新型焦爐煤氣凈化工藝的開發及進展

田向農

(北京中寰工程項目管理有限公司太原分公司，山西 太原 030024)

在焦炭市場發展過程中，對于我國焦炭供應并不理想，所以我國開始獨立發展煉焦工藝。根據相關數據顯示，我國煉焦總量近幾年來正在不斷增長，而且已經占據全世界總煉焦量的50%以上。但是，在煉焦過程中會產生大量污染物，嚴重的污染環境。

1 焦爐煤氣凈化技術現狀

1.1 焦爐煤氣的組成成分和凈化需求

在焦爐煤氣中含有氧氣、焦油、微量硫等雜質。而焦爐煤氣在作工業原料進行使用時，這些雜質會在一定程度上影響到催化劑的正常使用，導致催化劑不能夠發揮自身作用。通過對相關數據的研究發現，焦爐煤氣是一種合成原料，但是在這其中各種雜質在后續轉化過程中會產生較大的毒害。而且在當前催化劑的要求中，也對硫含量有著明確的要求。所以，不管是作為工業用途還是作為民用，除去焦爐煤氣中的各種雜質，都是新型焦爐煤氣凈化工藝的重要內容。

1.2 國內現有焦爐煤氣凈化工藝

當前，我國所使用的焦爐煤氣凈化工藝主要使用的濕法凈化。近些年來，國內相關焦爐煤氣凈化工藝有不同裝置，在這其中包括脫硫、脫氰等裝置。一方面是為了減少雜質對于裝置的影響，更重要的是為了減少對環境的污染。焦爐煤氣作為化工原料使用時，其凈化工藝主要是通過加濕然后再利用干法結合對其進行凈化，利用這樣的方法來減少后續催化劑的影響。

目前，我國焦爐煤氣脫硫工藝有TH、FRC ，這些不同的方法對于工藝流程和相應裝置都有著不同的要求。在這其中使用最多的工藝就是AS法。焦爐煤氣自身不僅二氧化硫含量多，而且焦油、苯等含量也非常多，這樣就使得其凈化難度更大。焦爐煤氣凈化工藝分為傳統工藝和后來發展的全負壓工藝，通過對這兩種方法的比較能夠發現，全負壓工藝是利用相應的機械設備來在工藝的最后流程對其進行負壓處理，讓整個流程的各個裝置都處在負壓情況下工作。

2 現有干法凈化工藝的缺陷

在焦爐煤氣中的二氧化硫處理比較容易，但是對其中形態較為復雜的有機硫不能夠及時的處理。所以，焦爐煤氣干法凈化中，就會將形態較為復雜的有機硫先進行處理，采取相應技術將其轉化為硫化氫，然后再利用吸收劑來去除。我國現在的干法凈化工藝中，是將煤氣中所存在的有機硫利用催化劑進行加氫轉化，在450 ℃的高溫下轉化為硫化氫。而所使用到的固體吸收劑可以利用錳礦來作為原料，這種材料便宜而且性能較好，而干法凈化工藝所存在的缺陷，具體有：

第一，現有的干法凈化工藝并不完整，而且對于焦爐煤氣中所含有的一些雜質不能夠有效去除；第二，凈化度無法得到保證，當有機硫質量濃度達到600 mg/m3時，對于有機硫的轉化率在93%左右，很難滿足甲醇合成的相關要求，對于一些形態非常復雜的有機硫其處理效果更差；第三，催化劑在低溫情況下的活性角度，而且在這其中容易結炭；第四，催化劑抗壓碎能力較差，而且堆積的密度過高。

在對具有高一氧化碳和二氧化碳濃度的焦爐煤氣進行處理時，干法凈化工藝會存在以下幾個問題：第一，如何能夠減少在反應過程中所產生的甲烷現象。第二，如何能夠提高對不同復雜形態有機硫的轉換效率。第三，如果避免在分解一氧化碳過程中出現結炭現象。

通過焦爐煤氣來合成氣體，其中的轉化、合成等等技術都已經較為成熟，那么所存在的問題就在于對煤氣的深度凈化，特別是在這其中所遇到的有機硫[1]。而所使用的大多數催化劑對于煤氣中各種雜質的含量有著較高要求，而當前焦爐煤氣凈化工藝只能夠將硫化物脫除到一定范圍內，只能夠滿足一般系統的凈化要求。

3 新型干法凈化工藝的開發

3.1 新型干法凈化工藝

我國在焦爐煤氣凈化過程中，在干法工藝上存在兩種工藝，分別是傳統干法凈化和新型干法凈化。而傳統干法凈化就是利用鐵鉬催化劑，在450 ℃的溫度下，將有機硫轉化為硫化氫，然后再利用價格較低的吸收劑來去除硫化氫，以此來完成凈化。這樣的方法只能夠滿足一般系統的凈化要求，無法有效滿足甲醇生產對于脫硫的要求。因為在焦爐煤氣中有機硫的含量已經達到600 mg/m3，而且硫的形態非常復雜，在這其中還包括很多其它不同的雜質。如果是使用傳統的干法凈化工藝，很難將其凈化度達到化工利用的相關要求[2]。所以，就需要在這過程中將多種工藝有效結合，形成針對性的工藝技術，這樣才能夠解決多種不同化工利用的凈化需求。相關研究院已經開始向工業化推廣兩種新型的干法凈化工藝，分別是二級加氫工藝和一級加氫工藝。而且某研究院還重點開發研究出適用于煤氣使用的催化劑，在催化劑研究過程中，引進更加先進的低溫活性組分，能夠很好的減少甲烷副反應的出現，更好的提高其活性，保證催化劑的穩定，讓催化劑能夠及時對焦爐煤氣中各種形態復雜的硫進行處理，讓其具備轉化加氫能力，與此同時也改變傳統催化劑中對于一氧化碳和二氧化碳的要求，能夠使用不同類型的焦爐煤氣凈化需求。

3.2 JT-1型加氫催化劑

這種類型的催化劑主要是適用于合成器、焦爐氣等為原料的加氫脫硫。對于合成氣中有較強的抗結碳能力，而且在這其中催化劑還能夠有效的轉化原料中所含有的微量氧，達到更好的凈化效果。

4 新型干法凈化工藝和催化劑性能評價

4.1 加氫催化劑脫硫試驗

在溫度350 ℃的情況下，通過使用JT-1型加氫催化劑進行試驗。試驗過程中所使用的是模擬焦爐氣，在這其中含有相應成分的有機硫。在完成反應后發現在氣體中沒有乙烯、丙烯等等雜質，說明JT-1型加氫催化劑具有很好的凈化能力，能夠更好地對多復雜形態的有機硫進行處理。但是也因為在這其中受到脫硫平衡的限制，所以一些含有噻吩類有機硫就很難去除。

4.2 加氫催化劑串粗脫硫試驗

在焦爐煤氣中含有的有機硫要遠遠的大于規定范圍，所以為了能夠更好的保證對有機硫的處理，就應該在這其中對于焦爐煤氣進行進一步處理。利用JT-8型加氫催化劑，在350 ℃的溫度下，對其進行試驗能夠發現并沒有檢出乙烯、丙烯等等雜質，能夠將有機硫的加氫轉化率達到97%以上，這樣能夠更好的滿足后續深度凈化需求。

4.3 丙級加氫催化劑串聯試驗

在350 ℃的溫度下，對其進行原粒度催化劑工藝試驗，利用JT-8型加氫催化劑和JT-1型加氫催化劑，能夠發現并沒有檢出乙烯和丙烯等等雜質，而且有機硫的凈化處理率達到99%，這樣就說明丙級加氫催化劑對于焦爐煤氣有著很好的轉化能力。

5 結語

焦爐煤氣如果是利用蒸汽機來進行轉化，過程中存在著很多的雜質，而必須要將這些雜質控制在合理的范圍內。所以，就需要降低焦爐煤氣中的有機硫、焦油等等雜質，這才是凈化工作的核心內容，在這其中使用干法凈化技術在整個焦爐煤氣凈化工藝中有著非常重要的意義，而且也是重要手段，能夠保證其凈化工作質量。通過開發新型干法凈化工藝，就能夠解決在不同情況下的轉化效率，以及還能夠和相關工藝進行結合，更好的保證其凈化度，與此同時，也能夠適用于工業應用，更好地滿足甲醇生產的凈化需求。