焦爐煤氣制甲醇的精脫硫工藝

張福軍

(山西焦煤集團五麟煤焦開發有限責任公司，山西 汾陽 032200)

0 引言

隨著鋼鐵行業的迅速發展，需要更多的焦炭才能促進鋼鐵行業的持續發展，但是在生產焦炭的過程中，會產生大量的焦爐煤氣。為了經濟的可持續發展和資源的充分利用，用焦爐煤氣生產甲醇的過程中存在一些問題，無法有效地完成焦爐煤氣的脫硫，導致生產出來的甲醇不純。有時直接把焦爐煤氣排向空中，無法實現資源的充分利用，造成很嚴重的環境污染問題。

1 在焦爐煤氣制甲醇中使用精脫硫工藝

在使用焦爐煤氣制甲醇時，由于焦爐煤氣中存在大量的硫化物，要想獲得純凈的甲醇，必須在生產甲醇的過程中使用精脫硫工藝進行脫硫處理。將焦爐煤氣進行脫硫處理，一方面可以對焦爐煤氣進行處理，避免因直接排放焦爐煤氣而造成空氣污染。另一方面，可以實現資源的充分利用，在制造甲醇的過程中，可以生產出其他有用的化學物質，實現資源的充分利用。

2 焦爐煤氣制甲醇的流程介紹

為生產焦炭而產生的焦爐煤氣首先要對其進行濕法脫硫，再將經過濕法脫硫后的焦爐煤氣通入到3臺往復式壓縮機進行壓縮，將壓強改變為2.1 MPa，溫度變為40℃，之后再將處理后的焦爐煤氣送往精脫硫階段。首先將處理后的焦爐煤氣通入過濾器，再通入到預脫硫槽，然后輸送到初預熱器，對焦爐煤氣進行加熱，加熱之后，再將處理后的焦爐煤氣通入兩級鐵鉬加氫轉化器，將硫化物轉變成H2S，將反應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行反應，降低氣體中含有的硫化物，然后將處理后的氣體輸送到轉化系統，在轉化系統中通入蒸汽，再使用預熱器預熱爐對混合氣體進行加熱，轉送到轉化爐頂端，通入空氣中的氧氣，讓混合氣體與空氣中的氧氣進行燃燒作用，產生足夠的熱量來為甲烷的轉換提供熱量，經燃燒后的混合氣體輸送到含有催化劑的反應室里，讓混合氣體產生甲烷，在氣體的輸出口處要注重對溫度的控制，有效地降低混合氣體中甲烷的體積分數。輸出的氣體再輸送到廢熱鍋爐、預熱器等一系列的脫硫裝置中，來吸收混合氣體中硫化物的含量，從而提高生產出來的甲醇的純度。

3 焦爐煤氣在進行凈化時的工藝

3.1 焦爐煤氣凈化時需要達到的效果

焦炭產生的焦爐煤氣含有大量的雜質，并且凈化的難度很大，如果焦爐煤氣不進行脫硫處理，將會造成資源的浪費，污染環境。要提高焦爐煤氣的使用價值，必須對影響焦爐煤氣進行甲醇轉換的各種硫化物和不飽和烯烴、焦油等物質進行處理，從而達到凈化甲醇的效果。

在對焦爐煤氣進行脫硫處理時，因為其中含有幾種擁有很強的化學穩定性的有機硫，使用濕法脫硫不能有效地清除這些有機硫，所以就要采用其他方法來進行有機硫的清除，即干法脫硫。

3.2 焦爐煤氣脫硫的過程

首先要采用濕法脫硫來對焦爐煤氣進行預處理，以減少焦爐煤氣中硫的含量，這樣可以避免加氫轉化脫硫劑與各種有機硫化物進行結合，降低加氫轉化脫硫劑的活性。通過使用干法加氫轉化方法來實施精脫硫。在生產甲醇的過程中，濕法脫硫法與干法脫硫法雙管齊下，共同完成焦爐煤氣的脫硫過程，達到凈化甲醇的目的。

對焦爐煤氣進行濕法脫硫時，有效地降低了焦爐煤氣中硫的含量，然后采用干法脫硫。干法脫硫法在除硫的過程中可以使用多種方法來達到脫硫的目的，主要有水解法和加氫轉化法。

在對焦爐煤氣采用干法除硫中的水解法進行除硫時，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，但是由于轉化甲烷過程的放熱反應，會升高混合氣體的溫度，因而無法為除去有機硫的過程提供適宜的溫度，使用水解法進行除硫，并不能有效地吸收焦爐煤氣中化學穩定性較強的硫化物，只能適當地降低CS2和COS的含量，這是水解法應用以來一直無法突破的難關。

在對焦爐煤氣采用干法除硫中的加氫轉化法時，可以有效地除去焦爐煤氣中含有的化學穩定性較高的硫化物，包括硫醚和硫醇，可以有效地凈化焦爐煤氣生產出來的甲醇，提高甲醇的純度。在使用加氫轉化法進行脫硫時，必須使用加氫轉化催化劑，包括鈷鉬、鐵鉬和鎳鉬，并依靠焦爐煤氣中的氫氣來實現脫硫的過程。由于CO和CO2在通過加氫催化劑時會發生副反應，提高產生甲烷反應的溫度，導致生產出來的甲醇純度不高。在使用加氫轉化法進行硫化物的轉化時，由于催化劑以及對溫度控制不夠好等原因，導致經過加氫轉化法后的硫化物無法進行有效地轉化。在進行加氫轉化時，由于CO和不飽和烯烴在進行脫硫反應時會產生出碳，生產出來的碳附著在催化劑中，降低了催化劑與焦爐煤氣的接觸面積，因而降低了反應的發生速度，不利于脫硫步驟的順利進行。在使用加氫轉化方法進行脫硫時，必須使用價格比較高昂的鈷鉬來充當加氫催化劑，這種方法只能簡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題

4.1 針對水解法存在的缺陷的解決辦法

水解法在處理化學穩定性較高的硫醚和硫醇時，不能有效地完成除硫的過程，因此，在使用水解法進行除硫的過程中，要想辦法將硫醚和硫醇轉變為CS2和COS那種化學穩定性不高的硫化物，使各種硫化物在水解法中都能夠得到有效的清除。

4.2 針對加氫轉化法中存在的缺陷的解決方法

在進行加氫轉化法進行脫硫工作時，必須在進行脫硫之前降低CO和CO2的體積分數，避免在焦爐煤氣通過加氫催化劑時發生副反應，不利于加氫轉化過程中對硫化物的吸收與轉化。

在加氫轉化的過程中，要提高化學穩定性較高的硫化物的轉化率，可以通過使用科學合理的催化劑，以及為反應提供合適的溫度的方法來促進化學反應的快速進行，進而提高硫化物的加氫轉化率。

在對焦爐煤氣使用加氫轉化法進行精脫硫任務時，可以先使用活性不高的鐵鉬加氫催化劑進行反應，以免因活性較高的催化劑促使反應快速進行，使反應室的溫度快速提高，不利于后續反應的有效進行。之后再使用活性較高催化劑來進行脫硫工作，高效地降低焦爐煤氣中硫化物的含量，并將一些焦爐煤氣中的其他雜質轉換成水，提高甲醇的純度。

5 結語

在使用焦爐煤氣制造甲醇的過程中，為了實現資源的合理利用，提高甲醇的純度，以及降低焦爐煤氣中硫化物對環境的污染，必須優化焦爐煤氣制甲醇過程中的精脫硫工藝，來降低甲醇中硫化物的含量。在使用水解法時，必須將穩定性較高的硫化物轉化成其它可進行反應的硫化物，在使用加氫轉化法進行除硫時，要降低焦爐煤氣中CO和CO2的含量，為反應的過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，實現資源的充分利用。

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