开题报告-hpf法煤气脱硫工艺中催化剂的改进研究

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1、华北理工大学本科毕业设计开题报告题目：HPF法煤气脱硫工艺中催化剂的改进研究学院：化学工程学院专业：化学工程与工艺班级：12工程教育实验班姓名：商文元学号：201264160128指导教师：温自强2016年3月8日一、题目来源背景随着钢铁行业的发展，我国焦炭生产规模快速增长，到2013年焦炭年产量已达4.8亿吨，占世界总产量60%以上[1,2]。焦化企业中的焦炉煤气也广泛应用于燃料、化工原料等方面，而煤气中的H2S及其燃烧产物SO2对大气环境的污染则显得日益突出，由此产生的雾霾和酸雨问题，已成为制约和影响我国国民经济和社会持续发展

2、的一个重要因素[3]。焦炉煤气中H2S的含硫量占煤气总含硫量的90%以上，其存在危害较大，在生产和输送过程中会腐蚀设备和管道；使用H2S含量较高的煤气炼钢会降低钢的质量；用于合成氨生产则会使催化剂中毒和设备腐蚀；H2S及SO2均有毒，破坏周围环境，危害人体健康。因此，对焦炉煤气进行脱硫净化处理达标使用已势在必行。近年来我国引进并开发出多种焦炉煤气脱硫技术，但从整体上看仍存在着很多不容忽视的问题，如技术装备水平低、设备腐蚀较为严重、自动化水平低、环境保护不配套等问题，从而导致了脱硫效率不稳定、系统能耗高、产品质量低、脱硫液处理困难等

3、一系列问题。根据我国焦化企业生产规模各异的现状，对催化剂的改进势在必行，开发并进一步优化适合我国国情的焦炉煤气净化所用催化剂已经成为当务之急。有代表性的煤气脱硫方法有10余种[4]，主要概括为干法和湿法两种工艺。湿法脱硫工艺又分湿式吸收法和湿式氧化法，湿式吸收法主要包括氨-硫化氢循环洗涤法、单乙醇胺法、真空碳酸盐法等，湿式氧化法有塔-希法、改良蒽醌法、栲胶法、HPF法、苦味酸法等。各种脱硫工艺在我国均有引进或开发，实际运行各有优劣，其中吸收法中的真空碳酸盐法和氧化法中的HPF法已发展成为我国焦炉煤气脱硫的主流工艺。真空碳酸盐法以外

4、加的碳酸钠或碳酸钾溶液为碱源脱硫，脱硫液的再生在负压下进行，配套的克劳斯法生产元素硫，具有操作简单、运行稳定，但投资较大，限制其推广。HPF法是我国自主研发的煤气脱硫工艺[5]，以煤气中的氨为碱源，以HPF为复合型催化剂脱硫，经氧化再生得到硫膏或硫磺，湿式氧化法具有效率高、占地少、投资省、运行成本低等优点。但HPF脱硫工艺也存在脱硫效率不稳定、硫磺产品纯度低，产品销售困难、脱硫废液难以处理等缺点，如果能有效解决，则选择此工艺可以节约大量成本[6]。以HPF为催化剂，以氨为碱源的HPF法脱硫工艺在全国各地的焦化厂的运行应用过程中，已

5、经积累了丰富的生产实践经验，除了已经获得的很高的脱硫效率外，煤气中的H2S、HCN以及氨这些资源得到充分有效的利用。针对现存HPF工艺中的问题，使用何种催化剂，才能达到更好更佳的脱硫效果，是本项目的主要研究内容。广东省韶关钢铁集团有限公司脱硫工序也是采用的HPF法脱硫，在运行投产后存在以下问题：煤气中焦油、萘含量高，脱硫液氨含量偏低，煤气及脱硫液温度的影响，再生空气量波动大，脱硫液中催化剂浓度，副盐浓度高。针对以上问题韶钢所进行的改进是提高初冷器和电捕焦油器的运行效率，提高蒸氨效率，增加煤气含氨量，控制好煤气和脱硫液温度，压缩空气

6、管改造，改善催化剂添加方法，脱硫废液输送管改造。无锡市焦化有限公司在HPF法运行中发现的问题有：催化剂性能的影响，堵塔现象，再生空气量的影响，氨浓度及反应温度的影响，副盐及废液的影响，再生塔尾气和熔硫的影响。二、主要研究内容、应用价值、改进及创新2.1应用价值本研究的目的是为了更好地脱除焦炉煤气中的H2S，提高焦炉煤气质量，有效降低煤气燃烧后产生的SO2等有害物质的污染。脱硫效率的提高可以减少大气污染，降低雾霾和酸雨的生成，减少煤气处理运输过程中对设备和管道的腐蚀，增加生产的安全保障，降低催化剂中毒的机率，提高钢的冶炼质量，提高硫

7、磺的质量，制造优质硫酸。改进后的催化剂可以为后续脱硫工艺改进彻底消除煤气脱硫过程存在的固、液、气三废排放提供支持，既保留原有传统HPF法脱硫工艺的优点，又提高了脱硫效率，具有较好的经济效益和社会效益[7]。2.2主要研究内容本项目根据HPF脱硫工艺存在问题，主要研究脱硫催化剂改进，以达到提高脱硫效率、尾气达标排放、三废生产硫酸的目的，主要从改进原有PDS催化剂、替换絮凝剂等方面进行研究。PDS用于脱硫具有活性高、稳定性好、脱硫效率高、适用范围广、再生速度快、选择性好的特点，在我国焦化企业得到广泛应用，新开发的888型、ZL型催化剂

8、等，也都属于酞菁钴类催化剂。近期研究发现具有砜式结构的酞菁钴化合物具有更强的催化能力，因此可将双核酞菁钴用砜式结构键连起来，得到双核酞菁钴砜类化合物。钴原子结合氧原子数目的增多会增强催化剂氧化硫的能力，因此酞菁钴砜类化合物可作为更高效的脱硫催化剂。