綜合利用剩余焦?fàn)t煤氣

黃沖有

（云南省曲靖化學(xué)工業(yè)有限公司，云南曲靖 655003）

煤化工

綜合利用剩余焦?fàn)t煤氣

黃沖有

（云南省曲靖化學(xué)工業(yè)有限公司，云南曲靖 655003）

介紹了焦化廠剩余焦?fàn)t煤氣的5種應(yīng)用途徑：①生產(chǎn)LNG＼副產(chǎn)液氨；②生產(chǎn)LNG聯(lián)產(chǎn)液氨；③生產(chǎn)甲醇；④生產(chǎn)液氨。⑤生產(chǎn)液氨和炭黑。即利用了資源，又不污染環(huán)境。

焦?fàn)t煤氣；利用；途徑

焦化廠產(chǎn)生的焦?fàn)t煤氣除自用外，還有近一半的焦?fàn)t煤氣剩余，有些焦化廠將剩余焦?fàn)t煤氣發(fā)電或作鍋爐燃料，其附加值不高，并造成環(huán)境污染、資源浪費(fèi)。如何使焦?fàn)t煤氣產(chǎn)生較好的經(jīng)濟(jì)效益，又不污染環(huán)境，必須對(duì)剩余焦?fàn)t煤氣進(jìn)行綜合利用。焦?fàn)t煤氣組成如下表1：

表1

1 生產(chǎn)LNG、副產(chǎn)液氨

來(lái)自焦化廠洗脫苯的剩余焦?fàn)t煤氣先入電捕焦油器除去氣體中的固、液態(tài)雜質(zhì)，將焦油和塵脫到20mg／NM3以下，再進(jìn)入TSA變溫吸附裝置，焦?fàn)t煤氣從變溫吸附塔的下部進(jìn)入，在多種吸附劑的選擇性吸附下，焦?fàn)t煤氣中的焦油、萘、苯、重?zé)N等雜質(zhì)被吸附劑吸附，凈化氣從吸附塔頂部引出，送入脫硫裝置。

焦?fàn)t煤氣先進(jìn)入粗脫硫塔，粗脫硫采用活性鐵氧化物為主要活性組分的新型高效氧化鐵系固體脫硫劑。粗脫硫后氣體H2S含量小于50 mg／m3（標(biāo)）送入預(yù)加氫反應(yīng)器，出預(yù)級(jí)加氫反應(yīng)器的焦?fàn)t氣進(jìn)入中溫ZnO脫硫塔脫除轉(zhuǎn)化生成的H2S。再進(jìn)入一級(jí)加氫反應(yīng)器。出一級(jí)加氫反應(yīng)器氣體進(jìn)中溫ZnO精脫硫塔以脫除生成的H2S及部分有機(jī)硫。出口凈化氣總硫小于0．1×106。

來(lái)自脫硫的焦?fàn)t煤氣依次進(jìn)入三級(jí)甲烷化裝置生產(chǎn)甲烷，第三級(jí)甲烷化裝置的甲烷混合氣進(jìn)入干燥裝置。濕氣從吸附塔的下部進(jìn)入干燥吸附劑，在多種吸附劑的選擇性吸附下，焦?fàn)t煤氣中的H2O、CO2、NH3等雜質(zhì)被吸附劑吸附，干燥后的氣體進(jìn)入脫汞塔以保證進(jìn)入冷箱的氣體中汞含量小于10 mg／m3（標(biāo)）。脫汞后的氣體進(jìn)入液化冷箱，經(jīng)混合冷劑冷卻、冷凝，進(jìn)入閃蒸罐，閃蒸罐出來(lái)富氫尾氣節(jié)流后返回液化換熱器復(fù)熱后出冷箱，閃蒸罐出來(lái)的液體進(jìn)入精餾塔，經(jīng)精餾在塔頂?shù)玫礁坏矚夤?jié)流復(fù)熱后出冷箱與閃蒸罐出來(lái)的富氫尾氣合并后送出液化界區(qū)，塔底得到LNG進(jìn)入液化換熱器過(guò)冷，液體經(jīng)節(jié)流閥節(jié)流降到常壓送出冷箱進(jìn)入LNG貯槽。

富氫尾氣、富氮尾氣混合進(jìn)入PSA脫甲烷裝置，脫甲烷后的氣體（CH4≤0．5%）與制氮機(jī)來(lái)的脫氧氮?dú)猓∟2：99．995%按H2／N2＝1∶3）混合經(jīng)升壓送到合成氨裝置生產(chǎn)液氨。

圖1 生產(chǎn)LNG、副產(chǎn)液氨流程框圖

產(chǎn)品：主要生產(chǎn)LNG，副產(chǎn)液氨。

2 生產(chǎn)LNG、聯(lián)產(chǎn)液氨

來(lái)自焦化廠洗脫苯的剩余焦?fàn)t煤氣先入電捕焦油器除去氣體中的固、液態(tài)雜質(zhì)，將焦油和塵脫到20mg／m3（標(biāo)）以下，進(jìn)入TSA變溫吸附裝置，焦?fàn)t煤氣從吸附塔的下部進(jìn)入，在多種吸附劑的選擇性吸附下，焦?fàn)t煤氣中的焦油、萘、苯、重?zé)N等雜質(zhì)被吸附劑吸附，凈化氣從吸附塔頂部引出，送入脫硫裝置。

焦?fàn)t煤氣先進(jìn)入粗脫硫塔，粗脫硫采用活性鐵氧化物為主要活性組分的新型高效氧化鐵系固體脫硫劑。粗脫硫后氣體H2S含量小于50 mg／m3（標(biāo)）送入預(yù)加氫反應(yīng)器，出預(yù)級(jí)加氫反應(yīng)器的焦?fàn)t氣進(jìn)入中溫ZnO脫硫塔脫除轉(zhuǎn)化生成的H2S。再進(jìn)入一級(jí)加氫反應(yīng)器。出一級(jí)加氫反應(yīng)器氣體進(jìn)中溫ZnO精脫硫塔以脫除生成的H2S及部分有機(jī)硫。出口凈化氣總硫小于0．1×106。

來(lái)自脫硫的焦?fàn)t煤氣進(jìn)入脫碳裝置，脫硫后焦?fàn)t氣CO2含量≤30×106。出脫碳裝置焦?fàn)t氣進(jìn)入干燥裝置。焦?fàn)t氣從吸附塔的下部進(jìn)入干燥吸附劑，在多種吸附劑的選擇性吸附下，焦?fàn)t煤氣中的H2O、CO2、NH3等雜質(zhì)被吸附劑吸附，干燥后的氣體進(jìn)入脫汞塔以保證進(jìn)入冷箱的氣體中汞含量小于10 mg／m3（標(biāo)）。脫汞后的氣體進(jìn)入液化冷箱，經(jīng)混合冷劑冷卻、冷凝，進(jìn)入閃蒸罐，閃蒸罐出來(lái)富氫尾氣節(jié)流后返回液化換熱器復(fù)熱后出冷箱，閃蒸罐出來(lái)的液體進(jìn)入精餾塔，經(jīng)精餾在塔頂?shù)玫礁坏矚夤?jié)流復(fù)熱后出冷箱與閃蒸罐出來(lái)的富氫尾氣合并后送出液化界區(qū)，塔底得到LNG并進(jìn)入液化換熱器過(guò)冷，液體經(jīng)節(jié)流閥節(jié)流降到常壓送出冷箱進(jìn)入LNG貯槽。

富氫尾氣、富氮尾氣混合進(jìn)入PSA脫甲烷裝置，脫甲烷后的氣體（CH4≤0．4%）再進(jìn)入PSA脫一氧化碳裝置。脫出一氧化碳的氣體與制氮機(jī)來(lái)的氮?dú)猓∟2：99．995%按H2／N2＝1∶3）混合經(jīng)升壓送到甲烷化裝置。將少量的一氧化碳、二氧化碳與氫轉(zhuǎn)化為甲烷。精制的原料氣（CO＋CO2≤10×106）送合成氨裝置生產(chǎn)液氨。

圖2 生產(chǎn)LNG、聯(lián)產(chǎn)液氨流程框圖

產(chǎn)品：LNG和液氨。兩種產(chǎn)品產(chǎn)量各占一半。

3 生產(chǎn)甲醇

焦?fàn)t煤氣凈化工藝同前，凈化后焦?fàn)t煤氣的總硫小于0．1×106。

凈化后的焦?fàn)t氣經(jīng)加壓換熱約310℃進(jìn)轉(zhuǎn)化裝置。為防止焦?fàn)t氣在高溫下析碳，在焦?fàn)t氣中加入飽和蒸汽，蒸汽流量根據(jù)焦?fàn)t氣的流量來(lái)調(diào)節(jié)。加入蒸汽后的焦?fàn)t氣經(jīng)焦?fàn)t氣預(yù)熱器加熱至520℃后，再經(jīng)預(yù)熱爐預(yù)熱至660℃進(jìn)入轉(zhuǎn)化爐上部。預(yù)熱爐用燃料氣作為熱源。

來(lái)自空分工段的氧氣（O2≥99．0%），溫度100℃，加入蒸汽后進(jìn)入預(yù)熱爐預(yù)熱至300℃進(jìn)入轉(zhuǎn)化爐上部，氧氣流量根據(jù)轉(zhuǎn)化爐出口溫度和焦?fàn)t氣流量來(lái)調(diào)節(jié)。焦?fàn)t氣和氧氣分別進(jìn)入轉(zhuǎn)化爐上部后立即進(jìn)行氧化反應(yīng)放出熱量，并很快進(jìn)入催化床層，進(jìn)行反應(yīng)，轉(zhuǎn)化氣（甲烷含量≤0．6%）由轉(zhuǎn)化爐底部引出降溫后經(jīng)氣液分離器分離工藝?yán)淠骸７蛛x后的氣體經(jīng)氧化鋅脫硫槽脫除氣體中殘余的微量硫，送往甲醇合成生產(chǎn)粗甲醇。

圖3 生產(chǎn)甲醇流程框圖

4 生產(chǎn)液氨

焦?fàn)t煤氣凈化工藝同前，凈化后的焦?fàn)t煤氣總硫小于0．1×106。

凈化后的焦?fàn)t氣和蒸汽混合，再與空分工段來(lái)的富氧進(jìn)入催化氧化轉(zhuǎn)化，將氣體中的甲烷、碳烴轉(zhuǎn)化為氫氣、一氧化碳。轉(zhuǎn)化氣降溫入等溫變換工段，在變換工段，氣體中的一氧化碳與蒸汽在催化劑的作用下轉(zhuǎn)化成二氧化碳和氫氣。變換氣（CO≤0．4%）再進(jìn)脫碳裝置，脫碳后的氣體（CO2≤0．2%）經(jīng)壓縮升壓送到甲烷化裝置。將少量的一氧化碳、二氧化碳與氫轉(zhuǎn)化為甲烷。精制的原料氣（CO＋CO2≤10×106）送合成氨裝置生產(chǎn)液氨。

圖4 生產(chǎn)液氨流程框圖

5 生產(chǎn)液氨和炭黑

來(lái)自焦化廠洗脫苯的剩余焦?fàn)t煤氣先入電捕焦油器除去氣體中的固、液態(tài)雜質(zhì)，將焦油和塵脫到20 mg／m3（標(biāo)）以下，進(jìn)入TSA變溫吸附裝置，焦?fàn)t煤氣在多種吸附劑的選擇性吸附下，焦?fàn)t煤氣中的焦油、萘、苯、重?zé)N等雜質(zhì)被吸附劑吸附，凈化氣從吸附塔頂部引出，送入PSA脫甲烷裝置脫甲烷，再進(jìn)PSA脫一氧化碳裝置脫一氧化碳。凈化后的焦?fàn)t煤氣與脫碳后的炭黑尾氣混合進(jìn)入多功能精脫硫。

PSA脫甲烷裝置產(chǎn)生的富甲烷混合氣送炭黑裝置產(chǎn)炭黑；PSA脫一氧化碳裝置產(chǎn)生的富一氧化碳混合氣與炭黑尾氣（或高爐煤氣）混合進(jìn)等溫變換工段，在變換工段，一氧化碳與蒸汽在催化劑的作用下轉(zhuǎn)化成二氧化碳和氫氣。變換氣（CO≤0．4%）再進(jìn)脫碳裝置，脫碳后的氣體（CO2≤0．2%）與凈化后的焦?fàn)t煤氣混合進(jìn)入多功能精脫硫。脫硫后的氣體升壓送到甲烷化裝置。將少量的一氧化碳、二氧化碳與氫轉(zhuǎn)化為甲烷。精制的原料氣（CO＋CO2≤10×106）送合成氨裝置生產(chǎn)液氨。

Comprehensive utilization of surplus coke oven gas

Huang Chong-you
（Qujing Yunnan Chemical Industry Co．，Ltd．，Qujing Yunnan 655003，China）

The five way of applying of surplus coke oven gas in Coking Factory：（1）production LNG／by-product ammonia；（2）II production generation LNG liquid ammonia；（3）the production of methanol；（4）production of liquid ammonia；（5）The production of liquid ammonia and carbon black．That use the resources，and not pollute the environment．

coke oven gas；utilization；way

圖5 生產(chǎn)液氨和炭黑流程框圖

TQ542

B

1003-6490（2015）05-0021-03

2015－02－03

黃沖有（1963－），男，漢族，云南曲靖人，工程師，主要從事化工生產(chǎn)技術(shù)工作。