新型焦?fàn)t煤氣凈化工藝的開發(fā)及進展

田向農(nóng)

(北京中寰工程項目管理有限公司太原分公司，山西 太原 030024)

在焦炭市場發(fā)展過程中，對于我國焦炭供應(yīng)并不理想，所以我國開始獨立發(fā)展煉焦工藝。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，我國煉焦總量近幾年來正在不斷增長，而且已經(jīng)占據(jù)全世界總煉焦量的50%以上。但是，在煉焦過程中會產(chǎn)生大量污染物，嚴(yán)重的污染環(huán)境。

1 焦?fàn)t煤氣凈化技術(shù)現(xiàn)狀

1.1 焦?fàn)t煤氣的組成成分和凈化需求

在焦?fàn)t煤氣中含有氧氣、焦油、微量硫等雜質(zhì)。而焦?fàn)t煤氣在作工業(yè)原料進行使用時，這些雜質(zhì)會在一定程度上影響到催化劑的正常使用，導(dǎo)致催化劑不能夠發(fā)揮自身作用。通過對相關(guān)數(shù)據(jù)的研究發(fā)現(xiàn)，焦?fàn)t煤氣是一種合成原料，但是在這其中各種雜質(zhì)在后續(xù)轉(zhuǎn)化過程中會產(chǎn)生較大的毒害。而且在當(dāng)前催化劑的要求中，也對硫含量有著明確的要求。所以，不管是作為工業(yè)用途還是作為民用，除去焦?fàn)t煤氣中的各種雜質(zhì)，都是新型焦?fàn)t煤氣凈化工藝的重要內(nèi)容。

1.2 國內(nèi)現(xiàn)有焦?fàn)t煤氣凈化工藝

當(dāng)前，我國所使用的焦?fàn)t煤氣凈化工藝主要使用的濕法凈化。近些年來，國內(nèi)相關(guān)焦?fàn)t煤氣凈化工藝有不同裝置，在這其中包括脫硫、脫氰等裝置。一方面是為了減少雜質(zhì)對于裝置的影響，更重要的是為了減少對環(huán)境的污染。焦?fàn)t煤氣作為化工原料使用時，其凈化工藝主要是通過加濕然后再利用干法結(jié)合對其進行凈化，利用這樣的方法來減少后續(xù)催化劑的影響。

目前，我國焦?fàn)t煤氣脫硫工藝有TH、FRC ，這些不同的方法對于工藝流程和相應(yīng)裝置都有著不同的要求。在這其中使用最多的工藝就是AS法。焦?fàn)t煤氣自身不僅二氧化硫含量多，而且焦油、苯等含量也非常多，這樣就使得其凈化難度更大。焦?fàn)t煤氣凈化工藝分為傳統(tǒng)工藝和后來發(fā)展的全負(fù)壓工藝，通過對這兩種方法的比較能夠發(fā)現(xiàn)，全負(fù)壓工藝是利用相應(yīng)的機械設(shè)備來在工藝的最后流程對其進行負(fù)壓處理，讓整個流程的各個裝置都處在負(fù)壓情況下工作。

2 現(xiàn)有干法凈化工藝的缺陷

在焦?fàn)t煤氣中的二氧化硫處理比較容易，但是對其中形態(tài)較為復(fù)雜的有機硫不能夠及時的處理。所以，焦?fàn)t煤氣干法凈化中，就會將形態(tài)較為復(fù)雜的有機硫先進行處理，采取相應(yīng)技術(shù)將其轉(zhuǎn)化為硫化氫，然后再利用吸收劑來去除。我國現(xiàn)在的干法凈化工藝中，是將煤氣中所存在的有機硫利用催化劑進行加氫轉(zhuǎn)化，在450 ℃的高溫下轉(zhuǎn)化為硫化氫。而所使用到的固體吸收劑可以利用錳礦來作為原料，這種材料便宜而且性能較好，而干法凈化工藝所存在的缺陷，具體有：

第一，現(xiàn)有的干法凈化工藝并不完整，而且對于焦?fàn)t煤氣中所含有的一些雜質(zhì)不能夠有效去除；第二，凈化度無法得到保證，當(dāng)有機硫質(zhì)量濃度達到600 mg/m3時，對于有機硫的轉(zhuǎn)化率在93%左右，很難滿足甲醇合成的相關(guān)要求，對于一些形態(tài)非常復(fù)雜的有機硫其處理效果更差；第三，催化劑在低溫情況下的活性角度，而且在這其中容易結(jié)炭；第四，催化劑抗壓碎能力較差，而且堆積的密度過高。

在對具有高一氧化碳和二氧化碳濃度的焦?fàn)t煤氣進行處理時，干法凈化工藝會存在以下幾個問題：第一，如何能夠減少在反應(yīng)過程中所產(chǎn)生的甲烷現(xiàn)象。第二，如何能夠提高對不同復(fù)雜形態(tài)有機硫的轉(zhuǎn)換效率。第三，如果避免在分解一氧化碳過程中出現(xiàn)結(jié)炭現(xiàn)象。

通過焦?fàn)t煤氣來合成氣體，其中的轉(zhuǎn)化、合成等等技術(shù)都已經(jīng)較為成熟，那么所存在的問題就在于對煤氣的深度凈化，特別是在這其中所遇到的有機硫[1]。而所使用的大多數(shù)催化劑對于煤氣中各種雜質(zhì)的含量有著較高要求，而當(dāng)前焦?fàn)t煤氣凈化工藝只能夠?qū)⒘蚧锩摮揭欢ǚ秶鷥?nèi)，只能夠滿足一般系統(tǒng)的凈化要求。

3 新型干法凈化工藝的開發(fā)

3.1 新型干法凈化工藝

我國在焦?fàn)t煤氣凈化過程中，在干法工藝上存在兩種工藝，分別是傳統(tǒng)干法凈化和新型干法凈化。而傳統(tǒng)干法凈化就是利用鐵鉬催化劑，在450 ℃的溫度下，將有機硫轉(zhuǎn)化為硫化氫，然后再利用價格較低的吸收劑來去除硫化氫，以此來完成凈化。這樣的方法只能夠滿足一般系統(tǒng)的凈化要求，無法有效滿足甲醇生產(chǎn)對于脫硫的要求。因為在焦?fàn)t煤氣中有機硫的含量已經(jīng)達到600 mg/m3，而且硫的形態(tài)非常復(fù)雜，在這其中還包括很多其它不同的雜質(zhì)。如果是使用傳統(tǒng)的干法凈化工藝，很難將其凈化度達到化工利用的相關(guān)要求[2]。所以，就需要在這過程中將多種工藝有效結(jié)合，形成針對性的工藝技術(shù)，這樣才能夠解決多種不同化工利用的凈化需求。相關(guān)研究院已經(jīng)開始向工業(yè)化推廣兩種新型的干法凈化工藝，分別是二級加氫工藝和一級加氫工藝。而且某研究院還重點開發(fā)研究出適用于煤氣使用的催化劑，在催化劑研究過程中，引進更加先進的低溫活性組分，能夠很好的減少甲烷副反應(yīng)的出現(xiàn)，更好的提高其活性，保證催化劑的穩(wěn)定，讓催化劑能夠及時對焦?fàn)t煤氣中各種形態(tài)復(fù)雜的硫進行處理，讓其具備轉(zhuǎn)化加氫能力，與此同時也改變傳統(tǒng)催化劑中對于一氧化碳和二氧化碳的要求，能夠使用不同類型的焦?fàn)t煤氣凈化需求。

3.2 JT-1型加氫催化劑

這種類型的催化劑主要是適用于合成器、焦?fàn)t氣等為原料的加氫脫硫。對于合成氣中有較強的抗結(jié)碳能力，而且在這其中催化劑還能夠有效的轉(zhuǎn)化原料中所含有的微量氧，達到更好的凈化效果。

4 新型干法凈化工藝和催化劑性能評價

4.1 加氫催化劑脫硫試驗

在溫度350 ℃的情況下，通過使用JT-1型加氫催化劑進行試驗。試驗過程中所使用的是模擬焦?fàn)t氣，在這其中含有相應(yīng)成分的有機硫。在完成反應(yīng)后發(fā)現(xiàn)在氣體中沒有乙烯、丙烯等等雜質(zhì)，說明JT-1型加氫催化劑具有很好的凈化能力，能夠更好地對多復(fù)雜形態(tài)的有機硫進行處理。但是也因為在這其中受到脫硫平衡的限制，所以一些含有噻吩類有機硫就很難去除。

4.2 加氫催化劑串粗脫硫試驗

在焦?fàn)t煤氣中含有的有機硫要遠遠的大于規(guī)定范圍，所以為了能夠更好的保證對有機硫的處理，就應(yīng)該在這其中對于焦?fàn)t煤氣進行進一步處理。利用JT-8型加氫催化劑，在350 ℃的溫度下，對其進行試驗?zāi)軌虬l(fā)現(xiàn)并沒有檢出乙烯、丙烯等等雜質(zhì)，能夠?qū)⒂袡C硫的加氫轉(zhuǎn)化率達到97%以上，這樣能夠更好的滿足后續(xù)深度凈化需求。

4.3 丙級加氫催化劑串聯(lián)試驗

在350 ℃的溫度下，對其進行原粒度催化劑工藝試驗，利用JT-8型加氫催化劑和JT-1型加氫催化劑，能夠發(fā)現(xiàn)并沒有檢出乙烯和丙烯等等雜質(zhì)，而且有機硫的凈化處理率達到99%，這樣就說明丙級加氫催化劑對于焦?fàn)t煤氣有著很好的轉(zhuǎn)化能力。

5 結(jié)語

焦?fàn)t煤氣如果是利用蒸汽機來進行轉(zhuǎn)化，過程中存在著很多的雜質(zhì)，而必須要將這些雜質(zhì)控制在合理的范圍內(nèi)。所以，就需要降低焦?fàn)t煤氣中的有機硫、焦油等等雜質(zhì)，這才是凈化工作的核心內(nèi)容，在這其中使用干法凈化技術(shù)在整個焦?fàn)t煤氣凈化工藝中有著非常重要的意義，而且也是重要手段，能夠保證其凈化工作質(zhì)量。通過開發(fā)新型干法凈化工藝，就能夠解決在不同情況下的轉(zhuǎn)化效率，以及還能夠和相關(guān)工藝進行結(jié)合，更好的保證其凈化度，與此同時，也能夠適用于工業(yè)應(yīng)用，更好地滿足甲醇生產(chǎn)的凈化需求。