CN102659078A - 焦炉煤气变压吸附脱硫工艺 - Google Patents

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李志越
宁红军
粟莲芳
高红军
朱俊勇
常立利
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Abstract

本发明一种低能耗、生产操作简单、生产效率高、吸附剂使用寿命长的焦炉煤气变压吸附脱硫工艺，原料气经过压缩、冷冻分离、除焦油、净化、脱硫脱碳、压缩精脱硫、氢气提纯一系列工序后完成加工；本发明通过设置冷冻分离和除焦油工序出去原料气中的重组分，保证了后续工序中吸附剂的正常工作，其中净化工序中采取两次净化，彻底脱除原料气中的重组分，控制露点温度和水的含量，彻底脱除硫组分，具有操作简单、生产效率高、能耗低、吸附剂使用寿命长、经济效益高、实用价值大的优点。

Description

焦炉煤气变压吸附脱硫工艺
技术领域
本发明属于变压吸附法气体分离技术领域，尤其涉及一种低能耗、生产操作简单、生产效率高、吸附剂使用寿命长的焦炉煤气变压吸附脱硫工艺。
背景技术
焦炉煤气资源化利用是国家一项重大的技术经济政策，对提高资源利用效率、发展循环经济、建设节约型社会具有十分重要的意义。但是，焦炉煤气中含有大量的硫，其中主要是以硫化氢的形式存在。硫化氢如果燃烧或者直接排放到大气中会污染环境，因此实际在生产中，要对焦炉煤气脱硫处理。
目前常用的焦炉煤气脱硫方法有湿法脱硫、干法脱硫和变压吸附脱硫，但干法脱硫处理量小、脱硫的精度低、废弃脱硫剂处理困难、不适合硫化物含量较高的焦炉煤气； 湿法脱硫的脱硫液昂贵、投资较大、脱硫液对设备材质要求较高、废弃脱硫液处理困难，易造成二次污染；而变压吸附脱硫则往往由于原料气在进入变压脱硫设备前净化不彻底，尤其是原料气中的水份含量较大，在进入变压脱硫装置后，原料气中的水份易与硫化氢发生还原反应生成单质硫堵塞吸附剂，影响吸附效果，造成脱硫不彻底，并且吸附剂再生困难，吸附剂的使用寿命较短，设备运行成本较大，给企业运行增加了负担。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足而提供一种低能耗、生产操作简单、生产效率高、吸附剂使用寿命长且脱硫更彻底的焦炉煤气变压吸附脱硫工艺。
本发明的目的是这样实现的：
一种焦炉煤气变压吸附脱硫工艺，其包括以下步骤：
步骤1、压缩：将焦炉煤气通过压缩机加压，使原料气的压力达到0.58Mpa； 
步骤2、冷冻分离：将步骤1压缩后的原料气送入冰机，使原料气温度降至0 ~ 5℃，脱除原料气中的重组分杂质； 
步骤3、除焦油：将步骤2冷冻分离后的原料气送入除油塔，脱除原料气中的焦油；
步骤4、净化：将步骤3处理后的原料气依次送入第一级TSA装置的除油塔和第二级TSA装置的预处理塔，进行两次净化，精脱步骤3处理后的原料气中的焦油、苯、萘以及其他重组分杂质，其中控制第一级TSA装置的出口原料气露点温度为-45 ~ -35℃、第二TSA装置的出口原料气露点温度为-60 ~ -50℃，同时控制第二TSA装置的出口原料气中水份在25ppm以下；
步骤5、脱硫脱碳：将步骤4处理后的原料气通入PSA-S/R装置，脱除原料气中的HCN、C2、CO2、H2S、NH3、NO、有机硫以及大部分CH4、CO、N2，得到半成品气；
步骤6、压缩精脱硫：将步骤5得到的半成品气压缩，压力达到1.30Mpa进入干法精脱硫装置，使微量的硫化氢气体完全脱除，并且进一步脱除半成品气中的CH4、CO、N2；
步骤7、氢气的提纯：将步骤6压缩精脱硫后得到的半成品气通入PSA制氢装置，对氢气进行提纯，使氢气纯度达到99.99%。
所述的步骤1压缩中的压缩机为螺杆压缩机。
所述的步骤2的冷冻分离脱除的重组分杂质包括高碳烃、萘、苯。
所述的步骤2冷冻分离所用的冰机的冷载体为乙二醇。
所述的步骤3除焦油中的除油塔的填料为焦炭，且整个除油塔为一层填料。
所述的步骤3的除焦油是指将步骤2冷冻分离后的原料气中的焦油脱除80%。
本发明与现有技术相比有以下的优点：
1）本发明焦炉煤气变压吸附脱硫工艺中设置冷冻分离和除焦油工序，其中冷冻分离工序能很好的脱除原料气中的萘、苯、等重组分杂质，保证了后续工序中吸附剂的正常工作；除焦油工序采用除油塔，且除油塔的填料为焦炭，这样能很好的脱除原料气中的焦油等油质组分，能脱除80%的焦油，保证了后续工序中吸附剂的正常工作；
2）本发明焦炉煤气变压吸附脱硫工艺中对原料气设置两级净化，彻底脱除原料气中的焦油、苯、萘、水等重组分杂质；有效的保护了下一工序的吸附剂；并且控制净化后原料气的露点温度为-60 ~ -50℃、水份含量在25ppm以下，这样减少了进入下一工序的水分，进而避免了水分与硫化氢发生还原反应生成单质硫堵塞吸附剂，使吸附的效果更好更彻底，吸附剂的再生完全，进而使吸附剂的使用寿命更长，有效的较低了企业的运营成本；
另外，本发明焦炉煤气变压吸附脱硫工艺还具有操作简单、生产效率高、能耗低的优点，具有很高的经济效益和实用价值。
附图说明
图1为本发明焦炉煤气变压吸附脱硫工艺的工艺流程图。
图2为本发明焦炉煤气变压吸附脱硫工艺的框架图。
图中：1、压缩机  2、冰机  3、除油塔  4、第一级TSA装置  5、第二级TSA装置  6、PSA-S/R装置  7、干法精脱硫装置  8、PSA制氢装置。
具体实施方式
现结合附图对本发明进行进一步说明。
如图1和图2所示，一种焦炉煤气变压吸附脱硫工艺，其包括以下步骤：
步骤1、压缩：将焦炉煤气通过压缩机1加压，使原料气的压力达到0.580Mpa；
步骤2、冷冻分离：将步骤1压缩后的原料气送入冰机2，使原料气温度降至0 ~ 5℃，脱除原料气中的重组分杂质； 
步骤3、除焦油：将步骤2冷冻分离后的原料气送入除油塔3，脱除原料气中的焦油；
步骤4、净化：将步骤3处理后的原料气依次送入第一级TSA装置4的除油塔和第二级TSA装置5的预处理塔，进行两次净化，精脱步骤3处理后的原料气中的焦油、苯、萘以及其他重组分杂质，其中控制第一级TSA装置4的出口原料气露点温度为-45 ~ -35℃、第二TSA装置5的出口原料气露点温度为-60 ~ -50℃，并且同时控制第二TSA装置5的出口原料气中水份在25ppm以下；
步骤5、脱硫脱碳：将步骤4处理后的原料气通入PSA-S/R装置6，脱除原料气中的HCN、C2、CO2、H2S、NH3、NO、有机硫以及大部分CH4、CO、N2，得到半成品气；
步骤6、压缩精脱硫：将步骤5得到的半成品气压缩，压力达到1.30Mpa进入干法精脱硫装置7，使微量的硫化氢气体完全脱除，并且进一步脱除半成品气中的CH4、CO、N2；
步骤7、氢气的提纯：将步骤6压缩精脱硫后得到的半成品气通入PSA制氢装置8，对氢气进行提纯，使氢气纯度达到99.99%。
步骤1压缩中的压缩机1为螺杆压缩机。步骤2的冷冻分离脱除的重组分杂质包括高碳烃、萘、苯。步骤2冷冻分离所用的冰机2的冷载体为乙二醇。步骤3除焦油中的除油塔3的填料为焦炭，且整个除油塔为一层填料。步骤3的除焦油是指将步骤2冷冻分离后的原料气中的焦油脱除80%。
本发明焦炉煤气变压吸附脱硫工艺中对原料气设置两级净化，彻底脱除原料气中的焦油、苯、萘、水等重组分杂质；有效的保护了下一工序的吸附剂；并且控制净化后原料气的露点温度为-60 ~ -50℃、水份含量在25ppm以下，这样减少了进入下一工序的水分，进而避免了水分与硫化氢发生还原反应生成单质硫堵塞吸附剂，使吸附的效果更好更彻底，吸附剂的再生完全，进而使吸附剂的使用寿命更长，有效的较低了企业的运营成本；
另外，本发明焦炉煤气变压吸附脱硫工艺还具有操作简单、生产效率高、能耗低的优点，具有很高的经济效益和实用价值，使用本发明焦炉煤气变压吸附脱硫工艺生产氢气能提高生产能力50% ~ 58%。

Claims (6)

1.一种焦炉煤气变压吸附脱硫工艺，其特征在于：其包括以下步骤：
步骤1、压缩：将焦炉煤气通过压缩机加压，使原料气的压力达到0.58Mpa； 
步骤2、冷冻分离：将步骤1压缩后的原料气送入冰机，使原料气温度降至0 ~ 5℃，脱除原料气中的重组分杂质；
步骤3、除焦油：将步骤2冷冻分离后的原料气送入除油塔，脱除原料气中的焦油；
步骤4、净化：将步骤3处理后的原料气依次送入第一级TSA装置的除油塔和第二级TSA装置的预处理塔，进行两次净化，精脱步骤3处理后的原料气中的焦油、苯、萘以及其他重组分杂质，其中控制第一级TSA装置的出口原料气露点温度为-45 ~ -35℃、第二TSA装置的出口原料气露点温度为-60 ~ -50℃，同时控制第二TSA装置的出口原料气中水份在25ppm以下；
步骤5、脱硫脱碳：将步骤4处理后的原料气通入PSA-S/R装置，脱除原料气中的HCN、C2、CO2、H2S、NH3、NO、有机硫以及大部分CH4、CO、N2，得到半成品气；
步骤6、压缩精脱硫：将步骤5得到的半成品气压缩，压力达到1.30Mpa进入干法精脱硫装置，使微量的硫化氢气体完全脱除，并且进一步脱除半成品气中的CH4、CO、N2；
步骤7、氢气的提纯：将步骤6压缩精脱硫后得到的半成品气通入PSA制氢装置，对氢气进行提纯，使氢气纯度达到99.99%。
2.如权利要求1所述的焦炉煤气变压吸附脱硫工艺，其特征在于：所述的步骤1压缩中的压缩机为螺杆压缩机。
3.如权利要求1所述的焦炉煤气变压吸附脱硫工艺，其特征在于：所述的步骤2的冷冻分离脱除的重组分杂质包括高碳烃、萘、苯。
4.如权利要求1所述的焦炉煤气变压吸附脱硫工艺，其特征在于：所述的步骤2冷冻分离所用的冰机的冷载体为乙二醇。
5.如权利要求1所述的焦炉煤气变压吸附脱硫工艺，其特征在于：所述的步骤3除焦油中的除油塔的填料为焦炭，且整个除油塔为一层填料。
6.如权利要求1所述的焦炉煤气变压吸附脱硫工艺，其特征在于：所述的步骤3的除焦油是指将步骤2冷冻分离后的原料气中的焦油脱除80%。
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