煤氣凈化工藝的應用與發展

蔡莊紅(河南化工職業學院 河南 鄭州450042)

現階段，我國經濟的迅猛發展，社會的飛速進步，隨之，我國的煉焦行業也取得了巨大的發展，我國是煉焦的大國，我國焦炭的總產量逐年不斷增加。雖然，煉焦產業帶來了可觀的經濟效益，但是，由于焦爐煤氣經常在沒有被利用的情況下就被放空，因此，帶來了十分嚴重的資源浪費與環境污染。面對這樣的狀況，煤氣凈化工藝應運而生。人們經過不懈的探索與實踐，所得出的主要的解決方法是將焦爐煤氣轉換成甲醇，我們都知道，甲醇既是一種化工的原料，同時也是一種清潔的燃料。在眾多的甲醇合成方案中，經濟環境效益良好的主要兩種，它們分別是：焦化(焦爐氣)聯醇，化肥(合成氨)聯醇，焦爐煤氣與煤為原料相比，具有極大的優越性，具體表現為，成本低廉，資源豐富，裝置投資成本低廉。

一、焦爐煤氣凈化工藝的現狀

1.焦爐煤氣的組成

焦爐煤氣中含有眾多的雜質，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，焦爐煤氣在應用的時候，在后續的化工工藝中，焦爐煤氣中所含有的雜質會對其后續工藝中的催化劑產生嚴重的毒害。這種毒害的結果會造成催化劑部分失活，甚至全部失活。對現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準。在進入蒸汽轉化催化劑之前，焦爐煤氣所含有的烯烴等雜質總含量也有一定的標準。其實，焦爐煤氣無論是在作為工業原料的使用中，還是在作為民用燃料的使用中，將焦爐煤氣中所含有的諸多雜質，例如，硫、烯烴、焦油、萘、氰化氫、氨、苯等有效脫除出去，是整個焦爐煤氣的有效利用的關鍵之所在。

2.我國的現有的焦爐煤氣凈化工藝

現階段，我國所采用的焦爐煤氣凈化工藝主要是濕法凈化。目前，我國所采用的焦爐煤氣凈化設計工藝中都設置了濕法凈化裝置，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后續裝置的腐蝕得到有效減輕，而且能夠使焦爐煤氣作為燃料氣時對大氣所造成的污染得到有效減輕。

二、我國現有的干法凈化工藝存在的缺陷

在焦爐煤氣中，其中所含有的硫化氫的脫除是比較容易的，而有機硫的形態比較復雜，相對而言，焦爐煤氣中的有機硫是難以脫除的。為了使焦爐煤氣中的有機硫得以有效脫除，在焦爐煤氣干法凈化工藝中，我們首先需要采用催化加氫的方法，將其中所含有形態較為復雜的有機硫轉化為硫化氫，之后再利用固體吸收劑使其得以脫除。在我國當前的焦爐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。我國當前的焦爐煤氣的干法凈化工藝所存在的缺陷，具體表現為：

第一，我國的焦爐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，我們都知道焦爐煤氣中含有眾多的雜質成分，但我們對其中一些雜質的脫除研究存在很大的空白，有待于進一步提高。第三，現階段的煤氣凈化工藝所達到的凈化程度十分差，很多時候不能達到甲醇合成催化劑所要求的標準，尤其表現為，對對形態復雜的有機硫的加氫轉化能力更差。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與應用

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硫銨具有一致性，煤氣在經洗苯之后會進入到脫硫塔的下段，經過貧油的噴灑，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，而經過脫硫塔制出的富液會進入循環槽中，發生分解反應，再生后的貧液經過冷卻處理后會進入到脫硫塔中，塔頂的酸性氣體則會進入冷凝冷卻器，經過分離處理后將酸性氣體送入至硫回收工段之中[2]。

這一工藝反應溫度為67到72℃，再生系統與脫硫裝置能夠在低壓低溫的環境下運行，對設備的要求并不高，因此，該種工藝有著成本低廉的優勢。在煤氣凈化效果方面，該種措施可以取得良好的反應效果，脫硫效率能夠達到95%，脫氰效率可以達到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PDS脫硫工藝的基礎上，該種工藝使用硫酸亞鐵、PDS與苯二酚復合催化劑，煤氣中的各種酸性成分會與氨發生反應，轉化成為硫氰化銨等酸性銨鹽，再在氧化作用下形成硫，該種脫硫方式能夠將脫硫效率提升到99%[3]。

3.濕式吸收法

濕式吸收法工藝包括AS循環洗滌法、真空碳酸鹽法、代亞毛克斯法、薩爾費班法等等，其中最為典型的工藝就是氨-硫化氫循環洗滌法，脫硫效率能夠達到95%，但是在反應的過程中會產生大量的酸性氣體，為了防止二次污染的發生，就需要采取適當的措施來處理酸性氣體[4]。

4.轉化工藝

煤氣在完成凈化處理之后，脫出其中的苯、焦油、H2S、NH3并達到相關標準后，就可以將其用在工業燃料與城市燃氣中，但是要將其作為合成甲醇與氨的原料，還需要經過烴類物質的轉化與處理，還需要將參與的硫醇、硫醚等物質脫除才能夠進行二次使用，在轉化方法上，現在常用的轉化方法是催化轉化法與非催化轉化法[5]。

西北化工研究院所開發的新型干法凈化工藝最早應用于河北的建滔焦化有限公司，在運行期間，達到了工藝的設計要求，取得了相應的經濟效益。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。這些企業的實踐結果表明，新型干法凈化工藝安全可靠，能夠達到其相應的工藝設計要求指標。

新型的煤氣凈化工藝具有極大的優越性，新型煤氣凈化工藝的應用與發展使得在復雜氣氛下高含量且形態復雜的有機硫的高效加氫轉化和其后的吸收凈化得到了有效的解決，而且使其工藝實現了合理的匹配。因此，我們總結為：從小的方面說，新型煤氣凈化工藝相應的裝置安全可靠，不僅穩定性極高，而且十分高效，同時能夠保證很長周期內的通暢運行[5-6]。從大的方面說，焦爐煤氣資源的最大化利用,符合我國建設節約型社會，實現可持續發展的大趨勢。

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

[2]張炳玉，金蝶翔.焦爐煤氣凈化工藝評述[J].包鋼科技.2001(02)

[3]吳聲彪，肖波，左娜，江建方，楊家寬.焦爐煤氣凈化技術現狀及探討[J].有色金屬.2003(04).

[4]周曉奇.新型焦爐煤氣凈化工藝的開發及進展[J].化肥設計.2008(01).

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

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