焦炉气净化分析解析

焦炉气净化主要工艺单元简介
冷凝鼓风
煤气终冷
煤气脱硫脱氰
氨的脱除
TSA净化
再生气去管网 原料气 精制塔 加压
缓冲罐 蒸汽 加热再生 调压至2KPa
净化气
TSA精制工序主要目的是脱除焦油，萘和硫化物。TSA精制工序的工艺采用变温吸附，蒸 汽再生方案工序中包括两台TSA精制塔，一台换热器。其中一台处于吸附脱油，脱萘和脱 硫状态，另一台处于再生状态，240h切换一次。吸附剂常用活性炭，分子筛等。
萘
Mg/Nm3
其他
Mg/Nm3
微量
≤50
≤ 200
微量
≤100
焦炉煤气净化的目的和意义
从气化炉出来的粗煤气中，几乎都含有灰尘粒子，焦油蒸汽，水蒸气，硫化物， 氰化物以及二氧化碳等杂质。不同气化工艺所生产的粗煤气的杂质组成和含量 各不相同，且具有各自的特点，焦炉煤气中同样含有硫化氢和氰化氢等有害物 质，它们腐蚀生产回收设备及煤气储存输送设施，并污染厂区环境。 煤气净化的目的就是根据各种煤气的特点和用Fra Baidu bibliotek，清除粗煤气中的有害杂质， 使其符合用户的要求，并尽可能回收其显热及有价值的副产品。 根据用户对煤气净化的程度和到达用户时温度的要求，可分为热煤气系统和冷 洁煤气系统，热煤气系统一般对煤气净化程度要求较低，往往仅除去煤气中的 尘粒，而冷洁煤气系统则需考虑煤气的冷凝，冷却，废热回收及脱除煤气中的 尘粒，焦油，氨，硫化氢，氰化物等。
脱硫的主要方法和分类
干法 氧化铁法，分子筛法，活性炭法，氧化锌法等 中 和 法 热碳酸盐法 醇胺法 有机碱法 煤 气 脱 硫 方 法 化学吸收 低浓度氨水法
萘醌法
氧 化 法 苦味酸法 蒽醌法，栲胶法 砷碱法 湿法 物理吸收 聚乙二醇二甲醚法 物理，化学吸收 环丁砜法 氨水液相催化氧化法 低温甲醇法
吸附机理
吸附机理主要包括：吸附作用，催化氧化作用， 催化转化作用。 吸附主要是物理吸附，焦炉煤气脱硫效率可达到 70%。 催化氧化主要是在氨的存在下发生的一系列氧化 反应。如下 2COS+O2═2CO2+2S COS+2O2+2NH3+H2O ═ CO2+(NH4)2SO4
CS2+2O2+2NH3+H2O ═CO2+(NH4)2S2O3
二段加氢反应器 绝热反应器
氧化锌脱硫 反应器
精制原料气
加氢催化剂的选择
关于氧脱除催化剂的问题：
由于焦炉煤气的特殊性，含有约0.6%～1.0%氧，2%～3.2%的烯烃及焦油等，氧在 铁钼加氢催化剂上的反应一是加氢反应，二是氧化反应，其加氢反应及氧化反应是脱氧的 基本反应原理，加氢反应及氧化反应属强放热反应，因此，在任何一个催化剂上必然产生 温升，使反应床层产生热量积蓄及温度叠加而产生一定的温升，焦油及其他微量杂质附着 在催化剂上引起结炭而堵塞孔道，加之氧对硫化态催化剂氧化作用而导致活性下降，现有 的脱氧剂均不适宜在焦炉气氛围下使用，铁钼预加反应器的设置很有必要，已工业运行的 装置中的铁钼预加氢JT-8铁钼加氢催化剂对氧脱除率基本在80%，使用寿命6个月。
焦炉煤气净化分析
王宝君
焦炉煤气净化综述
焦炉气组成
名称 H2 CO CO2 N2 CH4 CnHm O2
组成（vol%）
54-59
5.5-7
1.2-2.5
3-5
23-28
1.5-3.2
0.6-1.0
焦炉气杂质(各地不同)
杂质 单位 含量 苯
Mg/Nm3
氨
Mg/Nm3
硫化氢
Mg/Nm3
焦油
Mg/Nm3
4RSH+O2 ═2RSSR+2H2
两个吸附塔交替进行以上的吸附，再生操 作，即可实现气体的连续分离与提纯。
加氢脱硫处理工艺
加氢的有机硫的种类和热解温度
化合物 分子式 n-C4H9SH i-C4H9SH C6H11SH C6H5SH (C6H5)2S 热解温度/℃ 150 225～250 200 200 450 化合物 乙硫醚 己苯硫醚 噻吩 分子式 (C2H5)S C6H5SC6H11 C4H4S 热解温度/℃ 400 450 500 475
正丁硫醇
异丁硫醇 己硫醇 苯硫醇 二苯硫醚
2,5-二甲基噻吩 (CH3)2C4H2S
已经开发和并在工业化应用推广的干法净化工艺：
a) 两级加氢工艺：“一级加氢+粗脱+二级加氢+精脱”。 b) 一级加氢工艺：“一级加氢+粗吸收+精吸收”。
两段加氢流程图
催化干气
副产蒸汽外送 锅炉给水
蒸汽汽包
一段加氢反应器 等温反应器
工业实践中已经证明，两段加氢均采用铁钼加氢催化剂，对有些有机硫的脱除不够理想， 这主要由于其对硫的加氢转化能力所限。因此应该采取镍钴钼型加氢催化剂才能满足要求。
关于粗脱硫的催化剂问题：
适合于不同净化要求及不同硫含量焦炉煤气的净化工艺，对铁钼加氢催化剂及粗脱硫 剂，氧化锌脱硫剂等有一个适宜的匹配，铁锰脱硫剂及氧化铁脱硫剂在焦炉气净化上作为 粗脱硫剂均有应用，在工业上使用各有利弊，共同之处是作为廉价的脱硫剂在投资上是经 济的，但这两种类型的脱硫剂在工业使用中：一是要还原，还原条件较为苛刻，氧化铁脱 硫剂还原时相对铁锰脱硫剂要缓和一些，二是在实际使用中均未达到所称的硫容，更换教 频繁，而氧化铁脱硫剂对氧更敏感一些，铁锰脱硫剂的使用效果相对好一些。也可以使用 氧化锌替代粗脱硫剂，其原因主要有3点:(1)装填时间少，省去还原步骤，从而增加有效时 间(2)使用过程中不会产生放硫情况，对氧不敏感，增加了生产稳定性，减少正常产量的 损失，(3)装量少，床层阻力减少，动力消耗降低，可以减少费用。
主要操作参数
序号 设备名称 控制项目
吸附温度 吸附压力 再生温度 再生压力 蒸汽进口温度 规定值 0~40º C 6.0KPa 20~200º C ≤0.1MPa ~200º C ≤0.7MPa >1.0KPa 1.0MPa 1.0MPa 1.0MPa可调
1
TSA精制塔
2 3 4
加热器 压缩机 缓冲罐
蒸汽进口压力 进口压力 出口压力 进口压力 出口压力
吸附塔再生过程与机理
再生过程
（a）吸附塔降压 吸附塔逆着吸附方向，即朝着入口端卸压， 气体排至煤气管网。 （b）加热脱附 用净化后的煤气经加热至≥150℃后，逆着 吸附方向吹扫吸附床层,使被吸附的物质在加温 下得以完全脱附，再生后的解吸气送回焦炉煤 气管网。 （C）冷却吸附剂 脱附完毕后，停止加热再生气，继续用常 温再生气逆着进气方向吹扫吸附床层，使之冷 却至吸附温度。冷吹后的解吸气也送回焦炉煤 气管网。 （d）吸附塔升压 用净化后的煤气逆着吸附方向将吸附塔加 压至吸附压力，至此吸附塔就又可以进行下一 次吸附了。