田向农
(北京中寰工程项目管理有限公司太原分公司,山西 太原 030024)
在焦炭市场发展过程中,对于我国焦炭供应并不理想,所以我国开始独立发展炼焦工艺。根据相关数据显示,我国炼焦总量近几年来正在不断增长,而且已经占据全世界总炼焦量的50%以上。但是,在炼焦过程中会产生大量污染物,严重的污染环境。
在焦炉煤气中含有氧气、焦油、微量硫等杂质。而焦炉煤气在作工业原料进行使用时,这些杂质会在一定程度上影响到催化剂的正常使用,导致催化剂不能够发挥自身作用。通过对相关数据的研究发现,焦炉煤气是一种合成原料,但是在这其中各种杂质在后续转化过程中会产生较大的毒害。而且在当前催化剂的要求中,也对硫含量有着明确的要求。所以,不管是作为工业用途还是作为民用,除去焦炉煤气中的各种杂质,都是新型焦炉煤气净化工艺的重要内容。
当前,我国所使用的焦炉煤气净化工艺主要使用的湿法净化。近些年来,国内相关焦炉煤气净化工艺有不同装置,在这其中包括脱硫、脱氰等装置。一方面是为了减少杂质对于装置的影响,更重要的是为了减少对环境的污染。焦炉煤气作为化工原料使用时,其净化工艺主要是通过加湿然后再利用干法结合对其进行净化,利用这样的方法来减少后续催化剂的影响。
目前,我国焦炉煤气脱硫工艺有TH、FRC ,这些不同的方法对于工艺流程和相应装置都有着不同的要求。在这其中使用最多的工艺就是AS法。焦炉煤气自身不仅二氧化硫含量多,而且焦油、苯等含量也非常多,这样就使得其净化难度更大。焦炉煤气净化工艺分为传统工艺和后来发展的全负压工艺,通过对这两种方法的比较能够发现,全负压工艺是利用相应的机械设备来在工艺的最后流程对其进行负压处理,让整个流程的各个装置都处在负压情况下工作。
在焦炉煤气中的二氧化硫处理比较容易,但是对其中形态较为复杂的有机硫不能够及时的处理。所以,焦炉煤气干法净化中,就会将形态较为复杂的有机硫先进行处理,采取相应技术将其转化为硫化氢,然后再利用吸收剂来去除。我国现在的干法净化工艺中,是将煤气中所存在的有机硫利用催化剂进行加氢转化,在450 ℃的高温下转化为硫化氢。而所使用到的固体吸收剂可以利用锰矿来作为原料,这种材料便宜而且性能较好,而干法净化工艺所存在的缺陷,具体有:
第一,现有的干法净化工艺并不完整,而且对于焦炉煤气中所含有的一些杂质不能够有效去除;第二,净化度无法得到保证,当有机硫质量浓度达到600 mg/m3时,对于有机硫的转化率在93%左右,很难满足甲醇合成的相关要求,对于一些形态非常复杂的有机硫其处理效果更差;第三,催化剂在低温情况下的活性角度,而且在这其中容易结炭;第四,催化剂抗压碎能力较差,而且堆积的密度过高。
在对具有高一氧化碳和二氧化碳浓度的焦炉煤气进行处理时,干法净化工艺会存在以下几个问题:第一,如何能够减少在反应过程中所产生的甲烷现象。第二,如何能够提高对不同复杂形态有机硫的转换效率。第三,如果避免在分解一氧化碳过程中出现结炭现象。
通过焦炉煤气来合成气体,其中的转化、合成等等技术都已经较为成熟,那么所存在的问题就在于对煤气的深度净化,特别是在这其中所遇到的有机硫[1]。而所使用的大多数催化剂对于煤气中各种杂质的含量有着较高要求,而当前焦炉煤气净化工艺只能够将硫化物脱除到一定范围内,只能够满足一般系统的净化要求。
我国在焦炉煤气净化过程中,在干法工艺上存在两种工艺,分别是传统干法净化和新型干法净化。而传统干法净化就是利用铁钼催化剂,在450 ℃的温度下,将有机硫转化为硫化氢,然后再利用价格较低的吸收剂来去除硫化氢,以此来完成净化。这样的方法只能够满足一般系统的净化要求,无法有效满足甲醇生产对于脱硫的要求。因为在焦炉煤气中有机硫的含量已经达到600 mg/m3,而且硫的形态非常复杂,在这其中还包括很多其它不同的杂质。如果是使用传统的干法净化工艺,很难将其净化度达到化工利用的相关要求[2]。所以,就需要在这过程中将多种工艺有效结合,形成针对性的工艺技术,这样才能够解决多种不同化工利用的净化需求。相关研究院已经开始向工业化推广两种新型的干法净化工艺,分别是二级加氢工艺和一级加氢工艺。而且某研究院还重点开发研究出适用于煤气使用的催化剂,在催化剂研究过程中,引进更加先进的低温活性组分,能够很好的减少甲烷副反应的出现,更好的提高其活性,保证催化剂的稳定,让催化剂能够及时对焦炉煤气中各种形态复杂的硫进行处理,让其具备转化加氢能力,与此同时也改变传统催化剂中对于一氧化碳和二氧化碳的要求,能够使用不同类型的焦炉煤气净化需求。
这种类型的催化剂主要是适用于合成器、焦炉气等为原料的加氢脱硫。对于合成气中有较强的抗结碳能力,而且在这其中催化剂还能够有效的转化原料中所含有的微量氧,达到更好的净化效果。
在温度350 ℃的情况下,通过使用JT-1型加氢催化剂进行试验。试验过程中所使用的是模拟焦炉气,在这其中含有相应成分的有机硫。在完成反应后发现在气体中没有乙烯、丙烯等等杂质,说明JT-1型加氢催化剂具有很好的净化能力,能够更好地对多复杂形态的有机硫进行处理。但是也因为在这其中受到脱硫平衡的限制,所以一些含有噻吩类有机硫就很难去除。
在焦炉煤气中含有的有机硫要远远的大于规定范围,所以为了能够更好的保证对有机硫的处理,就应该在这其中对于焦炉煤气进行进一步处理。利用JT-8型加氢催化剂,在350 ℃的温度下,对其进行试验能够发现并没有检出乙烯、丙烯等等杂质,能够将有机硫的加氢转化率达到97%以上,这样能够更好的满足后续深度净化需求。
在350 ℃的温度下,对其进行原粒度催化剂工艺试验,利用JT-8型加氢催化剂和JT-1型加氢催化剂,能够发现并没有检出乙烯和丙烯等等杂质,而且有机硫的净化处理率达到99%,这样就说明丙级加氢催化剂对于焦炉煤气有着很好的转化能力。
焦炉煤气如果是利用蒸汽机来进行转化,过程中存在着很多的杂质,而必须要将这些杂质控制在合理的范围内。所以,就需要降低焦炉煤气中的有机硫、焦油等等杂质,这才是净化工作的核心内容,在这其中使用干法净化技术在整个焦炉煤气净化工艺中有着非常重要的意义,而且也是重要手段,能够保证其净化工作质量。通过开发新型干法净化工艺,就能够解决在不同情况下的转化效率,以及还能够和相关工艺进行结合,更好的保证其净化度,与此同时,也能够适用于工业应用,更好地满足甲醇生产的净化需求。