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摘要
实施高炉煤气脱硫进行源头减排对推进钢铁行业全流程超低排放改造具有重要意义。高炉煤气含硫组分以有机硫为主，具有复杂组分共存的排放特征，本工作论述了含硫组分在不同赋存形态（SO2, H2S和S）下的排放限值，通过硫平衡给出了排放限值间的转化关系。高炉煤气脱硫技术的瓶颈是有机硫（主要是羰基硫，COS）脱除，重点分析了用于COS水解的铝基催化剂和碳基催化剂，γ-Al2O3既是载体也是活性组分，而活性炭兼具催化剂和吸附剂功能；进一步阐述了煤气中复杂组分O2和Cl-等对水解催化剂失活的作用机制在于生成了沉积产物。针对COS水解形成的气态H2S脱除，详细对比了湿法脱除工艺中化学吸收法和催化氧化法在反应机理、脱硫剂、脱硫产物等方面的差异；在干法脱硫工艺中，对比了氧化锌、氧化铁和活性炭在反应机理、硫容、温度适应性等方面的区别。针对有机硫和无机硫的一体化吸附，简述了分子筛吸附剂的选择性吸附原理及其再生工艺。对目前已有探索应用的“水解+湿法”、“水解+干法”和一体化吸附工艺进行了初步的评价，提出了高炉煤气脱硫技术的研发重点在于如何提高水解催化剂的活性以及降低高炉煤气中复杂组分对催化剂活性的影响，提高技术的适用性。要点：（1）随着钢铁行业多工序多污染物超低排放的实施，高炉煤气脱硫成为钢铁行业大气污染控制的卡脖子环节，自主研发高炉煤气脱硫技术迫在眉睫。（2）高炉煤气脱硫的难点是有机硫COS的脱除，一般采用铝基/碳基催化剂使COS水解生成H2S，而后采用湿法或者干法工艺脱除H2S。（3）高炉煤气脱硫技术仍处于探索研发阶段，“水解+干法”工艺的投资、运行成本较低，在高炉煤气脱硫领域具有良好的发展前景。
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单位中国科学院过程工程研究所; 河钢集团有限公司; 绿色过程与工程重点实验室
