富煤少氣的能源結(jié)構(gòu)以及長流程煉鐵占多數(shù)的鋼鐵生產(chǎn)結(jié)構(gòu)，導致了我國高爐煤氣中硫含量較高。這些硫化物不僅會腐蝕煤氣凈化設(shè)備和輸送管道，縮短設(shè)備使用壽命，更會在燃燒過程中轉(zhuǎn)化為二氧化硫等污染物，對大氣環(huán)境造成嚴重污染。隨著國家環(huán)保標準日益嚴格，鋼鐵、化工企業(yè)急需高效的脫硫技術(shù)。
福州大學化肥催化劑國家工程研究中心與中琉科技有限公司組成的研發(fā)團隊憑借其不懈的研發(fā)精神，開發(fā)出高爐煤氣源頭深度脫硫新催化劑及成套技術(shù)，成功解決了上述問題，并于近日榮獲2024年度中國石油和化學工業(yè)聯(lián)合會科技進步一等獎。
高爐煤氣在燃燒時，硫化物會轉(zhuǎn)化為二氧化硫等氣體排放到大氣中，對土壤、水體、植被等生態(tài)系統(tǒng)造成嚴重破壞，危害農(nóng)作物生長，威脅人類健康。同時，傳統(tǒng)脫硫技術(shù)存在效率低、成本高、穩(wěn)定性差等問題，無法滿足實際需求，研發(fā)一種高效、經(jīng)濟、穩(wěn)定的脫硫技術(shù)迫在眉睫。研究團隊協(xié)同攻關(guān)，研發(fā)出高爐煤氣深度脫硫成套新技術(shù)。
該研究團隊提出的化學鍵鍵合的結(jié)構(gòu)性堿中心替代物理負載堿金屬創(chuàng)新思路，解決了催化劑活性組分在高爐煤氣中易流失的問題，創(chuàng)制出富含結(jié)構(gòu)性堿中心新型高效氧硫化碳(COS)水解催化劑。該技術(shù)還發(fā)明了無溶劑固相合成有序介孔固體堿的新方法，創(chuàng)制出高性能、低氣阻、整體式的有序介孔固體堿脫硫化氫(H2S)選擇性氧化催化劑，解決過度氧化劑硫黃在催化劑內(nèi)孔沉積問題。此外，該技術(shù)創(chuàng)制了高硫容—易再生的銅基H2S吸附材料，實現(xiàn)了高爐煤氣中H2S的高效富集，解決了傳統(tǒng)吸附劑硫容低、難循環(huán)再生的難題。
在研發(fā)過程中，研究團隊深知高性能脫硫催化劑是關(guān)鍵，歷經(jīng)無數(shù)次試驗，不懈探索催化劑組成、結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系，開發(fā)催化劑的放大制備工藝技術(shù)，最終成功研發(fā)出擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的新型脫硫催化劑，進一步開發(fā)出完整的高爐煤氣源頭深度脫硫成套技術(shù)。該技術(shù)涵蓋煤氣預處理、脫硫反應(yīng)、催化劑再生和尾氣處理等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，實現(xiàn)全流程優(yōu)化協(xié)同。
經(jīng)中國石油和化學工業(yè)聯(lián)合會組織的鑒定，該技術(shù)總體達到國際先進水平，其中高爐煤氣脫硫催化劑和吸附劑處于國際領(lǐng)先水平。此外，該成套技術(shù)還上榜工信部《國家鼓勵發(fā)展的重大環(huán)保技術(shù)裝備目錄(2023年版)》，入選福建省工信廳公布的《2023年省首臺(套)重大技術(shù)裝備認定名單》，是目前國內(nèi)唯一一個入選首臺套重大技術(shù)名單的高爐煤氣精脫硫裝備。該技術(shù)還獲得2023年度福建省科學技術(shù)獎一等獎、2024年度福建省環(huán)境技術(shù)進步獎一等獎。
2019年，基于開發(fā)的高爐煤氣源頭深度脫硫成套新技術(shù)，研發(fā)團隊與銅陵市富鑫鋼鐵有限公司簽訂NSAD高爐煤氣精脫硫項目。該項目于2020年10月正式投入運營。裝置投運后運行平穩(wěn)、脫硫效果突出，為行業(yè)首套干法源頭深度脫硫工業(yè)應(yīng)用，填補了我國高爐煤氣凈化領(lǐng)域的技術(shù)空白。截至2024年年底，該技術(shù)已在寶武集團鄂城鋼鐵有限公司、漣源鋼鐵集團有限公司等17家鋼鐵廠成功應(yīng)用推廣28套，市場占有率超60%。
據(jù)研究團隊介紹，目前該技術(shù)已經(jīng)吸引了眾多鋼鐵、化工企業(yè)的關(guān)注，并與多家企業(yè)達成合作意向。隨著技術(shù)的進一步推廣應(yīng)用，有望在全國范圍內(nèi)掀起一場高爐煤氣脫硫技術(shù)的革新熱潮，推動我國工業(yè)領(lǐng)域的綠色發(fā)展進程，為建設(shè)美麗中國貢獻科技力量。
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