焦炉煤气制甲醇的精脱硫工艺

张福军

(山西焦煤集团五麟煤焦开发有限责任公司，山西 汾阳 032200)

0 引言

随着钢铁行业的迅速发展，需要更多的焦炭才能促进钢铁行业的持续发展，但是在生产焦炭的过程中，会产生大量的焦炉煤气。为了经济的可持续发展和资源的充分利用，用焦炉煤气生产甲醇的过程中存在一些问题，无法有效地完成焦炉煤气的脱硫，导致生产出来的甲醇不纯。有时直接把焦炉煤气排向空中，无法实现资源的充分利用，造成很严重的环境污染问题。

1 在焦炉煤气制甲醇中使用精脱硫工艺

在使用焦炉煤气制甲醇时，由于焦炉煤气中存在大量的硫化物，要想获得纯净的甲醇，必须在生产甲醇的过程中使用精脱硫工艺进行脱硫处理。将焦炉煤气进行脱硫处理，一方面可以对焦炉煤气进行处理，避免因直接排放焦炉煤气而造成空气污染。另一方面，可以实现资源的充分利用，在制造甲醇的过程中，可以生产出其他有用的化学物质，实现资源的充分利用。

2 焦炉煤气制甲醇的流程介绍

为生产焦炭而产生的焦炉煤气首先要对其进行湿法脱硫，再将经过湿法脱硫后的焦炉煤气通入到3台往复式压缩机进行压缩，将压强改变为2.1 MPa，温度变为40℃，之后再将处理后的焦炉煤气送往精脱硫阶段。首先将处理后的焦炉煤气通入过滤器，再通入到预脱硫槽，然后输送到初预热器，对焦炉煤气进行加热，加热之后，再将处理后的焦炉煤气通入两级铁钼加氢转化器，将硫化物转变成H2S，将反应完的气体输送到盛有铁锰脱硫剂和氧化锌的容器中，让气体与铁锰脱硫剂和氧化锌进行反应，降低气体中含有的硫化物，然后将处理后的气体输送到转化系统，在转化系统中通入蒸汽，再使用预热器预热炉对混合气体进行加热，转送到转化炉顶端，通入空气中的氧气，让混合气体与空气中的氧气进行燃烧作用，产生足够的热量来为甲烷的转换提供热量，经燃烧后的混合气体输送到含有催化剂的反应室里，让混合气体产生甲烷，在气体的输出口处要注重对温度的控制，有效地降低混合气体中甲烷的体积分数。输出的气体再输送到废热锅炉、预热器等一系列的脱硫装置中，来吸收混合气体中硫化物的含量，从而提高生产出来的甲醇的纯度。

3 焦炉煤气在进行净化时的工艺

3.1 焦炉煤气净化时需要达到的效果

焦炭产生的焦炉煤气含有大量的杂质，并且净化的难度很大，如果焦炉煤气不进行脱硫处理，将会造成资源的浪费，污染环境。要提高焦炉煤气的使用价值，必须对影响焦炉煤气进行甲醇转换的各种硫化物和不饱和烯烃、焦油等物质进行处理，从而达到净化甲醇的效果。

在对焦炉煤气进行脱硫处理时，因为其中含有几种拥有很强的化学稳定性的有机硫，使用湿法脱硫不能有效地清除这些有机硫，所以就要采用其他方法来进行有机硫的清除，即干法脱硫。

3.2 焦炉煤气脱硫的过程

首先要采用湿法脱硫来对焦炉煤气进行预处理，以减少焦炉煤气中硫的含量，这样可以避免加氢转化脱硫剂与各种有机硫化物进行结合，降低加氢转化脱硫剂的活性。通过使用干法加氢转化方法来实施精脱硫。在生产甲醇的过程中，湿法脱硫法与干法脱硫法双管齐下，共同完成焦炉煤气的脱硫过程，达到净化甲醇的目的。

对焦炉煤气进行湿法脱硫时，有效地降低了焦炉煤气中硫的含量，然后采用干法脱硫。干法脱硫法在除硫的过程中可以使用多种方法来达到脱硫的目的，主要有水解法和加氢转化法。

在对焦炉煤气采用干法除硫中的水解法进行除硫时，操作的温度一般维持在中低温才能让水解催化剂的活性维持在比较活跃的状态，但是由于转化甲烷过程的放热反应，会升高混合气体的温度，因而无法为除去有机硫的过程提供适宜的温度，使用水解法进行除硫，并不能有效地吸收焦炉煤气中化学稳定性较强的硫化物，只能适当地降低CS2和COS的含量，这是水解法应用以来一直无法突破的难关。

在对焦炉煤气采用干法除硫中的加氢转化法时，可以有效地除去焦炉煤气中含有的化学稳定性较高的硫化物，包括硫醚和硫醇，可以有效地净化焦炉煤气生产出来的甲醇，提高甲醇的纯度。在使用加氢转化法进行脱硫时，必须使用加氢转化催化剂，包括钴钼、铁钼和镍钼，并依靠焦炉煤气中的氢气来实现脱硫的过程。由于CO和CO2在通过加氢催化剂时会发生副反应，提高产生甲烷反应的温度，导致生产出来的甲醇纯度不高。在使用加氢转化法进行硫化物的转化时，由于催化剂以及对温度控制不够好等原因，导致经过加氢转化法后的硫化物无法进行有效地转化。在进行加氢转化时，由于CO和不饱和烯烃在进行脱硫反应时会产生出碳，生产出来的碳附着在催化剂中，降低了催化剂与焦炉煤气的接触面积，因而降低了反应的发生速度，不利于脱硫步骤的顺利进行。在使用加氢转化方法进行脱硫时，必须使用价格比较高昂的钴钼来充当加氢催化剂，这种方法只能简单地处理天然气中存在的硫化物。

4 如何解决精脱硫工艺中存在的问题

4.1 针对水解法存在的缺陷的解决办法

水解法在处理化学稳定性较高的硫醚和硫醇时，不能有效地完成除硫的过程，因此，在使用水解法进行除硫的过程中，要想办法将硫醚和硫醇转变为CS2和COS那种化学稳定性不高的硫化物，使各种硫化物在水解法中都能够得到有效的清除。

4.2 针对加氢转化法中存在的缺陷的解决方法

在进行加氢转化法进行脱硫工作时，必须在进行脱硫之前降低CO和CO2的体积分数，避免在焦炉煤气通过加氢催化剂时发生副反应，不利于加氢转化过程中对硫化物的吸收与转化。

在加氢转化的过程中，要提高化学稳定性较高的硫化物的转化率，可以通过使用科学合理的催化剂，以及为反应提供合适的温度的方法来促进化学反应的快速进行，进而提高硫化物的加氢转化率。

在对焦炉煤气使用加氢转化法进行精脱硫任务时，可以先使用活性不高的铁钼加氢催化剂进行反应，以免因活性较高的催化剂促使反应快速进行，使反应室的温度快速提高，不利于后续反应的有效进行。之后再使用活性较高催化剂来进行脱硫工作，高效地降低焦炉煤气中硫化物的含量，并将一些焦炉煤气中的其他杂质转换成水，提高甲醇的纯度。

5 结语

在使用焦炉煤气制造甲醇的过程中，为了实现资源的合理利用，提高甲醇的纯度，以及降低焦炉煤气中硫化物对环境的污染，必须优化焦炉煤气制甲醇过程中的精脱硫工艺，来降低甲醇中硫化物的含量。在使用水解法时，必须将稳定性较高的硫化物转化成其它可进行反应的硫化物，在使用加氢转化法进行除硫时，要降低焦炉煤气中CO和CO2的含量，为反应的过程提供合适的温度和催化剂，只有这样才能提高甲醇的纯度，实现资源的充分利用。

［1］唐忠钰.焦炉煤气制甲醇中的精脱硫工艺优化［J］.氮肥技术，2011，4(32):111-112.

［2］吴波.焦炉煤气制甲醇装置运行探讨［J］.煤化工，2012，5(40):120-121.

［3］李秀峰.水煤气无变换脱硫工艺中水解催化剂的选择和应用［J］.中氮肥，2011，9(3):135-136