CN1880413A - 一种同时脱除煤气中多种有害杂质的方法 - Google Patents

一种同时脱除煤气中多种有害杂质的方法 Download PDF

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曾轲
王俊昌
盛晓萍
肖九高
张天来
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Abstract

本发明提供了一种在同一套工艺装置内同时脱除煤气中的焦油、萘、氨、硫化氢、有机硫、HCN和苯的方法，其优点在于：通过吸附塔内装填的多种、分层的吸附剂同时吸附脱除焦油、萘、氨、硫化氢、有机硫、HCN和苯等50多种对化工生产有害的杂质。被吸附剂同时吸附的50多种杂质在吸附剂上的解析是通过加热的载气来脱附的，按照载气温度和解析时间的不同得到不同类型相对富集的各种杂质，如萘富集物、硫富集物、苯及同系的富集物。不同类型相对富集的各种杂质可以直接送焦化厂的回收系统回收利用，得到高附加值的化工产品。

Description

一种同时脱除煤气中多种有害杂质的方法
技术领域：
本发明涉及到一种在同一套工艺装置内同时脱除煤气中的焦油、萘、氨、硫化氢、有机硫、HCN和苯的方法，通过吸附塔内装填的多种、分层的吸附剂同时吸附脱除焦油、萘、氨、硫化氢、有机硫、HCN和苯等50多种对化工生产有害的杂质。
背景技术：
新加工出来或者付产的焦炉煤气和煤气的成分非常复杂，但是其用途却比较广泛，国内因为焦炉煤气的成分复杂处理困难而放弃利用，这不仅造成大量的优质能源的浪费，而且未净化的焦炉煤气和煤气放空燃烧会严重污染环境。
焦化厂和煤制气工厂生产的煤气一般要经过回收和净化工艺才加以利用，普通的回收和净化工艺是煤气初冷、脱硫、除氨、回收苯、终冷等工序，此时焦炉煤气中仍然有较高的焦油、萘、氨、硫化氢、有机硫、HCN和苯，这给焦炉煤气的加工利用带来很大的麻烦。
经过普通的回收和净化工艺的焦炉煤气实际上是粗净化过程，其主要杂质含量极高，不适合化工生产的要求，下表是部分焦化厂焦炉煤气经过回收等粗净化后的杂质含量。
表1：部分焦化厂焦炉煤气净化后的杂质含量
  杂质成分   焦油   NH3   H2S   HCN   萘   苯
  含量g/m3   0.05～0.1   0.1～0.4   0.2～0.8   0.1～1.2   0.2～2.0   4.0
除了以上的有害杂质外，仅仅能够分析出来的有机硫化物的形态就有30多种，最主要的形态硫及含量见表2。
表2，焦炉煤气中硫化物的形态和组成
  名称   COS   CS2   RSH   塞酚   其它硫
  浓度mg/m3   70～300   80～450   4～200   6～20   6～50
这就为利用焦炉煤气加工化工产品提出了很难的课题。
对这些杂质，采用常规的净化方法不仅远远不能满足化工生产的净化度要求，而且分步处理装置投资很高、多级净化的运行费用高昂。
发明内容：
原料煤气引入吸附净化系统后首先进人粗净化塔进行粗净化，在粗净化塔内利用特制的吸附剂、脱硫剂吸收煤气中的焦油、硫化氢等杂质，同时，煤气中的氨和氧也起催化作用并参与吸收反应，并消耗掉大部分氨及部分氧。未被吸收的CO2、N2、H2、CO、CH4等组份输往精净化工序，粗净化过程可以脱除硫化物和焦油的90％以上。
出粗净化系统的半脱煤气进入吸附精净化系统进行精净化，由程序给定每个吸附塔的切换时间，每塔都要经历吸附、加热再生、冷却、再吸附的过程，每一个循环设定的时间为可以调整的定值，多个塔交替形成吸附、再生、冷却的循环。
在吸附精净化系统中将半脱煤气进一步净化，脱除剩余的焦油、萘、氨、硫化氢、有机硫、HCN和苯，至合格后送人用气系统。
吸附精净化的再生用气为压缩机一段的净煤气或者氮气，经过加热器加热后使用；吸附精净化的解吸气作为燃料气。再生必须用60-650℃的净化煤气或者氮气进行。
其主要特点如下：
①、工艺流程简单，操作简便；
②、同时除去焦炉煤气杂质焦油、萘、氨、硫化氢、有机硫、HCN和苯；
③、总的净化成本很低；
④、投资相对较省，占地面积较小；
⑤、净化自动切换阀门，劳动强度低。
本发明所说的吸附塔内装填的多种、分层的吸附剂同时吸附脱除焦油、萘、氨、硫化氢、有机硫、HCN和苯等50多种对化工生产有害的杂质。
本发明所说的再生是通过加热的载气来实现的，按照载气温度和解析时间的不同得到不同类型相对富集的各种杂质，如萘富集物、硫富集物、苯及同系的富集物。不同类型相对富集的各种杂质可以直接送焦化厂的回收系统回收利用，通过其已有的回收与分离得到高附加值的化工产品。装置产生的少量废水直接送焦化厂的废水系统处理后达标排放，也可以通过专用的废水处理系统处理后达标排放。杂质的吸附和解析通过煤气管道上的时间程序控制阀门的开关来实现。
本发明所说的不同类型的吸附剂是分层装填的，装填的层数为2层到24层；每层的吸附剂量根据杂质的含量和净化度要求可以是相同的高度，也可以是不同的高度，总高度小于50米；层与层之间可以用筛网或者格子板分开，也可以在下层吸附剂装填好后直接装填上层吸附剂。不同类型的吸附剂是硅胶、活性氧化铝、活性碳、浸绩改性活性碳、3A分子筛、4A分子筛、5A分子筛、10A分子筛、13X分子筛、碳分子筛、氧化锌脱硫剂、氧化铁脱硫剂、铁锰锌脱硫剂、瓷球、焦炭和硅藻土、高岭土、羟基磷灰石、改性膨润土、沸石、坡缕石粘土、软锰矿、沼铁矿、钢厂的高炉灰、轧钢的铁皮的混合物的一种或者多种的成型产品；在吸附塔内可以装填至少二种，也可以装填以上所列的多种吸附剂。
本发明所说的的载气是氮气、蒸汽、已经净化的煤气、其它不含杂质的工艺气体的一种或者多种气体的混合气，解析温度为50℃到680℃，解析压力为常压到3.0Mpa，解析的时间为1分钟到360天。
具体实施方式：
下面结合实例对本发明进行说明。
实施例1：
某钢铁公司22000Nm3/h焦炉煤气净化装置
1、焦炉煤气的杂质含量
  杂质成分   焦油   NH3   H2S   HCN   萘   苯
  含量g/m3   ～0.1   0.2   0.23   0.5   0.5   4.0
2、焦炉煤气的有机硫含量
  名称   COS   CS2   RSH   塞酚   其它硫
  浓度mg/m3   220   230   89   13   ～50
3、吸附参数
3.1吸附塔      φ3600×9320        4台
3.2吸附剂      焦炭、硅胶、氧化铁脱硫剂、改性活性碳、氧化铝及
               瓷球组成
3.3装填参数    装填层数            6层
               装填总高度          5.82米
4、再生参数    再生温度            360～450℃
               再生压力            0.015MPa
               载气组成            蒸汽
               再生周期            45天。
5、净化结果
净化焦炉煤气的杂质含量
  杂质成分   焦油   NH3   H2S   HCN   萘   苯
  含量mg/m3   ～1   20   5   30   50   2400
净化焦炉煤气的有机硫含量
  名称  COS   CS2   RSH   塞酚   其它硫
  浓度mg/m3  15   20   12   1   ～3
实施例2：
某钢铁公司15000Nm3/h焦炉煤气净化装置
1、焦炉煤气的杂质含量
  杂质成分   焦油   NH3   H2S   HCN   萘   苯
  含量g/m3   ～0.06   0.3   0.8   0.4   0.6   4.0
2、焦炉煤气的有机硫含量
  名称   COS   CS2   RSH   塞酚   其它硫
  浓度mg/m3   280   260   165   68   ～80
3、吸附参数
3.1吸附塔       φ3200×15120      6台
3.2吸附剂       焦炭、5A分子筛、沼铁矿和硅藻土成型、活性碳、铁
                锰锌脱硫剂、氧化铝、10A分子筛和瓷球组成
3.3装填参数     装填层数           8层
                装填总高度         12.5米
4、再生参数     再生温度           300～450℃
                再生压力           0.015MPa
                载气组成           蒸汽
                再生周期           90天。
5、净化结果
净化焦炉煤气的杂质含量
  杂质成分   焦油   NH3   H2S   HCN   萘   苯
  含量mg/m3   ～1   15   10   50   50   1800
净化焦炉煤气的有机硫含量
  名称  COS   CS2   RSH   塞酚   其它硫
  浓度mg/m3  10   26   15   1   ～5

Claims (6)

1.一种在同一套工艺装置内同时脱除煤气中的焦油、萘、氨、硫化氢、有机硫、HCN和苯的方法，其特征在于：
(1)通过吸附塔内装填的多种、分层的吸附剂同时吸附脱除焦油、萘、氨、硫化氢、有机硫、HCN和苯等50多种对化工生产有害的杂质。
(2)被吸附剂同时吸附的50多种杂质在吸附剂上的解析是通过加热的载气来脱附的，按照载气温度和解析时间的不同得到不同类型相对富集的各种杂质，如萘富集物、硫富集物、苯及同系的富集物。
(3)不同类型相对富集的各种杂质可以直接送焦化厂的回收系统回收利用，通过其已有的回收与分离得到高附加值的化工产品。
(4)装置产生的少量废水直接送焦化厂的废水系统处理后达标排放，也可以通过专用的废水处理系统处理后达标排放。
(5)杂质的吸附和解析通过煤气管道上的时间程序控制阀门的开关来实现。
2.根据权利要求1所述，其特征在于不同类型的吸附剂是分层装填的，装填的层数为2层到24层；每层的吸附剂量根据杂质的含量和净化度要求可以是相同的高度，也可以是不同的高度，总高度小于50米；层与层之间可以用筛网或者格子板分开，也可以在下层吸附剂装填好后直接装填上层吸附剂。
3.根据权利要求1所述，其特征在于不同类型的吸附剂是硅胶、活性氧化铝、活性碳、浸绩改性活性碳、3A分子筛、4A分子筛、5A分子筛、10A分子筛、13X分子筛、碳分子筛、氧化锌脱硫剂、氧化铁脱硫剂、铁锰锌脱硫剂、瓷球、焦炭和硅藻土、高岭土、羟基磷灰石、改性膨润土、沸石、坡缕石粘土、软锰矿、沼铁矿、钢厂的高炉灰、轧钢的铁皮的混合物的一种或者多种的成型产品；在吸附塔内可以装填至少二种，也可以装填以上所列的多种吸附剂。
4.根据权利要求1所述，其特征在于解析吸附剂的载气是氮气、蒸汽、已经净化的煤气、其它不含杂质的工艺气体的一种或者多种气体的混合气，解析温度为50℃到680℃，解析压力为常压到3.0Mpa，解析的时间为1分钟到360天。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于废水处理系统使用蒸汽气提、吸附工艺、曝气工艺的组合流程。
6.根据权利要求1所述，其特征在于时间程序控制阀门的开关是在计算机控制系统上优先设定时间和步序，通过程序控制阀门开关的。
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