焦炉煤气制合成气的脱硫及净化工艺技术

焦炉煤气制合成气的脱硫及净化工艺技术

发表时间：2019-04-30T17:00:50.850Z 来源：《基层建设》2019年第5期作者：王树生张国杰[导读] 摘要：众所周知，中国是一个炼焦大国，在众多焦炉仓促建成之后，由于相应设施不配套，致使一些企业“焦而不化”现象层出不穷，大量的焦炉煤气被直接的燃烧排放，既是对环境的严重污染，也是对资源的极大浪费，因而也被人们称其为“点天灯”。

河北省承德市双滦区河钢承钢钒钛事业部河北省承德市 067000 摘要：众所周知，中国是一个炼焦大国，在众多焦炉仓促建成之后，由于相应设施不配套，致使一些企业“焦而不化”现象层出不穷，大量的焦炉煤气被直接的燃烧排放，既是对环境的严重污染，也是对资源的极大浪费，因而也被人们称其为“点天灯”。本文简述了焦炉煤气的一系列净化工艺，并且介绍了采用催化转化与非催化转化制取天然气的工艺流程，希望对于了解焦炉煤气净化技术有借鉴意义。

关键词：焦炉煤气；合成气；脱硫；净化工艺

引言

焦炉煤气作为焦炭制成过程中煤炭经过高温干馏环节所产生的气态产品，其在炼焦产品总质量中占据着15％-18％的比重，是位于焦炭产品之下的第二大炼焦产品。据相关统计显示，我国目前焦炉煤气年产量为1331.2亿ｍ３，除去一半用来进行燃料回收，还有665.6亿ｍ３的焦炉煤气可以应用到其他工业领域中，但由于国内焦化产业长期以来将工作重心放于焦炭生产方面，未能对焦炉煤气回收利用充分重视，不少焦化企业处于经济因素的考虑，未能建设起相应的焦炉煤气净化回收装置，大量焦炉煤气未被回收利用，而是直接排放燃烧。每年未被利用的焦炉煤气高达300多亿ｍ３，经济损失高达数百亿元，在造成极大资源浪费的同时，对周边环境也造成了十分严重的污染。对此，为了实现焦炉煤气的有效回收利用，满足当前实现绿色工业、循环经济与建设节约型社会的发展要求，本文简要对焦炉煤气净化回收工艺进行介绍，并介绍了相应的应用情况，为日后的焦化工艺提供一定的借鉴参考。 1气体组分

焦炉煤气是焦炭生产过程中煤炭经高温干馏出来的气体产物,在干馏温度为550℃,焦炉煤气中有大量的H2S、COS、CS2、NH3、HCN、噻吩、硫磺、硫醚、焦油、萘、苯等化学物质。焦炉煤气经过净化和提取回收化工产品后成为回炉煤气,回炉煤气的气体组分一般为(%,以体积百分比计):H254-59、CH423-28、CO5.5-7、CO21.5-2.5、N23-5、CnHm2-3、O20.3-0.7。 2净化技术

2.1净化工艺

焦炉煤气净化工作具有处理量大、工序多、流程长的特点，在进行净化处理时涉及设备种类多，操作参数复杂。随着科学技术的不断进步，焦炉煤气净化工艺由二十世纪五六十年代的浓氨水流程与硫铵流程逐步演变为相对较为先进的氨回收技术和脱硫脱氰技术，常见的氨回收技术有浓氨气分解技术、Phosam法等，而常见的脱硫技术有TH法、AS法、MEA法及真空碳酸盐法等。近年来，随着科学技术的日新月异，越来越多的新技术应用到了焦炉煤气中，例如，PDS脱硫技术、浓氨水转化碳酸氢铵、通过磷铵溶液吸氨来制取无水氨等。在进行具体的焦炉煤气净化工序时，生产企业应当按照实际情况及相关用户所提出的煤气质量要求，做到因地制宜，选择合理高效的。焦炉煤气净化工艺一般情况下可以分为７个基础工序，即，煤气冷却、煤气除萘、焦烟雾去除、煤气输送、煤气洗氨、煤气脱苯及脱硫脱氰等。在具体生产时并没有固定的工艺生产顺序，而是应当从实际需求来进合理组合。目前，我国关于焦炉煤气净化方面的技术水平已经和国外先进水平相接轨，经过净化处理的焦炉煤气质量能够与国外同类产品平齐，在进行焦炉煤气净化时，各工序可以选择的净化技术如下：在煤气冷却阶段，可以采用上升管汽化冷却、循环氨水冷却、两段式多重冷却剂焦炉煤气显热利用等方式进行冷却；在除萘阶段，可以使用富油洗萘再生、蒽油除萘再生及轻质焦油洗萘等方式；在焦油雾清除阶段，可以通过热氨水清扫、电捕器电场整流、电捕器氮封等方式进行除雾；在洗氨阶段，可以通过浓氨气分解、无饱和器硫铵生产、喷洒式饱和器硫铵生产等方式来进行洗氨；在脱苯阶段，则可以通过高效换热设备、高效脱苯塔、高效加热炉等方式进行脱苯；在脱硫脱氰阶段，通过HPF法、FRC法、AS循环洗涤法等方式都可以取得很好的脱硫脱氰效果。

2.2脱硫工艺

众所周知，焦炉煤气净化的主要工艺，取决于脱硫脱氰，常见的是干湿法脱硫两种工艺，干法脱硫工艺较湿法脱硫工艺而言局限性强，而湿法脱除HCN和H2S应用较广。在焦炉煤气脱硫脱氰净化过程中，废液处理技术常与湿法脱硫结合应用，工艺流程组成不同，选择性强。实际生活中，可将干湿法脱硫两种工艺的优点相结合并利用。关于脱硫净度问题，因地制宜的根据后续用户净化后对焦炉煤气中HCN和H2S的含量不同，进而选择相应脱硫效率的脱硫工艺。

2.3转化工艺

焦炉煤气经过脱硫脱氰等净化工艺处理后,脱除了H2S、NH3、萘、苯、焦油,达到相关燃料用标准后,可以用作城市燃气和工业燃料,但要用作合成氨和甲醇的原料气,还必须经过烃类物质CnHm的转化处理,把焦炉煤气中的残余甲烷和高碳烃等烃类转化为H2+CO。同时还要把残余的COS、CS2、噻吩、硫醇、硫醚,否则后续转化催化剂就会中毒,因此还需要进一步精制净化。虽然传统法工艺通过设置多道的净化和精制设备,但大多采用干法催化与吸附,毒物不能回收利用,且消耗重金属作吸附剂,饱和后废弃而造成二次污染。为消除以上弊端,目前广泛采用催化转化法和非催化转化法两种工艺来制取原料合成气。

2.3.1催化转化法

焦炉煤气经焦化副产物回收和粗脱硫脱氰净化后,H2S含量在20mg/m3以下,有机硫含量0.4mg/m3,输送到气柜内经沉降缓冲,稳压后进入焦炉煤气压缩机中加压至2.5MPa,送入干法铁钼加氢高温精脱硫装置,在高温下进行有机硫水解及无机硫的脱除,将焦炉煤气中的总硫含量脱除至0.1mg/m3以下。脱硫后的高温焦炉煤气进入转化炉,进行催化部分氧化反应,把甲烷和高碳烃转化为H2+CO合成气,即可用于氨或甲醇的合成。

2.3.2非催化转化法

焦炉煤气经过初净化处理和副产品的回收被存储于气柜中，在毒物无要求的纯氧非催化化转化装置中放入煤气鼓风机，转化反应过程中需1400-1500℃的高温，使得焦炉煤气中的有机硫化物裂解成H2S，烃类化合物裂解为CO和H2，再经过DDS脱硫，脱除残余的H2S，再次生成吸收液，然后进行硫磺回收。将脱硫后的粗合成气再进一步的被压缩到5MPa在放入精脱硫装置，使粗合成气中的总硫脱达到0.1mg/m3以下，进而制得可用于天然气的精制合成气。