新型焦爐煤氣凈化工藝的開發(fā)及進展

李斌

摘 要：在目前的焦爐煤氣凈化工藝中還存在一定的問題與技術(shù)缺陷，因此對新型焦爐煤氣凈化工藝進行開發(fā)具備十分重要的價值與意義。綜上所述，本文將對新型焦爐媒體凈化工藝的開發(fā)與進展進行分析，分析并評價新型焦爐煤氣凈化工藝的優(yōu)勢，從而確保其工藝裝置可以獲得更加高效、穩(wěn)定、安全的運行。

關(guān)鍵詞：新型；焦爐媒體；凈化工藝；開發(fā)與進展

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.15.058

0 前言

我國作為煉焦大國之一，近幾年來國際焦炭市場供不應(yīng)求，從而促進我國煉焦行業(yè)獲得迅猛發(fā)展。焦爐煤氣如果沒有經(jīng)過有效處理而直接排放到空氣中，不僅會形成嚴重的資源浪費，同時也會對大氣環(huán)境產(chǎn)生嚴重污染。因此將焦爐媒體進行轉(zhuǎn)換，使其成為化工原料或清潔燃料，已然成為社會乃至國際的熱點研究問題。

1 焦爐煤氣現(xiàn)行凈化工藝存在的缺陷與問題

焦爐煤氣中含有，這種物質(zhì)較為容易被脫除，利用濕法脫硫工藝后，含量高達200-600，同時無法徹底脫除形態(tài)較為復(fù)雜的有機硫物質(zhì)。因此使用干法凈化工藝處理焦爐煤氣的過程中，應(yīng)首先利用催化加氫的處理方式，對形態(tài)十分復(fù)雜的有機硫進行處理，使其轉(zhuǎn)化為硫化氫，之后利用固體吸收劑使其徹底脫除。但我國目前使用的焦爐煤氣干法凈化工藝中，通常會使用鐵鉬催化劑完成有機硫的加氫轉(zhuǎn)化，處于350～450℃溫度條件下，可以使有機硫加氫轉(zhuǎn)化成硫化氫。使用固體吸收劑可節(jié)省成本，還可以使用硫容性較低的錳礦，同時還可以采用價格較高與硫容較高的氧化鋅脫硫劑。

目前我國凈化工藝存在的主要缺陷為：第一，凈化工藝不完整，同時缺乏對焦爐煤氣中其他雜質(zhì)脫除的相關(guān)研究。第二，凈化性很低。主要表現(xiàn)為，處理含有機硫200-600的焦爐煤氣進行凈化過程中[1]，有機硫的整體轉(zhuǎn)化率僅為93%-95%，從而造成出口的硫指標無法充分滿足甲醇合成催化劑的需求。另外，對于形態(tài)更加復(fù)雜的有機硫加氫轉(zhuǎn)化來說，其轉(zhuǎn)換效果更加令人失望。第三，催化劑不具備良好的低溫活性，使用過程的溫度會達到350-450℃，操作不具備較高彈性，很容易發(fā)生溫度超高現(xiàn)象，用量消耗很大。第四，催化劑堆積密度較高，抗壓碎強度低，很容易出現(xiàn)粉化問題。

目前對于焦爐煤氣制合成氣，或是轉(zhuǎn)化、變換等相關(guān)技術(shù)的研究較為成熟，但遇到的主要難題就是焦爐煤氣的深度凈化，尤其對于形態(tài)更加復(fù)雜的有機硫、不飽和烴等相關(guān)雜質(zhì)的深度凈化來說，因此應(yīng)將開發(fā)重點置于這幾個部分。

2 新型焦爐煤氣凈化工藝的開發(fā)策略

目前我國建設(shè)了多個焦爐煤氣制甲醇項目，主要采用了凈化工藝為傳統(tǒng)干法凈化工藝與新型干法凈化工藝。

在傳統(tǒng)干法凈化工藝的應(yīng)用過程中，會使用鐵鉬催化劑，經(jīng)過350～450℃溫度條件處理后，可以使有機硫加氫轉(zhuǎn)化成硫化氫，之后使用成本較低，同時硫容較低的固體吸收劑使其中的硫化氫被脫除，從而達成一定的計劃效果。脫除后的精度總硫含量小于[2]，只能部分滿足合成氨系統(tǒng)的凈化需求，無法充分滿足甲醇生產(chǎn)對脫硫精度提出的要求。

在焦爐煤氣中會含有很多有機硫，含量可達到200-600，與此同時，硫具備十分復(fù)雜的形態(tài)，其中會含有不飽和烴等各種雜質(zhì)，如果持續(xù)使用傳統(tǒng)的干法凈化工藝，無法達到良好的凈化效果，凈化的程度也無法充分滿足焦爐煤氣進一步獲得化工高效利用的需求。因此，應(yīng)共同開發(fā)加氫催化劑、加氫凈化機、凈化工藝，才能使凈化工藝與技術(shù)更具集成性、針對性，充分滿足不同來源焦爐煤氣化工利用凈化需求。通過反復(fù)的研究與實驗，目前開發(fā)了兩種新型凈化工藝：第一，二級加氫工藝。一級加氫+粗脫+二級加氫+精脫。第二，一級加氫工藝。一級加氫+粗吸收+精吸收。

在制備催化劑的過程中，使用了新型的低溫活性組分，從而對甲烷化副反應(yīng)形成有效抑制，同時融合溶膠、凝膠與有機擴孔法，將其作為制備的主要載體，使用沉積、沉淀與浸漬互相結(jié)合的方法，之后采用活性組分的方式完成預(yù)處理，從而加強活性組分的分散程度，增強加氫轉(zhuǎn)化催化劑的活性與穩(wěn)定性，使其可以對焦爐煤氣中硫形態(tài)復(fù)雜硫醇、硫醚與噻吩等有機硫、烯烴等雜質(zhì)產(chǎn)生更加有效的氫轉(zhuǎn)化效果，同時還可以對甲烷化副反應(yīng)產(chǎn)生良好的抑制效果，突破傳統(tǒng)凈化工藝中的局限，加強不同來源焦爐煤氣的凈化深度，尤其對于焦爐煤氣中形態(tài)十分復(fù)雜的硫醇、硫醚與噻吩等有機硫物質(zhì)來說，其具備更強的加氫轉(zhuǎn)化能力。通過采用新型的干法凈化工藝，可對焦爐煤氣形成加氫轉(zhuǎn)化處理與吸收，從而降低硫含量，充分滿足合成催化劑的凈化需求。

研發(fā)之后定型為新型的催化劑，可以將其應(yīng)用在原料為水煤氣、合成氣、焦爐氣等物質(zhì)的氨廠、甲醇廠等原料氣的加氫脫硫處理中。這種新型的催化劑還可以對合成氣或水煤氣中二氧化碳、一氧化碳起到良好的抗結(jié)碳效果。使用催化劑還可以將原料氣中的有機硫化物、烯烴與微量的氧氣進行同時轉(zhuǎn)化。對于水煤氣方面，可以使有機硫物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率超過98%[3]，烯烴的加氫轉(zhuǎn)化率可以超過90%。對于JT-8型焦爐氣加氫轉(zhuǎn)化催化劑來說，其可以應(yīng)用在一氧化碳不超過10%、烯烴含量約為5%的焦爐氣中，從而形成加氫轉(zhuǎn)化脫除有機硫過程。

3 結(jié)語

必須加強焦爐煤氣中硫、烯烴、焦油、氰化氫等雜質(zhì)的脫除效果，才能促進焦爐煤氣獲得更好的化工利用效果，與此同時，對干法凈化工藝進行深入研究與開發(fā)，也可以進一步加強焦爐煤氣的凈化深度。通過開發(fā)新型干法凈化工藝，可以使復(fù)雜氣氛條件下的高含量、形態(tài)復(fù)雜有機硫高效加氫轉(zhuǎn)化與之后的吸收凈化相關(guān)問題、缺陷獲得有效解決，同時加強各個工藝的配合與使用效果。

參考文獻：

[1]趙貴清，謝紹瑋，徐世彪，王世剛，王昌文，彭寧寧，妥建德.高爐噴吹焦爐煤氣技術(shù)發(fā)展及應(yīng)用前景分析[J].甘肅冶金，2019，41（01）：18-21.

[2]李曉飛，劉彥.焦爐煤氣濕法脫硫工藝及進展[J].煤炭與化工，2018，41（02）：26-28+31.

[3]郭玉峰，蔣曉娟.焦爐氣凈化中的有機硫加氫工藝應(yīng)用技術(shù)[J].山西化工，2017，37（03）：52-55.