蔡莊紅(河南化工職業(yè)學(xué)院 河南 鄭州450042)

現(xiàn)階段，我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，社會(huì)的飛速進(jìn)步，隨之，我國(guó)的煉焦行業(yè)也取得了巨大的發(fā)展，我國(guó)是煉焦的大國(guó)，我國(guó)焦炭的總產(chǎn)量逐年不斷增加。雖然，煉焦產(chǎn)業(yè)帶來了可觀的經(jīng)濟(jì)效益，但是，由于焦?fàn)t煤氣經(jīng)常在沒有被利用的情況下就被放空，因此，帶來了十分嚴(yán)重的資源浪費(fèi)與環(huán)境污染。面對(duì)這樣的狀況，煤氣凈化工藝應(yīng)運(yùn)而生。人們經(jīng)過不懈的探索與實(shí)踐，所得出的主要的解決方法是將焦?fàn)t煤氣轉(zhuǎn)換成甲醇，我們都知道，甲醇既是一種化工的原料，同時(shí)也是一種清潔的燃料。在眾多的甲醇合成方案中，經(jīng)濟(jì)環(huán)境效益良好的主要兩種，它們分別是：焦化(焦?fàn)t氣)聯(lián)醇，化肥(合成氨)聯(lián)醇，焦?fàn)t煤氣與煤為原料相比，具有極大的優(yōu)越性，具體表現(xiàn)為，成本低廉，資源豐富，裝置投資成本低廉。

一、焦?fàn)t煤氣凈化工藝的現(xiàn)狀

1.焦?fàn)t煤氣的組成

焦?fàn)t煤氣中含有眾多的雜質(zhì)，它們分別是硫，烯烴，氧氣，焦油，萘，氰化氫，氨，苯，等等。作為一種化工原料，焦?fàn)t煤氣在應(yīng)用的時(shí)候，在后續(xù)的化工工藝中，焦?fàn)t煤氣中所含有的雜質(zhì)會(huì)對(duì)其后續(xù)工藝中的催化劑產(chǎn)生嚴(yán)重的毒害。這種毒害的結(jié)果會(huì)造成催化劑部分失活，甚至全部失活。對(duì)現(xiàn)代高效合成的催化劑來說，其中合成氣中的硫含量有一定的標(biāo)準(zhǔn)。在進(jìn)入蒸汽轉(zhuǎn)化催化劑之前，焦?fàn)t煤氣所含有的烯烴等雜質(zhì)總含量也有一定的標(biāo)準(zhǔn)。其實(shí)，焦?fàn)t煤氣無論是在作為工業(yè)原料的使用中，還是在作為民用燃料的使用中，將焦?fàn)t煤氣中所含有的諸多雜質(zhì)，例如，硫、烯烴、焦油、萘、氰化氫、氨、苯等有效脫除出去，是整個(gè)焦?fàn)t煤氣的有效利用的關(guān)鍵之所在。

2.我國(guó)的現(xiàn)有的焦?fàn)t煤氣凈化工藝

現(xiàn)階段，我國(guó)所采用的焦?fàn)t煤氣凈化工藝主要是濕法凈化。目前，我國(guó)所采用的焦?fàn)t煤氣凈化設(shè)計(jì)工藝中都設(shè)置了濕法凈化裝置，例如，脫硫，脫氰等。采用這樣的做法，不僅能夠使硫化氫和氰化氫對(duì)后續(xù)裝置的腐蝕得到有效減輕，而且能夠使焦?fàn)t煤氣作為燃料氣時(shí)對(duì)大氣所造成的污染得到有效減輕。

二、我國(guó)現(xiàn)有的干法凈化工藝存在的缺陷

在焦?fàn)t煤氣中，其中所含有的硫化氫的脫除是比較容易的，而有機(jī)硫的形態(tài)比較復(fù)雜，相對(duì)而言，焦?fàn)t煤氣中的有機(jī)硫是難以脫除的。為了使焦?fàn)t煤氣中的有機(jī)硫得以有效脫除，在焦?fàn)t煤氣干法凈化工藝中，我們首先需要采用催化加氫的方法，將其中所含有形態(tài)較為復(fù)雜的有機(jī)硫轉(zhuǎn)化為硫化氫，之后再利用固體吸收劑使其得以脫除。在我國(guó)當(dāng)前的焦?fàn)t煤氣的干法凈化工藝中，我們所選擇的催化劑一般是鈷鉬加氫催化劑，固體吸收劑主要是錳礦，或者是氧化鋅脫硫劑。我國(guó)當(dāng)前的焦?fàn)t煤氣的干法凈化工藝所存在的缺陷，具體表現(xiàn)為：

第一，我國(guó)的焦?fàn)t煤氣干法凈化工藝不是完整意義上的凈化工藝，存在著一些缺陷與漏洞。第二，我們都知道焦?fàn)t煤氣中含有眾多的雜質(zhì)成分，但我們對(duì)其中一些雜質(zhì)的脫除研究存在很大的空白，有待于進(jìn)一步提高。第三，現(xiàn)階段的煤氣凈化工藝所達(dá)到的凈化程度十分差，很多時(shí)候不能達(dá)到甲醇合成催化劑所要求的標(biāo)準(zhǔn)，尤其表現(xiàn)為，對(duì)對(duì)形態(tài)復(fù)雜的有機(jī)硫的加氫轉(zhuǎn)化能力更差。第四，催化劑方面，催化劑的低溫活性能力很差，操作彈性特別小，在操作過程中極容易超過溫度，極容易結(jié)炭。第五，固體吸收劑方面，固體吸收劑在硫容方面比較低，而在用兩方面則很大。

三、新型煤氣凈化工藝的開發(fā)與應(yīng)用

1.真空碳酸鉀脫硫工藝

真空碳酸鉀法脫硫工藝是一種典型的濕式吸收法，和噴淋式飽和器生產(chǎn)硫銨具有一致性，煤氣在經(jīng)洗苯之后會(huì)進(jìn)入到脫硫塔的下段，經(jīng)過貧油的噴灑，煤氣中CO2、HCN與H2S被吸收[1]。

為了降低H2S的含量，多會(huì)在脫硫塔中安裝NaOH溶液洗滌段，脫硫完成后的凈煤氣可以直接使用，而經(jīng)過脫硫塔制出的富液會(huì)進(jìn)入循環(huán)槽中，發(fā)生分解反應(yīng)，再生后的貧液經(jīng)過冷卻處理后會(huì)進(jìn)入到脫硫塔中，塔頂?shù)乃嵝詺怏w則會(huì)進(jìn)入冷凝冷卻器，經(jīng)過分離處理后將酸性氣體送入至硫回收工段之中[2]。

這一工藝反應(yīng)溫度為67到72℃，再生系統(tǒng)與脫硫裝置能夠在低壓低溫的環(huán)境下運(yùn)行，對(duì)設(shè)備的要求并不高，因此，該種工藝有著成本低廉的優(yōu)勢(shì)。在煤氣凈化效果方面，該種措施可以取得良好的反應(yīng)效果，脫硫效率能夠達(dá)到95%，脫氰效率可以達(dá)到80%，由于增加了溶液洗滌段，又能夠在一定程度上降低H2S的含量，因此，也開始得到了廣泛的使用。

2.HPF法脫硫工藝

HPF法脫硫工藝是一種典型的濕式催化氧化法脫硫工藝，是建立在傳統(tǒng)PDS脫硫工藝的基礎(chǔ)上，該種工藝使用硫酸亞鐵、PDS與苯二酚復(fù)合催化劑，煤氣中的各種酸性成分會(huì)與氨發(fā)生反應(yīng)，轉(zhuǎn)化成為硫氰化銨等酸性銨鹽，再在氧化作用下形成硫，該種脫硫方式能夠?qū)⒚摿蛐侍嵘?9%[3]。

3.濕式吸收法

濕式吸收法工藝包括AS循環(huán)洗滌法、真空碳酸鹽法、代亞毛克斯法、薩爾費(fèi)班法等等，其中最為典型的工藝就是氨-硫化氫循環(huán)洗滌法，脫硫效率能夠達(dá)到95%，但是在反應(yīng)的過程中會(huì)產(chǎn)生大量的酸性氣體，為了防止二次污染的發(fā)生，就需要采取適當(dāng)?shù)拇胧﹣硖幚硭嵝詺怏w[4]。

4.轉(zhuǎn)化工藝

煤氣在完成凈化處理之后，脫出其中的苯、焦油、H2S、NH3并達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)后，就可以將其用在工業(yè)燃料與城市燃?xì)庵?，但是要將其作為合成甲醇與氨的原料，還需要經(jīng)過烴類物質(zhì)的轉(zhuǎn)化與處理，還需要將參與的硫醇、硫醚等物質(zhì)脫除才能夠進(jìn)行二次使用，在轉(zhuǎn)化方法上，現(xiàn)在常用的轉(zhuǎn)化方法是催化轉(zhuǎn)化法與非催化轉(zhuǎn)化法[5]。

西北化工研究院所開發(fā)的新型干法凈化工藝最早應(yīng)用于河北的建滔焦化有限公司，在運(yùn)行期間，達(dá)到了工藝的設(shè)計(jì)要求，取得了相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)效益。在此之后，山東的盛隆焦化有限公司，陜西黑貓焦化有限公司等，也紛紛采用了新型的干法凈化工藝。這些企業(yè)的實(shí)踐結(jié)果表明，新型干法凈化工藝安全可靠，能夠達(dá)到其相應(yīng)的工藝設(shè)計(jì)要求指標(biāo)。

新型的煤氣凈化工藝具有極大的優(yōu)越性，新型煤氣凈化工藝的應(yīng)用與發(fā)展使得在復(fù)雜氣氛下高含量且形態(tài)復(fù)雜的有機(jī)硫的高效加氫轉(zhuǎn)化和其后的吸收凈化得到了有效的解決，而且使其工藝實(shí)現(xiàn)了合理的匹配。因此，我們總結(jié)為：從小的方面說，新型煤氣凈化工藝相應(yīng)的裝置安全可靠，不僅穩(wěn)定性極高，而且十分高效，同時(shí)能夠保證很長(zhǎng)周期內(nèi)的通暢運(yùn)行[5-6]。從大的方面說，焦?fàn)t煤氣資源的最大化利用,符合我國(guó)建設(shè)節(jié)約型社會(huì)，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的大趨勢(shì)。

[1]張巨水.焦化廠焦?fàn)t煤氣脫硫脫氰工藝的選擇[J].煤化工.1999(04).

[2]張炳玉，金蝶翔.焦?fàn)t煤氣凈化工藝評(píng)述[J].包鋼科技.2001(02)

[3]吳聲彪，肖波，左娜，江建方，楊家寬.焦?fàn)t煤氣凈化技術(shù)現(xiàn)狀及探討[J].有色金屬.2003(04).

[4]周曉奇.新型焦?fàn)t煤氣凈化工藝的開發(fā)及進(jìn)展[J].化肥設(shè)計(jì).2008(01).

[5]張軍明,李保蘭,孟示陽.橫管初冷器洗萘工藝改進(jìn)淺析[J].化學(xué)工程與裝備.2009(10).

[6]孫中良,宋玉國(guó),趙志剛.焦油氨水分離槽焦油排出系統(tǒng)的改進(jìn)[J].煤化工.2009(05).