煤气净化工艺的应用与发展

蔡庄红(河南化工职业学院 河南 郑州450042)

现阶段，我国经济的迅猛发展，社会的飞速进步，随之，我国的炼焦行业也取得了巨大的发展，我国是炼焦的大国，我国焦炭的总产量逐年不断增加。虽然，炼焦产业带来了可观的经济效益，但是，由于焦炉煤气经常在没有被利用的情况下就被放空，因此，带来了十分严重的资源浪费与环境污染。面对这样的状况，煤气净化工艺应运而生。人们经过不懈的探索与实践，所得出的主要的解决方法是将焦炉煤气转换成甲醇，我们都知道，甲醇既是一种化工的原料，同时也是一种清洁的燃料。在众多的甲醇合成方案中，经济环境效益良好的主要两种，它们分别是：焦化(焦炉气)联醇，化肥(合成氨)联醇，焦炉煤气与煤为原料相比，具有极大的优越性，具体表现为，成本低廉，资源丰富，装置投资成本低廉。

一、焦炉煤气净化工艺的现状

1.焦炉煤气的组成

焦炉煤气中含有众多的杂质，它们分别是硫，烯烃，氧气，焦油，萘，氰化氢，氨，苯，等等。作为一种化工原料，焦炉煤气在应用的时候，在后续的化工工艺中，焦炉煤气中所含有的杂质会对其后续工艺中的催化剂产生严重的毒害。这种毒害的结果会造成催化剂部分失活，甚至全部失活。对现代高效合成的催化剂来说，其中合成气中的硫含量有一定的标准。在进入蒸汽转化催化剂之前，焦炉煤气所含有的烯烃等杂质总含量也有一定的标准。其实，焦炉煤气无论是在作为工业原料的使用中，还是在作为民用燃料的使用中，将焦炉煤气中所含有的诸多杂质，例如，硫、烯烃、焦油、萘、氰化氢、氨、苯等有效脱除出去，是整个焦炉煤气的有效利用的关键之所在。

2.我国的现有的焦炉煤气净化工艺

现阶段，我国所采用的焦炉煤气净化工艺主要是湿法净化。目前，我国所采用的焦炉煤气净化设计工艺中都设置了湿法净化装置，例如，脱硫，脱氰等。采用这样的做法，不仅能够使硫化氢和氰化氢对后续装置的腐蚀得到有效减轻，而且能够使焦炉煤气作为燃料气时对大气所造成的污染得到有效减轻。

二、我国现有的干法净化工艺存在的缺陷

在焦炉煤气中，其中所含有的硫化氢的脱除是比较容易的，而有机硫的形态比较复杂，相对而言，焦炉煤气中的有机硫是难以脱除的。为了使焦炉煤气中的有机硫得以有效脱除，在焦炉煤气干法净化工艺中，我们首先需要采用催化加氢的方法，将其中所含有形态较为复杂的有机硫转化为硫化氢，之后再利用固体吸收剂使其得以脱除。在我国当前的焦炉煤气的干法净化工艺中，我们所选择的催化剂一般是钴钼加氢催化剂，固体吸收剂主要是锰矿，或者是氧化锌脱硫剂。我国当前的焦炉煤气的干法净化工艺所存在的缺陷，具体表现为：

第一，我国的焦炉煤气干法净化工艺不是完整意义上的净化工艺，存在着一些缺陷与漏洞。第二，我们都知道焦炉煤气中含有众多的杂质成分，但我们对其中一些杂质的脱除研究存在很大的空白，有待于进一步提高。第三，现阶段的煤气净化工艺所达到的净化程度十分差，很多时候不能达到甲醇合成催化剂所要求的标准，尤其表现为，对对形态复杂的有机硫的加氢转化能力更差。第四，催化剂方面，催化剂的低温活性能力很差，操作弹性特别小，在操作过程中极容易超过温度，极容易结炭。第五，固体吸收剂方面，固体吸收剂在硫容方面比较低，而在用两方面则很大。

三、新型煤气净化工艺的开发与应用

1.真空碳酸钾脱硫工艺

真空碳酸钾法脱硫工艺是一种典型的湿式吸收法，和喷淋式饱和器生产硫铵具有一致性，煤气在经洗苯之后会进入到脱硫塔的下段，经过贫油的喷洒，煤气中CO2、HCN与H2S被吸收[1]。

为了降低H2S的含量，多会在脱硫塔中安装NaOH溶液洗涤段，脱硫完成后的净煤气可以直接使用，而经过脱硫塔制出的富液会进入循环槽中，发生分解反应，再生后的贫液经过冷却处理后会进入到脱硫塔中，塔顶的酸性气体则会进入冷凝冷却器，经过分离处理后将酸性气体送入至硫回收工段之中[2]。

这一工艺反应温度为67到72℃，再生系统与脱硫装置能够在低压低温的环境下运行，对设备的要求并不高，因此，该种工艺有着成本低廉的优势。在煤气净化效果方面，该种措施可以取得良好的反应效果，脱硫效率能够达到95%，脱氰效率可以达到80%，由于增加了溶液洗涤段，又能够在一定程度上降低H2S的含量，因此，也开始得到了广泛的使用。

2.HPF法脱硫工艺

HPF法脱硫工艺是一种典型的湿式催化氧化法脱硫工艺，是建立在传统PDS脱硫工艺的基础上，该种工艺使用硫酸亚铁、PDS与苯二酚复合催化剂，煤气中的各种酸性成分会与氨发生反应，转化成为硫氰化铵等酸性铵盐，再在氧化作用下形成硫，该种脱硫方式能够将脱硫效率提升到99%[3]。

3.湿式吸收法

湿式吸收法工艺包括AS循环洗涤法、真空碳酸盐法、代亚毛克斯法、萨尔费班法等等，其中最为典型的工艺就是氨-硫化氢循环洗涤法，脱硫效率能够达到95%，但是在反应的过程中会产生大量的酸性气体，为了防止二次污染的发生，就需要采取适当的措施来处理酸性气体[4]。

4.转化工艺

煤气在完成净化处理之后，脱出其中的苯、焦油、H2S、NH3并达到相关标准后，就可以将其用在工业燃料与城市燃气中，但是要将其作为合成甲醇与氨的原料，还需要经过烃类物质的转化与处理，还需要将参与的硫醇、硫醚等物质脱除才能够进行二次使用，在转化方法上，现在常用的转化方法是催化转化法与非催化转化法[5]。

西北化工研究院所开发的新型干法净化工艺最早应用于河北的建滔焦化有限公司，在运行期间，达到了工艺的设计要求，取得了相应的经济效益。在此之后，山东的盛隆焦化有限公司，陕西黑猫焦化有限公司等，也纷纷采用了新型的干法净化工艺。这些企业的实践结果表明，新型干法净化工艺安全可靠，能够达到其相应的工艺设计要求指标。

新型的煤气净化工艺具有极大的优越性，新型煤气净化工艺的应用与发展使得在复杂气氛下高含量且形态复杂的有机硫的高效加氢转化和其后的吸收净化得到了有效的解决，而且使其工艺实现了合理的匹配。因此，我们总结为：从小的方面说，新型煤气净化工艺相应的装置安全可靠，不仅稳定性极高，而且十分高效，同时能够保证很长周期内的通畅运行[5-6]。从大的方面说，焦炉煤气资源的最大化利用,符合我国建设节约型社会，实现可持续发展的大趋势。

[1]张巨水.焦化厂焦炉煤气脱硫脱氰工艺的选择[J].煤化工.1999(04).

[2]张炳玉，金蝶翔.焦炉煤气净化工艺评述[J].包钢科技.2001(02)

[3]吴声彪，肖波，左娜，江建方，杨家宽.焦炉煤气净化技术现状及探讨[J].有色金属.2003(04).

[4]周晓奇.新型焦炉煤气净化工艺的开发及进展[J].化肥设计.2008(01).

[5]张军明,李保兰,孟示阳.横管初冷器洗萘工艺改进浅析[J].化学工程与装备.2009(10).

[6]孙中良,宋玉国,赵志刚.焦油氨水分离槽焦油排出系统的改进[J].煤化工.2009(05).