净化焦炉气（精选7篇）
净化焦炉气 篇1
焦炉气制甲醇原料气是基于钢铁行业对焦炭日益增加的需求量而得以发展的, 而焦炭产能的不加控制, 排放出了大量的焦炉气, 这些焦炉气给环境带来了很大程度的破坏。而对焦炉气采取净化的方式来制甲醇原料气, 不仅将焦炉气这种破坏性的气体进行了转化, 同时还节约了资源, 保护了环境。由此可见, 净化焦炉气制甲醇的工艺是我国建设资源节约型和环境友好型社会的重要工艺。但是, 当前的净化焦炉气制甲醇工艺中还存在很多制约性因素, 只有找到有效的方式解决这些问题, 才能更好的发挥出这一工艺的作用。
一、净化焦炉气制甲醇原料气工艺中存在的缺陷和问题
现阶段, 净化焦炉气制甲醇原料气主要是选取铁钼预加氢———铁钼加氢———中温脱硫剂———二级加氢———中温氧化锌———甲烷转化———常温氧化锌的工艺流程[1]。这一工艺流程不仅能够将焦炉气中的有机硫脱出, 同时还能够将脱出后的气体通过加压使其进入到合成系统中, 产生粗甲醇。通常选取氧化锌, 或者是铁锰脱硫剂来充当中温脱硫剂, 而镍钼或者是铁钼是二级加氢催化的主要原材料, 这一环节主要是为了将焦炉气中的有机硫通过与氢进行反应, 而生成无机硫, 再加以氧化锌或者是铁锰脱硫剂对无机硫进一步的吸收, 从而能够达到将焦炉气中的有机硫精脱的效应。此外, 铁锰的性价比是较高的, 但是同氧化锌相比较而言, 脱硫的精度却较差。因此, 在首次吸收有机硫时采用铁锰脱硫剂, 而氧化锌脱硫则被放置在最后的脱硫环节中, 尤其是中温氧化锌脱硫, 能够将之前脱硫环节中残留的硫元素进一步的吸收和清除, 进而保证甲醇合成催化剂的正常指标[2]。
这一工艺流程不仅能够消除焦炉气中有机硫对环境的破坏, 同时还能够将其转化为可被利用的物质, 一方面减少了对环境的污染和破坏, 另一方面又节省了生产甲醇所需的资金与资源, 为国家建设“资源节约型”和“环境友好型”的可持续发展社会增添了动力。但是, 在这一工艺流程中, 若长时间的运行, 也会存在很多问题。首先, 加氢催化剂的使用寿命是相当短的, 使用年限最多仅为一年。其次, 在二级加氢环节中, 出口处经常会产生放硫的现象, 即可能生成COS。第三, 中温脱硫剂的使用寿命也是比较短的, 在脱硫的过程中也可能产生COS和RSH等含硫气体。
二、净化焦炉气制甲醇原料气工艺中存在问题的原因
1. 副反应放热叠加
通常在焦炉气中φ (O2) 的含量是非常小的, 约等于总气体体积的3%, 但是, 还是存在加氢催化剂的氧化、硫酸盐化, 以及过度的还原反应等现象, 具体如下:
另外, 在催化剂的床层中的氧和氢同样会产生反应, 具体如下:
(1) 至 (5) 的反应过程中会产生一定的热量, 而这些热量又刺激了甲烷化反应与烯烃饱和反应, 具体如下:
在 (1) 至 (8) 的反应环节中, 只有 (6) 是吸热反应, 而其他反应都是放热反应, 这些副反应产生的热量叠加起来就会促使加氢催化剂进行强烈的放热反应, 催化剂床层的温度也会产生非常明显的升温, 这不仅影响催化剂的活性, 同时还会大大降低催化剂的稳定性, 这也是造成加氢催化剂的寿命比较短的主要原因[3]。
2. 最低含硫量的影响
铁钼加氢催化剂、钴钼加氢催化剂和镍钼加氢催化剂等几种化学试剂在使用前进行硫化处理是相当必要的, 这主要是因为, 为了防止在脱硫环节中出现放硫的现象, 必须保证最低硫的含量不能低于30mg/m3。而二级加氢催化剂在整个脱硫环节中被安排在中温脱硫剂之后, 给放硫提供了可能, 很容易给氧化锌带来过高的负荷, 使有机硫穿透, 难以达到精脱的效果。
3. 氧化反应的影响
在中温脱硫环节中使用的脱硫试剂处于还原状态, 这就对氧的含量有了严格的限制, 一旦氧含量大于0.1%, 就会造成高强放热的氧化反应, 即 , 这会在很大程度上降低硫容, 缩短脱硫剂的寿命。另外, 当硫容达到饱和的状态时, 在出口处的有机硫含量通常会比入口处的有机硫含量高, 这主要是由于氧引发了强烈的副反应而造成的。
三、改进净化焦炉气制甲醇原料气工艺的建议
1. 加氢前设置耐硫除氧剂
之所以要在进行加氢之前设置必要的耐硫除氧剂, 主要是为了控制加氢入口处的氧含量, 这一方面能够使加氢催化剂维持在还原状态下, 另一方面还能够保证中温脱硫剂的稳定性。因此, 在基本工艺流程不改变的前提之下, 可以在加氢之前, 在加氢槽的装填部分放置耐硫除氧剂, 对氧含量进行有效的控制[4]。
2. 设置防放硫副线
若在二级加氢的工艺环节中采用铁钼加氢催化剂、钴钼加氢催化剂和镍钼加氢催化剂等几种化学试剂, 可以在中温脱硫剂的出口处与中温氧化锌脱硫剂的入口处设置防放硫副线, 当放硫时, 就将副线开通。
3. 选取适当有机硫转化催化剂
二级加氢环节的作用旨在解决上部环节中没有解决的噻吩转化问题, 这也是选取镍钼来作为催化剂的主要原因。然而, 此种催化剂会同甲烷发生强烈的副反应, 很容易造成超温失活的现象。因此, 在选取有机硫转化催化剂时, 应该选择具有除氧、不带有甲烷化副反应, 同时不需要进行硫化处理的钛基来作为有机硫转化的催化剂[5]。
四、基于水解工艺的新型净化工艺
有机硫主要有两种方式, 即氢解与水解。氢解方式主要应用在对油品与烃类的有机硫转化当中, 例如对硫醇、二硫化物等物质的有机硫转化。而水解方式同氢解方式相比较而言, 主要适用于比较简单的有机硫转化当中, 例如在二氧化碳中的有机硫转化等。氢解虽然是一种较为成熟的方式, 但是对于某些含碳、氧量较高, 并且硫含量较低的工艺气体来说, 水解的方式能够更好的将有机硫进行转化。因此, 一种基于水解工艺的净化焦炉气制甲醇的方式是具有可行性的, 并且水解工艺具有以下几个方面的优势:
1. 性价比优势
在整个有机硫的转化工艺当中, 催化剂是最为关键的因素, 而水解工艺通过放热反应, 能够使有机硫进行更加稳定的转化, 并且耐硫中温水解催化剂对焦炉气中的氧含量要求几乎不存在, 也不会产生甲烷化副反应。另外, 使用寿命长、价格低是水解工艺的主要优势。由此可见, 水解工艺在性价比方面具有更大的优势。
2. 对原料气中氧的化解与利用
对于氢解工艺来说, 氧含量是需要被严格控制的, 但是对于水解工艺来说, 氧是进行脱硫的最佳元素。水解工艺能够将原料气中的氧进行充分的化解与利用, 使有机硫的脱出更加彻底。
3. 成本优势
水解工艺的净化反应速度是比较慢的, 这就降低了水解方式对设备和材质的要求, 能够在很大程度上减少脱硫的资金消耗, 对成本进行有效的控制。因此, 在对焦炉气中的有机硫进行脱出时, 水解工艺是一种值得推广的新型工艺。
总结
综上所述, 在净化焦炉气制甲醇原料气工艺中, 脱硫是最主要的环节, 为达到精脱的效果, 就需要不断对工艺流程中存在的问题加以完善, 并且找到有效的措施来提高脱硫的质量。本文提出了一种基于水解工艺的新型脱硫工艺, 以期能够为净化焦炉气制甲醇提供更加有效的方式。
摘要：焦炉气制甲醇的工艺流程中, 核心的技术就是脱硫。基于此, 本文首先阐述了净化焦炉气制甲醇原料气工艺中存在的缺陷和问题;其次, 对缺陷与问题产生的原因进行了分析, 进而提出了几点改进的建议。本文根据耐硫中温水解催化剂的特性, 验证了采用水解转化有机硫的方式, 并且提出了一种基于水解工艺的新型焦炉气净化工艺, 同时又提出了几点有效提高有机硫转化工艺水平的对策。
关键词：净化焦炉气,甲醇原料气,工艺分析
参考文献
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焦炉煤气净化工艺节能技术探讨 篇2
关键词：化工业,焦炉煤气,净化,节能
0 引言
在中国的冶金工业中, 焦炭作为最主要的原材料被使用到工业生产中, 被放入焦炉中为工业生产提供热量。复杂地质情况下的焦煤成分有很多, 高达上百种, 煤在焦炉中提炼时, 有很多种成分都会随着煤气进入到后面的工序中, 要实现焦炉煤气的净化, 必须将焦煤通过高温干馏形式使焦炉煤气中多余成分去除掉, 但这一过程花费的人力、物力和财力较大, 国家相关部门一直致力于焦炉煤气净化工艺节能技术研究和探讨, 在焦炉煤气净化工艺中融入节能技术, 采取有效节能措施, 能有效降低焦炉煤气净化的操作技术和材料成本。
1 焦炉煤气净化工艺的发展
在中国化工厂中, 焦炉煤气的净化是一项重要工艺过程。20世纪50年代初, 中国开始了焦炉煤气净化工艺的研究, 中国焦炉煤气净化工作者突破了传统焦炉煤气净化的破旧工艺模式, 对焦炉煤气净化进行了创高新改革, 设计研发出了58型焦煤和其它炉型相适应的焦炉煤气净化工艺, 比较常用的焦炉煤气净化工艺有NH3·H2O工艺、单塔脱苯工艺, 实践表明, 这些焦炉煤气净化工艺虽然都进行了革新和优化, 但在使用过程中焦炉煤气净化效果较差, 进行焦炉煤气净化的设备经常出现腐蚀情况, 焦炉煤气净化过程中氨苯回收率较低, 很容易在加工过程中造成严重环境污染, 这对国家环保极为不利, 中国的焦炉煤气净化工艺和发达国家相比还有很大差距。20世纪70年代以来, 中国许多焦炉煤气焦化工厂意识到了提升焦炉煤气净化工艺水平的重要性, 在焦炉煤气净化上大量投资, 中国许多焦炉煤气焦化厂都和国外焦化厂进行了联合, 将国外先进焦炉煤气净化工艺引用到国内, 采用了全负压焦炉煤气净化工艺、脱硫脱氰焦炉煤气净化工艺和无饱和器法硫铵焦炉煤气净化工艺等国外先进技术, 并对焦炉煤气净化过程中使用的设备和材料进行了革新和优化, 使得中国的焦炉煤气净化工艺得到了突破性进展。近年来, 中国焦炉煤气净化工艺开始朝着节能方向发展, 使得中国的焦炉煤气净化技术拥有了国际先进水平, 将节能技术有效应用到焦炉煤气净化工艺中, 能有效改善中国焦化企业焦炉煤气净化技术, 使其得到有效改进和提高。
2 焦炉煤气净化工艺节能技术现状
在工业生产中, 焦炉煤气净化主要是除去煤气中的有害成分, 以免在使用过程中危害人体健康, 焦炉煤气净化工艺主要包括冷却和输送煤气, 并除掉焦炉煤气中有害成分, 焦化厂的焦炉煤气净化工艺主要包括初冷、洗涤、解析和处理等几方面工序内容。在焦炉煤气初冷过程中要采用集气管喷洒氨水和设置出冷器对煤气进行冷却处理, 在焦炉煤气冷却处理过程中要确保输气管道没有堵塞, 因此, 进行焦炉煤气净化冷却处理的煤气在初冷器中集合的温度要保持在25 ℃以上。焦化厂在焦炉煤气净化的过程中, 应格外注意焦炉煤气中焦油的脱出和回收, 焦化厂焦炉煤气中大部分焦油都是经过喷洒工序, 在NH3·H2O的作用下逐渐冷却下来的, 另外一小部分焦油会在捕集装置中随着焦炉煤气的初冷, 和NH3·H2O混合在一起。目前中国各大焦化厂在焦炉煤气净化的过程中, 都采用氨水焦油分离装置对焦炉煤气中的焦油进行脱除和回收, 主要是运用了NH3·H2O和焦油比重不同、密度不同, 对其进行分层分离处理, 在NH3·H2O和焦油分离的过程中, 也有效除去了其中的渣尘[1]。根据焦化厂使用焦炉煤气净化设备的不同, 可将其分为焦油氨水分离槽和机械化澄清槽两种不同形式, 这两种设备在操作过程中要格外注意温度和分离时间的掌控, 通常情况下氨水焦油分离的时间越长分离效果就越好, 静置冷却作用会导致氨水焦油分离温度变低, 堵塞分离管道, 不利于氨水焦油分离的进行, 一般来说氨水焦油分离槽都设置有保温系统, 能实现氨水焦油分离槽温度的有效控制。
3 焦炉煤气净化工艺节能技术
3.1 焦炉煤气净化脱酸蒸氨工序的节能技术
在焦化厂焦炉煤气净化脱酸蒸氨工序中, 采用蒸氨塔直接蒸汽的方式有效实现节能目的。目前中国各大焦化厂在焦炉煤气净化的过程中, 都将脱酸蒸氨过程中的蒸汽直接输送到蒸氨塔内, 蒸氨过程中产生的废水会从蒸氨塔外排出, 并通过合理生化处理, 这样才能达到降低蒸氨过程中蒸汽的消耗。在焦炉煤气净化过程中, 要充分考虑蒸氨塔脱酸蒸氨过程中蒸汽减少带来的影响, 蒸氨塔蒸氨过程中酚水量减少, 且蒸氨过程产生的废水中含氨量的减少, 能有效降低蒸氨过程对设备造成的损失, 这就使得焦化厂在焦炉煤气净化过程中经济效益得到大大提高。焦化厂在焦炉煤气净化过程中还要重视对侧线NH3·H2O的合理利用, 当脱氨塔内部的温度在100 ℃左右时, 脱氨塔内富液中的挥发铵盐就会被分解掉, 焦炉煤气中有害物质就会被分解出来, 这个过程可称作焦炉煤气净化中的吸解过程, 焦炉煤气净化中吸解过程所需热能主要由侧线NH3·H2O的提供, 这种设计使得焦化厂的焦炉煤气净化过程节省了大量蒸汽消耗, 并在一定程度上优化了焦炉煤气净化工艺[2]。且在此过程中要设置科学合理的换热器设备, 对焦炉煤气净化过程中产生的热效率进行回收, 从而达到节约能源的目的。
3.2 焦炉煤气净化粗苯蒸馏工序的节能技术
在焦化厂进行焦炉煤气净化时, 要想实现节能的目的, 必须选用管式炉加热富油脱苯的方法工艺, 有效实现粗苯蒸馏工序节能。焦炉煤气净化过程中富油脱苯有两种方法:
a) 使用水蒸气对其进行加热实现蒸馏脱苯的目的。采用这种方法只需将富油热度提升到150 ℃即可, 此过程消耗水蒸气量较大;b) 管式炉加热富油脱苯。目前中国焦化厂在焦炉煤气净化过程中采用的通常是这种方法, 采用此方法时, 可将富油温度提升到190 ℃以上, 这种方法能有效实现焦炉煤气净化工艺的节能, 降低焦炉煤气净化过程中能源的消耗, 有效提高了焦化厂的经济效益[3]。焦化厂焦炉煤气净化技能过程中还要尤其重视换热器的科学合理设置, 将脱苯塔中的苯汽进行冷却处理, 并对部分苯汽进行冷凝处理, 对交换热器出口的苯汽温度进行有效控制, 使得绝大部分洗油蒸汽能实现冷凝的目的, 确保交换热器出口的苯汽质量符合焦炉煤气净化节能要求。在脱苯塔中进行操作时, 要充分利用油气交换热器, 使其能充分发挥自己的作用, 确保脱苯塔操作稳定性, 能在极大程度上提高焦炉煤气净化节能质量, 使得焦化厂焦炉煤气净化工序变得简单便捷, 在极大程度上提升焦化厂经济效益。
4 结语
焦炉煤气是中国工业生产的先决条件, 对中国工业发展具有极大影响, 焦炉煤气中含有的成分十分复杂, 有些不能为工业生产所用, 因此必须对焦炉煤气进行净化。但在焦炉煤气净化时会消耗大量能源, 所以在焦炉煤气净化工艺中加入有效的节能措施, 能确保焦炉煤气净化工艺的科学性和合理性, 且能在极大程度上为国家节约能源, 并减少大量经济开支, 在焦炉煤气净化加工过程中采取有效的节能措施, 能有效提高原料利用率, 减少能源浪费, 进而有效提高焦化厂经济效益。
参考文献
[1]肖瑞华.煤化学产品工艺学[M].北京:冶金工业出版社, 2003.
[2]朱金阳.余热水采暖[M].北京:冶金工业出版社, 1990.
焦炉煤气放散净化罐研究与应用 篇3
1 问题分析
1) 由于焦炉煤气中含有焦油、萘及水等物质在容易凝结, 导致焦炉放散常明灯气源管道堵塞, 需要每两个月对点火气源管进行吹扫作业, 吹扫作业平台在40m出的高空, 作业时间一般为2~3个小时, 吹扫时间长且属于高空作业。
2) 在冬季时焦炉放散长明灯气源管道由于焦油、奈及水等物质时常凝结导致长明灯熄火, 当焦炉煤气管网压力上升需要进行放散时, 只能通过人工爬上40米的高空用火把进行点火放散, 在焦炉放散投产至今有两次在夜间通过火把对放散装置进行点火作业。
2 改造方案
2.1 基本工作原理
在原焦炉煤气长明灯气源管道上增加一个净化罐, 在1处和2处分别接一根DN50的管道, 两根管道之间安装净化罐, 并在管道上分别装上DN50的阀门, 同时在1至2的管道上装一个DN50的旁通阀。正常运行时, 气源通过净化罐到达点火器, 当净化罐检修时, 作为净化装置再生和检修时使用。
2.2 净化罐具体参数
此净化罐容积为5m3, 直径1m, 填料的高度为1.5m, 填料分三层, 底层为焦炭, 上面两层为活性炭, 层与层之间用钢丝网隔起来;净化罐顶部装一个放散, 底部装一个排污阀;净化罐上方用法兰连接, 用来装填料, 下方留一个人孔, 用于检修。
2.3 焦炭及活性炭的吸附能力计算
1) 焦炉煤气净化前后的H2S及萘的含量:焦炉煤气中H2S的含量:0.5g/m3, 焦炉煤气中萘的含量:0.3g/m3;净化后焦炉煤气中H2S的含量:0.015g/m3, 净化后焦炉煤气中萘的含量:0.08g/m3。
2) 焦炉煤气管径及流速:管径:0.05m, 流速:6m/s。
3) 填料 (焦炭和活性炭) 的吸附能力:能够吸附自身重量40%的杂质。
4) 填料体积重量转换关系:0.5t/m3。
5) 吸附能力计算:净化罐中填料的体积:3.14× (1m/2) 2/×1.5=1.1775m3。
填料的重量:1.1775m3×0.5t/m3=0.58875t。
填料能吸附杂质的重量:0.58875t×40%=0.2355t=235.5kg。
焦炉煤气管道通过焦炉煤气的流量:3.14× (0.05m/2) 2×6m/s=0.011775m3/s=42.39m3/h=1017.36m3/d。
每天吸附的H2S的重量:1017.36 m3/d× (0.5g/m3-0.015 g/m3) =493.4196g/d=0.4934193kg/d。
每天吸附的萘的重量:1017.36 m3/d× (0.3g/m3-0.08 g/m3) =223.8192g/d=0.2238192kg/d。
装一次填料的使用:235.5kg/ (0.4934193kg/d+0.2238192kg/d) ≈328d。
3 实施效果
焦炉煤气放散净化罐从2010年7月份投入到2011年5月份共计10个月约300天, 焦炉放散的运行效果良好, 且未对焦炉放散气源管进行吹扫。根据填料的理论运行时间的计算328天, 在5月底对焦炉放散净化罐出口的焦炉煤气化验得出H2S含量为94.7mg/Nm3, 奈含量为135mg/Nm3, 而焦炉放散净化罐进口的H2S含量为173mg/Nm3, 奈含量为139mg/Nm3, 通过数据可知, 焦炉煤气净化罐脱奈的效果较差, 对此, 我厂对焦炉净化罐的填料进行了以此更换。
4 结语
通过增加焦炉煤气放散气源管净化罐减少了对焦炉放散气源管的吹扫作业, 保证了放散装置的可靠性, 从而使得焦炉煤气系统运行更加安全。
摘要：焦炉煤气放散净化罐可以净化焦炉煤气点火管中焦油、奈及水等物质, 增加气源管中焦炉煤气的流通量, 保证点火装置及放散装置的正常运行。
净化焦炉气 篇4
1 焦炉煤气净化技术现状发展
1.1 焦炉煤气组分与净化必要性分析
焦炉么气当中往往含有微量硫、交流等杂志物质。当在化工生产过程中使用焦炉煤气时杂志物质会在后续的工艺当中对催化剂造成污染。进而导致催化剂出现部分或者是全部失活。在工业生产或者是民用燃料使用中进行高效脱除杂质是从事焦炉煤气资源高效利用的根本。本文则对焦炉煤气组分情况进行如下表表示:
1.2 当前国内净化工艺介绍
目前为止, 我国焦炉煤气净化技术主要以湿法净化为主, 这样能够有效降低硫化氢腐蚀效果, 更佳能够缓解对大气造成的污染。脱硫、脱氢工艺当中主要包括索尔菲班法、真空碳酸盐法以及ADAOMC等法。
但是采用湿法脱硫存在一些问题, 首先, 是机硫含量仍然相对较高;其次, 机硫结构让然比较复杂。其中每个立方单位当中焦油、氨苯等含量甚至达到几百毫克。
2 干法净化技术缺陷分析
在焦炉煤气脱硫过程中采用湿法脱硫方式会形成相对复杂结构的机硫。为此, 采用干法对复杂有机硫进行转化研究具有重要意义。我国在进行焦炉煤炭干法净化研究中仍然存在一些缺陷。
2.1 缺少完整净化工艺, 针对焦炉煤气当中存在的杂质无法清除;
2.2 净化度相对较差, 而面对复杂结构的机硫加氢转化能力更弱;
2.3 催化剂在低温活性条件下更差, 且易超温;
2.4 固体吸收剂硫相对用量比较大, 且具有容量低的特征;
2.5 催化剂本身密度相对更高, 抗压碎的强度也较弱。
3 新型焦炉煤气净化工艺开发
3.1 新型干法净化技术
传统干法净化技术主要应用的是铁钼催化剂, 即在350-450℃下将有机硫加氢转化为硫化氢。并在此基础上使用价格相对便宜的固体吸收剂完成脱硫化氢。但是因为焦炉煤气当中有机硫的含量相对较高, 且硫的结构相对更加复杂, 并包含多种杂质内容。为此, 采用传统工艺并不能够很好解决脱硫问题。采用加氢催化剂以及净化剂等工艺进行净化具有重要的实践意义。基于工业生产角度本文主要介绍两种新型干法净化技术内容:
3.1.1 两级加氢技术:一级加氢组合粗脱加二级加氢组合精脱;
3.1.2 一级加氢技术:一级加氢组合粗吸收加精吸收。
本文主要研究的是开发能够使用在煤气以及焦炉气当中的加氢催化剂, 以及在催化剂使用技术基础上的低温活性组分内容。
3.2 JT-1、JT-8型加氢催化剂
Jt-1这种类型的催化剂使用在水煤气、焦炉气等原料合成的加氢脱硫环境当中效果较好。催化剂能够对原料气当中有机硫等物质进行转化。该类型的催化剂具有几个方面的物理性质, 包括灰蓝色球状结构、抗压碎强度等。
JT-8类型焦炉气加氢催化剂能够被使用在CO含量在10%以下的焦炉气原料脱硫当中, 其中该材料的物质性质主要包括几个方面:褐色球状物、径向抗压碎强度在50N/cm-1以上。
4 新型干法净化技术及催化剂性能评估
本文主要对加氢催化剂串粗脱硫试验进行分析。焦炉气当中包含的有机硫实际远远高于100×10-6, 为了能够达到有机硫加氢实现脱硫平衡效果, 需要针对高含硫焦炉气采用具有针对性的方法进行处理。采用JY-8类型的加氢催化剂能够对实验室当中的样品实验功能放大, 通过催化剂源丽都活性方面的评价发现, 出口尾气当中的不饱和氢等物质都无法检测出来。其中, 有机硫化物的加氢转化效果相对较好, 能够达到97%左右。
另外, 采用两级加氢催化剂串联进行测试能够发现, 采用JT-8加氢催化剂以及粗脱硫剂再加JT-1加氢催化剂以及氧化锌精脱剂试验, 出口尾气当中并未能够检测到不饱和氢。并能够发现, 有机硫的转化率实际上超过了99%。采用两段加氢以及两端吸收的技术与催化剂、净化剂方面的使用最早出现在河北焦化有效公司。工业研究实践证明这项技术具有较为成熟的工艺流程。
5 结语
综上所述, 焦炉煤气通过蒸汽机发生转化过程中可能产生许多杂质, 这些杂质的总量要被尽可能的控制在50×10-6。为此, 降低焦炉煤气工艺当中的焦油、硫等物质杂质是这项净化技术的关键内容。干法净化技术属于焦炉煤气净化工艺当中的主要手段具有重要的实践意义。
参考文献
焦炉烟道气净化技术与工艺探讨 篇5
1 S02和NOx的危害
当今环境污染越来越严重, 其中酸雨和大气污染的主要原因是, 空气中PM2.5的含量越来越多, 它是由VOCs、SO2、NOx等前驱体转变而成, 直接排放在空气中, 进而上升到大气层形成酸雨, 这些问题已严重影响到生态系统, 以及人们的健康。
2焦炉烟道气特点
2.1焦炉烟道气温度低
影响焦化厂焦炉烟道气温度的因素有很多, 如:现场管理水平、操作制度、燃料类型、受焦炉炉型等, 而大部分焦炉烟道气温度是220-250℃左右, 也有少数最高温是280℃, 最低温是180℃, 存在的差别很大。焦炉烟道气温度与电厂的烟气温度300-400℃相比, 还是比较低的。在进行电厂烟气脱硝时, 若焦炉烟气温度达不到250℃, 则会因温度不高, 会降低催化剂的脱硝效率。
2.2焦炉烟囱一直保持热备
相比较于电厂烟气, 焦炉烟道气在排放到大气之前, 必须经过脱硫脱硝, 再次返回到焦炉烟囱, 加热焦炉烟囱到一定温度, 因此, 焦炉烟囱需一直保持热备状态。湿法脱硫技术是电厂经常使用的烟道气脱硫, 为满足这项技术的应用, 烟道气在经过脱硫脱硝后, 温度要大于烟气露点温度, 并高于130℃。
2.3 NOx含量不同
NOx在焦化厂焦炉烟道气中的含量, 大约是450-1200mg/Nm3, 区别较大, 数值较高。
2.4低温脱硝受SO2含量影响
在焦化厂焦炉烟道气中, 含SO2量是50-600mg/Nm3, 差距较高。SO2在V2O5催化剂的作用下, 部分转化为S03。然而, SO3在区间温度为180℃—230℃之间, 容易与NH3发生反应, 而形成NH4、HSO4, 其沸点是350℃, 熔点是147℃, 在潮湿的条件下容易发生分解, 并且, HSO4粘稠性较高, 覆盖在催化剂表面很难清理, 造成催化剂使用效率大幅度被降低。如果使用低温脱硝技术进行焦炉烟道气低温脱硝, 须达到高效脱硫的要求。
2.5很难控制NH3的逃逸率
电厂在进行焦炉烟道气脱硝时, 如果使用NH3—SCR的方法, 会因为温度较低, 在脱硫过程中产生的NH3排放量, 无法达到国家排放标准要求。
3焦耐技术路线案例
3.1技术路线
以中冶焦耐公司为例, 在治理烟道气源头前提下, 确定技术路线。
3.1.1 NOx燃烧中控制技术
焦炉中冶焦耐是利用改善焦炉加热制度、以及使用废气循环结合焦炉分段加热的技术、
改善焦炉炉体结构等, 通过以上方法控制NO在焦炉烟道气中的含量, 使之小于500mg/Nm3。
3.1.2控制SO2燃烧之前的工艺技术
在焦化厂煤气净化过程中, 经常采用脱硫工艺对焦炉煤气进行脱硫, 以此降低H2S在焦炉煤气中的含量。
3.1.3 SO2和NOx的燃烧后控制技术
如果在净化焦炉煤气过程中, 已经使用了上述两种技术后, 排放气体中SO2和NOx的含量仍存超过了国家的标准, 则必须使用燃烧后控制技术, 即“碱法脱硫+选择性催化还原脱硝除氨除尘一体化”, 它是中冶焦耐根据焦炉烟道气自身的特性与目前的脱硫脱硝技术, 制定的燃烧后控制技术路线。采用这个技术在焦炉煤气燃烧之前脱硫, 然后燃烧后脱硝、除尘、除氨, 从而使排放气体中SO2、NH3、Nox、颗粒物等有害气体的含量, 达到相关要求, 并使焦炉烟道气脱硫脱硝的技术中的难题得到解决。
3.2燃烧后控制技术
碱法脱硫+低温陶瓷纳米催化剂脱硝除氨除尘一体化工艺流程。
4脱硝和脱硫的原理
4.1碱法脱硫
4.2低温除氨、除氮
5技术特点
5.1利用NH3-SCR脱硝原理, 在实现脱硝除氨除尘一体化的中, 脱硝催化剂是使用陶瓷纳米, 然后加上除氨催化剂进一步脱硝, 使排放气体中NH3、NOx及颗粒物的含量均低于国家标准要求, 可达99%的除尘效率、高于85%的低温脱硝效率、可达97%的除氨效率;
5.2在使用碱法脱硫进行焦炉烟道气脱硫的效率在70%以上, 在焦炉煤气燃烧之前, 进行高效脱硫, 使脱硝催化剂的使用时间加长, 有利于采用低温脱硝技术进行高效脱硝, 使排放气体中SO2的含量满足国家排放标准的要求, 也减少了烟气净化工艺运行成本;
5.3在设备检修时或更换催化剂时, 由于脱硝反应器中是多个独立仓室组成, 操作比较方便, 对别的仓室的运行不造成干扰;
5.4对于脱硝催化剂表面污物, 可以使用压缩空气的方法进行清理;
5.5陶瓷纳米催化剂的使用期限在5年以上;
5.6把脱硫脱硝后的烟道气掺入到在脱酸蒸氨时段浓度大概是18%的剩余氨水中, 然后利用经过脱硫脱硝的烟道气温度蒸发氨;
5.7在脱硝反应器内部的进出口烟气管道位置, 设置旁通, 并设开关装置, 如果想切换净化设备的工作状态, 直接调节开关即可, 非常方便, 省去了另外增设烟气旁通管道。
6陶瓷纳米催化剂的特性
6.1催化剂孔隙是PM2.5/PMl0, 不但有催化功能, 还有高达99%的除尘净化效率, 除尘过滤功能较高;
6.2可以提高低温脱硝的效率, 压力损失:1000-1200Pa;
6.3催化剂表面的粉尘, 可以通过压缩空气从穿孔板上部进行反吹, 进而清除, 避免催化剂的脱硝率被降低;
6.4催化剂形态是滤筒状, 均匀分布在5mm厚的滤筒壁内, 通过穿越式接触、强制渗透的方法使烟气与催化剂充分融合, 且深层催化剂脱硝效率不受表层催化剂污损的影响, 保证了低温脱硝的高效率。
摘要：当今烟气脱硫脱硝技术, 为工业化应用最广泛的电厂烟气脱硫技术及电厂烟气脱硝技术。为了解决焦炉烟道气净化问题, 文章对焦炉烟道气特点和措施进行了分析。
焦炉气缺口补充的方案对比及选用 篇6
1、基础条件
*气源:焦炉气,热值为4000Kcal/Nm3;
*用气量:20万NM3/d;
*冬季用气缺口用量:2万NM3/d;
*厂区现有设备及参数:3万方湿气柜1个+10万方湿气柜1个(储气压力200-300mmH2O)
2.工艺方案
由于当地冬季用气缺口总量缺口为2万NM3/D,故根据实际的现场情况及选取不同的两种方案进行综合考虑,两种方案中分别选用储罐,气化设备,调压计量设备、混气设备。具体配置、费用详见下表。
2.1方案一:LPG气化站混空气
本装置采用液化气气化后和文丘里管式混气工艺。槽车运来的液态LPG经卸车泵卸至液化气储罐内,液态LPG由液化气泵增压送至气化器进行气化混气。液化石油气气化后,经由喷嘴中喷出,并在喷嘴附近形成负压,提升气将外界环境空气吸入,在文丘里管中压缩扩散后形成均匀的混合气体输入进入缓冲罐(或储气柜)。通过热值仪控制混气比而保持液化石油气混空气的热值稳定。工艺设备主选国内外品牌,同类别工程项目建成以来,运行一直良好。
2.1.1设备一览表
2.2方案二:LNG气化站混空气
2.2.1
液化天然气(LNG)工业在世界上已有60多年的历史,技术成熟,已形成了从液化、储存、运输、气化到终端利用的一整套工艺。在我国,随着经济持续快速增长,LNG的开发和利用越来越受到重视。
1.LNG体积比同质量的天然气小625倍,故可用汽车、火车、轮船很方便地将LNG运到没有天然气的地方使用。
2.LNG储存效率高,占地少。投资省,10m3LNG储存量就可供1万户居民一天的生活用气。
3.LNG汽化潜热高,液化过程中的冷量可回收利用。
4.由于LNG汽化后密度很低,约0.71kg/m3。
5.LNG供气站均可用作备用和调峰。
2.2.1设备一览表
3.投资费用
3.1方案一
3.1.1建站费用
*LPG气化站+文丘里混气站设备费用,总计约￥500.00万元;
*土建安装及设计费用另计。
3.1.2运行成本
针对现LPG市场价格考虑运行成本说明:
1.目前场内自用焦炉气热值约为4000Kcal/Nm3,按冬季最高缺口使用量20000Nm3/d计算,则每天需要补充的总热量为
4000Kcal/Nm3*20000Nm3/d=8*107 Kcal/d。
2.现考虑用LPG+空气作为补气,LPG热值约为24000 Kcal/Nm3,试计算LPG使用量为:
单位换算为
3.目前当地LPG市场价格约为8元/kg,故日用LPG总价值约为6.3万元。
3.2方案二
3.2.1建站费用
*LNG气化站+文丘里混气站设备费用,总计约￥550.00万元;
*土建安装及设计费用另计。
3.2.2运行成本
针对现LNG市场价格考虑运行成本说明:
1.目前场内自用焦炉气热值约为4000Kcal/Nm3,按冬季最高缺口使用量20000Nm3/d计算,则每天需要补充的总热量为
2.现考虑用NG+空气作为补气,LNG热值约为8500 Kcal/Nm3,试计算NG使用量为:
3.目前重庆地区NG市场价格约为4.5元/Nm3,故使用日用NG总价值为:
4. 结语
净化焦炉气 篇7
1 焦炉气利用状况
焦炉煤气是焦化产业主要的副产品之一,每炼1t焦炭,会产生430m3左右的焦炉气,焦炉煤气一半用于回炉助燃,约200m3必须使用专门的装置进行回收,否则就只有燃烧排放。国家统计局的数据显示,2007年全国规模以上焦化企业生产焦炭3.28亿t,超过全球焦炭总产量的50%,如此计算每年产生的焦炉气就有600多亿m3,而利用状况却不能令人满意。据了解,目前一些钢铁联合企业焦化厂和一些大型焦化厂由于设备完备、产生的焦炉气量比较大,可以采用直接用于还原铁、生产甲醇、生产化肥等技术进行综合利用,但是一些产能在20万t、40万t、60万t的中小型炼焦企业,由于炼焦产生的焦炉气相对较少,投资甲醇、化肥等项目达不到规模,成本优势不明显。如果几家联合又存在工厂分散,建设和管理上有困难等问题;投资制取氢气项目又苦于没有下游市场;用于发电功率较低,上网有困难。这些问题严重制约了这些企业焦炉气综合利用的步伐,而这些企业在炼焦企业中所占比重还较大,整体利用状况不容乐观。再加上最近焦炭行业不景气,严重影响了这些企业的积极性。
2 焦炉气综合利用新技术
近年来,随着我国对焦炉气利用项目的日益重视,一些科研院所积极探索,开发出了一些符合我国国情的焦炉气综合利用技术,并得到了运用。
2.1 焦炉气生产甲醇工艺
化学工业第二设计院开发的焦炉气制甲醇的工艺流程,由焦炉气压缩、精脱硫、转化工序、甲醇合成、甲醇精馏、甲醇储存等部分组成。关键技术是将焦炉气中甲烷转化成合成所需要的CO和H2,目前甲烷转化技术主要有蒸汽转化、非催化部分氧化转化、纯氧催化部分氧化等几种工艺。在焦炉气制甲醇过程中多采用纯氧催化部分氧化工艺,其主要特点是流程比较简单,只需要一台转化炉,采用纯氧自热式部分氧化转化,避免了蒸汽转化外部间接加热的形式,反应较蒸汽转化速率快,焦炉气利用率高,一次投资省,在投产的焦炉气生产甲醇装置中利用的最多。其工艺流程见图1。
经净化处理的焦炉气进入气柜中缓冲后,进入压缩机压缩至2.5MPa,然后进入焦炉气净化装置,将焦炉气中参与的硫、氨等杂质脱除后,进入转化工序使焦炉气中的甲烷和高碳烃转化为甲醇合成所需要的有效成分H2、CO,转化气经合成气—循环气联合压缩机压缩至5.5～6.0MPa,进行甲醇合成,生产的粗甲醇经过精馏后可以得到符合标准的精甲醇。
2004年底,由化学工业第二设计院设计的云南曲靖大为焦化制供气有限公司年产8万t焦炉气制甲醇项目投产成功,标志着我国焦炉气催化部分氧化生产甲醇工艺已经成熟。由于此工艺流程短、技术成熟,相对天然气制甲醇、煤制甲醇有较强的成本优势,目前国内在建和已建项目中使用的化二院工艺已经有40多套,生产能力达到500万t以上。
2.2 焦炉气低温分离生产LNG联产氢气技术
为了使焦炉气利用途径多元化,解决一些中小焦化企业焦炉气高效利用问题,中科院理化所开发出了焦炉气低温分离生产LNG联产氢气工艺。此工艺将膜分离和低温精馏分离技术相结合,利用物理方法将焦炉气中的氢气和甲烷进行分离提纯,同时得到液化天然气和纯净的氢气,从而达到高效利用焦炉气的目的。液化天然气是目前市场上稀缺的商品,而氢气可以用来为全厂提供热力和动力,还可以作为原料供给氧化氢、合成氨、苯加氢精制等装置,其经济效益较用焦炉气发电高得多。其生产工艺如图2。
从焦化厂出来的焦炉气压力比较低,经升压至2.6MPa后进入净化工序,脱去焦炉气中的硫、碳、芳香烃等杂质后,进入膜提氢工序,分离出部分含量高于90%的氢气进入氢气动力锅炉,为全厂提供动力和热力,多余氢气可以生产液氢,也可以输送到其他装置作为原料气。膜分离产生的非渗透气富含甲烷、少量的氢气和氮气进入液化工序,将温度降至-170℃,然后进入精馏工序,塔底产生的LNG产品进入储存工序,塔顶产生的氮气和氢气的混合气体则作为焦炉气净化单元的再生气利用,再生后的废气汇入焦化厂的燃气管网。
整个工艺流程简单,对于产量在百万吨以下炼焦企业,此工艺有以下优点:
(1)投资少。
较焦炉气制甲醇装置省去了转化工序,省去了空分设备,投资相对较小。
(2)产品有竞争力。
采用焦炉气作为原料气生产LNG,动力由副产氢气燃烧提供,生产能耗低,多余的氢气还可以用于其他装置原料,并且原料成本低,相对于传统的以天然气为原料生产LNG装置优势明显。
(3)系统相对独立。
装置的氮气循环制冷系统相对独立,装置操作弹性大,基本不受上游气量大小的影响,当焦炭市场行情好的情况下可以高负荷生产,行情不好的时候也可低负荷运行。
(4)经济效益好。
中小焦化企业由于产气量小,生产甲醇成本优势不明显,使用此工艺是个不错的选择。
(5)生产技术成熟。
中科院理化技术研究所是国内最早研究天然气液化的,上世纪90年代就研制成功了中国最早的液化天然气装置,最近,又先后完成中国第一套国产泰安深燃15万3/d的LNG装置和晋城含氧煤层气液化装置。m在液化、精馏分离方面有成熟的经验,目前由中国科学院理化技术研究所技术总承包的太原理工天成科技公司焦炉气综合利用项目——80万m3/d焦炉气液化项目已经进入施工阶段,预计2009年5月投产。
2.3 焦炉气制油技术
陕西金巢投资公司将我国气体净化技术与南非费托合成技术有机结合,成功开发出碳氢基合成气生产清洁燃料油技术,该技术可用于焦炉气生产清洁燃料油和高级石蜡及其他化工产品。利用1万m3气体可以生产0.6t 0#柴油和0.9t高纯度石蜡。目前该技术已经通过工业试验。
2.4 焦炉煤气用于直接还原铁
焦炉气中含有55%氢气和25%的甲烷,具有非常强的还原性,根据物料平衡计算结果,在炼焦过程中,炼焦煤有70%转化成焦炭,30%转换成焦炉气。但是经过测算,70%的焦炭与30%的焦炉煤气的还原当量是1:1。这主要是因为H2作为还原剂的还原潜能是CO的19倍左右,因此,充分利用焦炉气的还原性能来进行直接还原炼铁是非常有意义的,一方面可以节省焦煤资源、降低生产成本;另一面还可大大减少温室气体的排放。
目前,在可利用的直接还原技术中,HYL-ZR(希尔)技术可以在其工艺和设备无需任何改动的情况下,使用焦炉煤气或煤气化气体,此技术主要是通过在自身的还原段中生成还原气体(现场重整),施加最佳的还原效率,无须使用外部重整炉设备或供替代还原气体生成系统。其工艺见图3。将焦炉气中的甲烷进行热裂后,可获得含H2量74%、CO量25%的混合气体,作为直接还原生产海绵铁的还原气体。在关键技术——焦炉煤气热裂解生产合成气技术方面,太原理工大学已通过中试,并在优化工艺路线方面取得了突破。
3 焦炉气利用技术对比
虽然新的焦炉气利用技术在不断发展,但一些传统的焦炉气利用技术中也有自身的优势,在实际的运用中也有非常重要的地位,其作用不可忽视。对其特点进行充分分析,将更加有利于焦炉气的高效利用,焦炉气综合利用技术的具体优缺点见表1。
4 焦炉气综合利用的发展趋势
(1)百万吨以上的焦炭企业利用焦炉气生产甲醇,在未来利用上会有较大发展。
甲醇是碳一化学的支柱产品,在基本使用的有机原料中,甲醇仅次于乙烯、丙烯和苯,可以合成多种化学产品,同时也可以用做燃料。甲醇具有良好的燃烧性能,无烟,辛烷值高,抗暴性能好,因此,甲醇作为发动机替代原料的可行性得到了人们的重视。焦炉气生产甲醇具有成本优势,但由于甲醇装置投资大,原料气量要求比较高,在中小型炼焦企业选用此方案经济优势不明显,将会成为大型焦化企业焦炉气综合利用的首选。
(2)产量在百万吨以下的中小型炼焦企业利用焦炉气低温生产LNG联产氢气经济效益比较好。
这些炼焦企业如果利用有限的焦炉气来生产甲醇,平均能耗会增加,将失去焦炉气生产甲醇的成本优势。将焦炉气用于低温分离生产LNG是一个不错的选择,一是可以省去转化工序、空分设备,节省投资;二是利用低温分离产生液化天然气经济效益比较高,据测算,年产60万t的炼焦企业可以配套一项18万m3/d的LNG项目,LNG年产量可达45692t。按照目前LNG市场行情,仅LNG产品一项每年可收入1.8亿元;三是市场前景好,由社会科学出版社出版的《2007年中国能源报告》中,预计到2010年中国天然气缺口达到200亿m3,2020年天然气缺口将达到1000亿m3。目前,液化天然气非常紧缺,价格上升已成定局。
(3)利用焦炉气直接还原铁经济效益高。
用焦炉煤气直接还原铁是氢冶金学研究的重要领域,由于氢的还原潜力是CO的19倍,只需将焦炉煤气中的甲烷进行热裂解即可获得还原气体,以此直接还原生产海绵铁,能节省焦炭消耗,并可大量减少温室气体的排放,具有深远的意义。将焦炉气用于还原铁的效益是发电的2.28倍。目前,我国直接还原铁产量仅占全国生铁产量的0.2%,预计2010年全世界直接还原铁产量将突破7000万t,发展潜力巨大。
5 结语
焦炉气是一种优质资源,在政策的激励下,各种生产技术已遍地开花,在综合利用过程中,不但要效益好,还要效率高。为达到这个目的应注意以下几点:
(1)根据气量的大小,选用合适的利用方案。防止跟风,盲目上马,导致产品竞争力不强。
(2)在焦炉气利用过程中,可配套相关的氢气利用项目,使焦炉气利用效率达到最高。
(3)有条件的炼焦企业可联合起来提高焦炉气的利用效率。
(4)防止只为降低初期投资,而选择效率低的利用方案。
参考文献
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