張福軍

(山西焦煤集團(tuán)五麟煤焦開(kāi)發(fā)有限責(zé)任公司，山西 汾陽(yáng) 032200)

0 引言

隨著鋼鐵行業(yè)的迅速發(fā)展，需要更多的焦炭才能促進(jìn)鋼鐵行業(yè)的持續(xù)發(fā)展，但是在生產(chǎn)焦炭的過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生大量的焦?fàn)t煤氣。為了經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展和資源的充分利用，用焦?fàn)t煤氣生產(chǎn)甲醇的過(guò)程中存在一些問(wèn)題，無(wú)法有效地完成焦?fàn)t煤氣的脫硫，導(dǎo)致生產(chǎn)出來(lái)的甲醇不純。有時(shí)直接把焦?fàn)t煤氣排向空中，無(wú)法實(shí)現(xiàn)資源的充分利用，造成很嚴(yán)重的環(huán)境污染問(wèn)題。

1 在焦?fàn)t煤氣制甲醇中使用精脫硫工藝

在使用焦?fàn)t煤氣制甲醇時(shí)，由于焦?fàn)t煤氣中存在大量的硫化物，要想獲得純凈的甲醇，必須在生產(chǎn)甲醇的過(guò)程中使用精脫硫工藝進(jìn)行脫硫處理。將焦?fàn)t煤氣進(jìn)行脫硫處理，一方面可以對(duì)焦?fàn)t煤氣進(jìn)行處理，避免因直接排放焦?fàn)t煤氣而造成空氣污染。另一方面，可以實(shí)現(xiàn)資源的充分利用，在制造甲醇的過(guò)程中，可以生產(chǎn)出其他有用的化學(xué)物質(zhì)，實(shí)現(xiàn)資源的充分利用。

2 焦?fàn)t煤氣制甲醇的流程介紹

為生產(chǎn)焦炭而產(chǎn)生的焦?fàn)t煤氣首先要對(duì)其進(jìn)行濕法脫硫，再將經(jīng)過(guò)濕法脫硫后的焦?fàn)t煤氣通入到3臺(tái)往復(fù)式壓縮機(jī)進(jìn)行壓縮，將壓強(qiáng)改變?yōu)?.1 MPa，溫度變?yōu)?0℃，之后再將處理后的焦?fàn)t煤氣送往精脫硫階段。首先將處理后的焦?fàn)t煤氣通入過(guò)濾器，再通入到預(yù)脫硫槽，然后輸送到初預(yù)熱器，對(duì)焦?fàn)t煤氣進(jìn)行加熱，加熱之后，再將處理后的焦?fàn)t煤氣通入兩級(jí)鐵鉬加氫轉(zhuǎn)化器，將硫化物轉(zhuǎn)變成H2S，將反應(yīng)完的氣體輸送到盛有鐵錳脫硫劑和氧化鋅的容器中，讓氣體與鐵錳脫硫劑和氧化鋅進(jìn)行反應(yīng)，降低氣體中含有的硫化物，然后將處理后的氣體輸送到轉(zhuǎn)化系統(tǒng)，在轉(zhuǎn)化系統(tǒng)中通入蒸汽，再使用預(yù)熱器預(yù)熱爐對(duì)混合氣體進(jìn)行加熱，轉(zhuǎn)送到轉(zhuǎn)化爐頂端，通入空氣中的氧氣，讓混合氣體與空氣中的氧氣進(jìn)行燃燒作用，產(chǎn)生足夠的熱量來(lái)為甲烷的轉(zhuǎn)換提供熱量，經(jīng)燃燒后的混合氣體輸送到含有催化劑的反應(yīng)室里，讓混合氣體產(chǎn)生甲烷，在氣體的輸出口處要注重對(duì)溫度的控制，有效地降低混合氣體中甲烷的體積分?jǐn)?shù)。輸出的氣體再輸送到廢熱鍋爐、預(yù)熱器等一系列的脫硫裝置中，來(lái)吸收混合氣體中硫化物的含量，從而提高生產(chǎn)出來(lái)的甲醇的純度。

3 焦?fàn)t煤氣在進(jìn)行凈化時(shí)的工藝

3.1 焦?fàn)t煤氣凈化時(shí)需要達(dá)到的效果

焦炭產(chǎn)生的焦?fàn)t煤氣含有大量的雜質(zhì)，并且凈化的難度很大，如果焦?fàn)t煤氣不進(jìn)行脫硫處理，將會(huì)造成資源的浪費(fèi)，污染環(huán)境。要提高焦?fàn)t煤氣的使用價(jià)值，必須對(duì)影響焦?fàn)t煤氣進(jìn)行甲醇轉(zhuǎn)換的各種硫化物和不飽和烯烴、焦油等物質(zhì)進(jìn)行處理，從而達(dá)到凈化甲醇的效果。

在對(duì)焦?fàn)t煤氣進(jìn)行脫硫處理時(shí)，因?yàn)槠渲泻袔追N擁有很強(qiáng)的化學(xué)穩(wěn)定性的有機(jī)硫，使用濕法脫硫不能有效地清除這些有機(jī)硫，所以就要采用其他方法來(lái)進(jìn)行有機(jī)硫的清除，即干法脫硫。

3.2 焦?fàn)t煤氣脫硫的過(guò)程

首先要采用濕法脫硫來(lái)對(duì)焦?fàn)t煤氣進(jìn)行預(yù)處理，以減少焦?fàn)t煤氣中硫的含量，這樣可以避免加氫轉(zhuǎn)化脫硫劑與各種有機(jī)硫化物進(jìn)行結(jié)合，降低加氫轉(zhuǎn)化脫硫劑的活性。通過(guò)使用干法加氫轉(zhuǎn)化方法來(lái)實(shí)施精脫硫。在生產(chǎn)甲醇的過(guò)程中，濕法脫硫法與干法脫硫法雙管齊下，共同完成焦?fàn)t煤氣的脫硫過(guò)程，達(dá)到凈化甲醇的目的。

對(duì)焦?fàn)t煤氣進(jìn)行濕法脫硫時(shí)，有效地降低了焦?fàn)t煤氣中硫的含量，然后采用干法脫硫。干法脫硫法在除硫的過(guò)程中可以使用多種方法來(lái)達(dá)到脫硫的目的，主要有水解法和加氫轉(zhuǎn)化法。

在對(duì)焦?fàn)t煤氣采用干法除硫中的水解法進(jìn)行除硫時(shí)，操作的溫度一般維持在中低溫才能讓水解催化劑的活性維持在比較活躍的狀態(tài)，但是由于轉(zhuǎn)化甲烷過(guò)程的放熱反應(yīng)，會(huì)升高混合氣體的溫度，因而無(wú)法為除去有機(jī)硫的過(guò)程提供適宜的溫度，使用水解法進(jìn)行除硫，并不能有效地吸收焦?fàn)t煤氣中化學(xué)穩(wěn)定性較強(qiáng)的硫化物，只能適當(dāng)?shù)亟档虲S2和COS的含量，這是水解法應(yīng)用以來(lái)一直無(wú)法突破的難關(guān)。

在對(duì)焦?fàn)t煤氣采用干法除硫中的加氫轉(zhuǎn)化法時(shí)，可以有效地除去焦?fàn)t煤氣中含有的化學(xué)穩(wěn)定性較高的硫化物，包括硫醚和硫醇，可以有效地凈化焦?fàn)t煤氣生產(chǎn)出來(lái)的甲醇，提高甲醇的純度。在使用加氫轉(zhuǎn)化法進(jìn)行脫硫時(shí)，必須使用加氫轉(zhuǎn)化催化劑，包括鈷鉬、鐵鉬和鎳鉬，并依靠焦?fàn)t煤氣中的氫氣來(lái)實(shí)現(xiàn)脫硫的過(guò)程。由于CO和CO2在通過(guò)加氫催化劑時(shí)會(huì)發(fā)生副反應(yīng)，提高產(chǎn)生甲烷反應(yīng)的溫度，導(dǎo)致生產(chǎn)出來(lái)的甲醇純度不高。在使用加氫轉(zhuǎn)化法進(jìn)行硫化物的轉(zhuǎn)化時(shí)，由于催化劑以及對(duì)溫度控制不夠好等原因，導(dǎo)致經(jīng)過(guò)加氫轉(zhuǎn)化法后的硫化物無(wú)法進(jìn)行有效地轉(zhuǎn)化。在進(jìn)行加氫轉(zhuǎn)化時(shí)，由于CO和不飽和烯烴在進(jìn)行脫硫反應(yīng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生出碳，生產(chǎn)出來(lái)的碳附著在催化劑中，降低了催化劑與焦?fàn)t煤氣的接觸面積，因而降低了反應(yīng)的發(fā)生速度，不利于脫硫步驟的順利進(jìn)行。在使用加氫轉(zhuǎn)化方法進(jìn)行脫硫時(shí)，必須使用價(jià)格比較高昂的鈷鉬來(lái)充當(dāng)加氫催化劑，這種方法只能簡(jiǎn)單地處理天然氣中存在的硫化物。

4 如何解決精脫硫工藝中存在的問(wèn)題

4.1 針對(duì)水解法存在的缺陷的解決辦法

水解法在處理化學(xué)穩(wěn)定性較高的硫醚和硫醇時(shí)，不能有效地完成除硫的過(guò)程，因此，在使用水解法進(jìn)行除硫的過(guò)程中，要想辦法將硫醚和硫醇轉(zhuǎn)變?yōu)镃S2和COS那種化學(xué)穩(wěn)定性不高的硫化物，使各種硫化物在水解法中都能夠得到有效的清除。

4.2 針對(duì)加氫轉(zhuǎn)化法中存在的缺陷的解決方法

在進(jìn)行加氫轉(zhuǎn)化法進(jìn)行脫硫工作時(shí)，必須在進(jìn)行脫硫之前降低CO和CO2的體積分?jǐn)?shù)，避免在焦?fàn)t煤氣通過(guò)加氫催化劑時(shí)發(fā)生副反應(yīng)，不利于加氫轉(zhuǎn)化過(guò)程中對(duì)硫化物的吸收與轉(zhuǎn)化。

在加氫轉(zhuǎn)化的過(guò)程中，要提高化學(xué)穩(wěn)定性較高的硫化物的轉(zhuǎn)化率，可以通過(guò)使用科學(xué)合理的催化劑，以及為反應(yīng)提供合適的溫度的方法來(lái)促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)的快速進(jìn)行，進(jìn)而提高硫化物的加氫轉(zhuǎn)化率。

在對(duì)焦?fàn)t煤氣使用加氫轉(zhuǎn)化法進(jìn)行精脫硫任務(wù)時(shí)，可以先使用活性不高的鐵鉬加氫催化劑進(jìn)行反應(yīng)，以免因活性較高的催化劑促使反應(yīng)快速進(jìn)行，使反應(yīng)室的溫度快速提高，不利于后續(xù)反應(yīng)的有效進(jìn)行。之后再使用活性較高催化劑來(lái)進(jìn)行脫硫工作，高效地降低焦?fàn)t煤氣中硫化物的含量，并將一些焦?fàn)t煤氣中的其他雜質(zhì)轉(zhuǎn)換成水，提高甲醇的純度。

5 結(jié)語(yǔ)

在使用焦?fàn)t煤氣制造甲醇的過(guò)程中，為了實(shí)現(xiàn)資源的合理利用，提高甲醇的純度，以及降低焦?fàn)t煤氣中硫化物對(duì)環(huán)境的污染，必須優(yōu)化焦?fàn)t煤氣制甲醇過(guò)程中的精脫硫工藝，來(lái)降低甲醇中硫化物的含量。在使用水解法時(shí)，必須將穩(wěn)定性較高的硫化物轉(zhuǎn)化成其它可進(jìn)行反應(yīng)的硫化物，在使用加氫轉(zhuǎn)化法進(jìn)行除硫時(shí)，要降低焦?fàn)t煤氣中CO和CO2的含量，為反應(yīng)的過(guò)程提供合適的溫度和催化劑，只有這樣才能提高甲醇的純度，實(shí)現(xiàn)資源的充分利用。

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