行业的水煤气、沼气等气体脱硫，几乎都是采用喷射氧化再生。至于一塔式再生，严格说来，仍然是喷射再生的一种形式。即把喷射再生塔从地面搬到脱硫塔顶部。优点是节省再生泵的电耗（由于再生槽位置较高，所需要循环泵的扬程也大，所以，实际节省的电量并没有一台再生泵的电量那么多），占地面积也小。但缺点是设备施工困难且不利于操作管理。综合比较几种再生工艺，我们选择采用喷射氧化再生工艺。
6结语
我国是世界头号钢铁生产大国，高炉气产生量巨大，近年虽然回收利用有了较大进步，
但目前放散量每年仍高达 500 亿立方米，且回收的高炉气主要用作燃料和发电等效益相对较低的用途。因此，加强高炉气的综合回收利用，提高高炉气的利用效益，具有重要意义。