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焦炉气制甲醇原料气净化工艺分析

作者:未知

  摘 要:焦炉气是一种炼焦副产品,主要成分为氢气和一氧化碳,虽然能够通过燃烧放热带来一定的经济效益,但需要配套进行管网建设,甚至还会带来严重的环境污染威胁,探寻其他回收利用方案,具有极高的社会价值。本文主要围绕着焦炉气制甲醇这一方案,深入分析了其中的重要初始环节,即原料气净化工艺,通过实际数据,提出了一些改进意见,观点仅供参考。
  关键词:焦炉气 甲醇 脱硫 净化 工艺分析
  随着国家基础经济建设的稳步发展,我国对焦炭、甲醇等资源的需求量日益增加,而焦炉气属于炼焦副产物,其成分原子组成比与甲醇原子组成比相近,将其转化为甲醇,必将带来极大的经济及社会效益,目前,我国已探明了详细的工艺,并已开发出了相应的设备。然而焦炉气成分中同样含有一系列有机硫及其他杂质,如果不经过有效处理,会给后续工艺带来极大的危害。本文深入探究了焦炉气制甲醇原料气净化工艺。
  一、焦炉气净化工艺简介
  1.脱硫净化
  1.1湿法脱硫
  该脱硫工艺主要针对于无机硫、极少部分的有机硫,以及部分氰化物,其工艺步骤包括冷却、电捕、分离、水涤等。通过湿法脱硫,不仅能有效减少无机硫及氰化物对转化装置的腐蚀,经过初步净化后,如果将原料气用作燃烧发热,产物对环境的污染也能大幅下降,最重要的是,经过湿法脱硫,能够回收大量的焦油、氨等具备经济价值的化工产品。一般而言,经过此工艺,
  最常用的湿法脱硫工艺为NHD溶剂加压处理,仅需在常温下,保持2.55MPa系统压力,即可有效降低混合气体中总硫含量。且吸收硫化物等杂质的NHD溶液可以通过加热、降压、蒸汽热再生等环节进行硫磺回收。
  1.2干法脱硫
  表1 焦炉气成分在NHD溶剂中的溶解度
  从上表中不难看出,经过NHD溶剂处理后,混合气体中还包含有大量的COS,因此还应进行干法脱硫。目前实验可行的干法脱硫包括吸收法、热解法以及应用较为广泛的水解法和加氢转化法。水解法虽然具备反应温度低的优点,但目前的催化剂对噻吩、硫醚等其他硫化物的敏感度不高,难以适应焦炉气制甲醇的要求,因而现阶段还是以加氢转化法为主要工艺。
  加氢转化法主要分为三个步骤:第一步,有机硫加氢,在催化剂的作用下,生成H2S;第二步,以铁-锰脱硫剂脱除H2S;第三步,以中温氧化锌脱除总硫。
  该工艺的意义不仅在于脱除了有机硫,同时还通过加氢,调节了混合气体中的碳氢比,并对烯烃等不利于转化正常发生的杂质进行了饱和。与此同时,焦炉煤气中还存在着部分油类、苯及焦油,加入氢后,会出现裂解、饱和、析出,从而保证混合气体的纯度。
  2.氯及羟基金属的脱除
  焦炉煤气中的氯离子是导致催化剂活性降低的主要因素,虽然其含量较低,但对催化剂的综合危害甚至要超过总硫,还可能腐蚀设备管道。同时,氯离子的迁移性直接导致其可能引发全床性的催化剂中毒。而羟基金属(主要是铁系、镍系羟基金属)也会与催化剂发生不可逆转的反应,导致催化剂失去活性。因此,需要通过脱氯剂、羟基金属吸附剂来将这类杂质。
  二、焦炉气净化工艺的发展方向
  1.长时间运行下,净化装置的常规问题分析
  首先,加氢催化剂的使用寿命一般非常有效,不超过1年,难以满足长时间无人控制下运行的要求;其次,二级加氢出口可能生成COS;再次,中温催化剂可能导致RSH和COS的生成。
  2.改进方法分析
  首先,在加氢深度脱硫之前,有必要设置耐硫除氧环节。可以选用的耐硫除氧剂,以湖北某研究院研制的DJ-1为代表,不仅能严格限制加氢环节的环境氧含量,保护催化剂,还能使还原态脱硫剂工作在稳定状态。
  其次,可以设置防放硫副生产线。通过设置一条联通脱硫剂出口和氧化锌入口的浮现,可以有效解决放硫反应问题。
  再次,还应该深入研究催化剂,并探寻其他有价值的脱硫工艺。如上文提及的水解工艺,如果能在深度净化前,有效去除混合气体中的噻吩等有机硫,其实用性更优于加氢脱硫,是一条值得探究的路线。
  结束语:
  焦炉气制备甲醇既满足了当前对燃气环境污染的控制需求,又满足了社会发展对工业原料甲醇的需求,是一项利国利民的事业,然而其起步较晚,面对其中的重难点工艺,如原料气净化、烷烃转化等,还是存在着诸多不足。本文主要分析了现阶段原料气净化的重要工艺,进而指出了其中可能出现的问题,就其发展方向、解决措施给出了些许参考意见。
  参考文献:
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论文来源:《中国化工贸易》 2014年8期
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