多功能净化剂在煤气净化过程中的应用

崔豪杰 姜腾飞（烟台巨力精细化工股份有限公司，山东 莱阳 265202）

本公司二期系统开车运行一段时间以后，CO产品气中的CO2含量经常超过CO产品气工艺指标中规定的CO2≤0.1%，指标超标频率超过40%，增加了后工序的原料消耗和副反应物的生成，增大了生产成本和系统的稳定性。

1 CO2超标的原因

1.1 原因分析

变压吸附一段（PSA-Ⅰ）装填的吸附剂是活性Al2O3、硅胶，主要作用是除去原料气中大部分的CO2，降至ppm级，防止CO2进入变压吸附二段影响CO产品气的纯度，故一段出口尾气中的CO2含量很低。

变压吸附二段（PSA-Ⅱ）中的吸附剂为北大先锋生产的高效CO吸附剂专用铜吸附剂PU-1，其主要成分为CU+1，具有很强的还原性，极易被氧气氧化而失活，故在变压吸附二段之前加一个除氧塔。水煤气中氧气的控制指标为≤0.4%，变压吸附一段出口尾气中的氧气含量应该在0.2%-0.4%之间。氧气在除氧塔内会和原料气中的CO反应生成CO2，氧气的含量与CO2的浓度呈正比，故推断为水煤气中的氧气含量高，造成CO产品气中的CO2超标。

2 方案确定及整改措施

2.1 流程优化

想彻底解决CO2超标的问题，必须在变压吸附一段前增加一个除氧装置，经与除氧剂厂家华烁科技股份有限公司（原湖北省化学研究院）商讨，同时考虑水煤气中有机硫对生产的影响，决定在变压吸附一段前增加一套水解脱硫装置。

2.2 除氧剂选型

2.2.1 需处理气体的气量及硫含量

水煤气气量：16000Nm3/h，操作压力：0.8MPa，H2S含量：30mg/m3，有机硫：5-20mg/m3

除氧剂厂家结合除氧和水解脱硫两方面考虑，推荐使用DJ-1多功能净化剂，其主要特点是在高硫条件下对氧及有机硫有较高的脱除（转化率），可用于水煤气、焦炉气及各种化工原料气中氧及有机硫的脱除（转化）。

2.2.2 反应原理及质量检验标准

反应原理：COS+H2O=H2S+CO2O2+2H2=2H2OCS2+2H2O=2H2S+CO2O2+2CO=2CO2

实验室质量检验指标：COS转化率≥理论转化率的90%CS2转化率≥理论转化率的85%O2的脱除率＞90%HCN转化率＞80%抗压碎强度≥25N/颗

2.2.3 脱油剂的选择

由于需除氧和水解的水煤气是活塞式压缩机压缩后直接送入系统内，为防止压缩机带出的油水在净化剂上碳化，使净化剂失活，厂家建议在水解系统入口处增加一台除油塔，装填TY-1脱油剂；厂家根据计算推荐：多功能净化剂DJ-1装填16m3，脱油剂TY-1装填22m3。

2.3 水解脱硫系统流程的确定

流程简述：由水煤气压缩机来的水煤气经除油塔除掉油水后，进入热交换器B/A与水解塔出来的150℃热气换热，升温至110℃，然后进入加热器用中压蒸汽加热至150℃，再进入水解塔除氧和水解，水解塔出口的150℃热气经热交换器A/B换热后降温到70℃，最后经冷却器冷却，冷却到40℃后送到变压吸附一段。

2.4 除氧剂硫化

DJ-1使用前为氧化态，需经含硫气体活化后才具有活性，CS2在催化剂表面转化为H2S，催化剂同H2S反应，由氧化态变为硫化态，从而DJ-1多功能净化剂具有了高活性。

硫化反应原理：CS2+4H2→2H2S+CH4MO+H2S→MS+H2O（MO代表金属氧化物）

本次硫化为放空硫化法，硫化时应经常排放进气中冷凝水，要求原料气中H2含量应≥25%。

2.5 运行后操作及指标控制

除油塔每2-4小时进行一次排污，保证脱油剂的使用寿命。水解塔入口温度控制在120-160℃，水解塔床层及出口温度控制在130-180℃。每班两次对水解塔出口水煤气中的H2S含量进行检测，控制指标小于230mg/m3（变压吸附一段设计要求H2S≤230mg/m3）。

2.6 运行效果

在二期系统启用水解脱硫后，解决了原料气中氧含量过高的问题。从运行情况了解到，水解脱硫前后原料气中的O2从0.2-0.4%降至含量小于100ppm左右，满足现工艺需要。变压吸附二段前的除氧塔出口原CO2含量为0.34%，改造后CO2含量为0.01%，产品气中CO2成份由改造前CO2：0.15-0.25%降至0.05%左右，保证了CO产品气纯度。

3 结语

水解脱硫系统经过1年多的运行，达到了整改前的预期效果，CO产品气中的CO2达标率接近100%，除了几次因设备问题造成的超标。运行过程中出现过几次因水煤气中的氧气含量超标造成水解塔床层超温的现象，因处理及时未对塔内净化剂造成较大影响，氧含量超标是水解系统最大的威胁，应着重培训员工的判断能力和应急处置能力。

[1]《化肥工业》2008年第4期.王先厚,孔渝华.《新型高效DJ-1多功能净化剂的性能及应用》.

[2]《辽宁化工》2012年07期.蔡洪涛.《粗煤气除氧技术探讨》.

[3]《化学工程师》1996年第3期.蒲延芳,张志华.《加氢催化剂预硫化技术探讨》.

[4]《现代化工》2003年第10期.张文效,耿云峰.《一氧化碳分离技术》.