新型焦炉煤气净化工艺的开发

新型焦炉煤气净化工艺的开发

郭亮

内蒙古恒坤化工有限公司  内蒙古鄂尔多斯  016200

摘要：随着社会的进步，人们生活的提升，对于煤炭的需求不断增长。由于煤炭行业对于环境会造成较为严重的污染,因而需要倡导低碳环保理念,其中焦炉煤气净化是其中的一项关键措施。具体来说,焦炉煤气净化就是要将焦炉煤当中的固体残渣予以清除,如氮化氢、硫化氢等,以避免对自然环境造成破坏,确保焦化工业的可持续发展。从技术的角度来看,焦炉煤气通过这种自然环保的工艺手段可以转化为工业原料,从而实现对资源的保护和利用,这和我国的节能减排发展理念是相契合的。

关键词：焦炉煤气；新型净化工艺；开发

引言

对于焦化厂的生存和发展来讲，其中的关键就是焦炉环保技术。目前，焦化厂在发展过程中加大了对环保技术的应用，其目的在于提升焦化厂的发展能力。当前煤气净化工艺取得了长足的进步,发展较为快速,但是煤气也给环境造成了一定的影响。全球煤气净化生产行业对此也提出了一些对策和方法,如对焦炉煤气进行净化等等。

1对于焦炉煤气除尘的技术概述及分类

1.1机械式除尘器

机械式除尘器主要有3种方式，同时也相应着有3种形式的除尘器。分为重力沉降式除尘器、惯性除尘器和旋风除尘器，这些机械式除尘器能够大大降低人力、物力和财力的投入，节省了人力除尘的时间。并且根据其使用特点和功能来说，该类除尘器具备操作简单、效率高、应用方便等的特点。并且对机械式除尘器日常的维护工艺比较简单。但在实际除尘工作进行时，机械式除尘器能够应用的范围较小，除尘力度以及智能化水平不够，因此这类除尘方式一般会被用于初级除尘和前期除尘。

1.2过滤式除尘器

过滤式除尘器主要分为袋式除尘器和颗粒层除尘器。过滤袋式除尘器的主要特点为能够处理细微颗粒尘土，除尘效果较佳，并且能够较好地适应气体净化工作，在机械化除尘器的基础上能够进一步进行除尘工作。但是，这类除尘器的实际运用成本较高，所消耗的维护费用较多，因此比较适用于大型焦化厂。

1.3静电除尘器

静电除尘器是目前我国比较新颖的电力除尘方式，主要依靠静电的性质特点设计出来的一种除尘器。这类除尘器能够高效地进行除尘工作，同时在实际的运行中操作方便，整体阻力小，设备的抗腐蚀性以及抗高温性比较优良。而且总体运行成本比较低，但在前期投入资金较高。

2新型焦炉煤气净化工艺的开发

2.1变温吸附净化技术

变温吸附工艺属于当前较为新颖的煤气净化脱硫工艺,在压力相同的情况下,随着温度的上升,焦炉煤气硫化物吸附能力则会不断下降。在该工艺中,应用较大量的吸附剂,可以在特定条件下,对焦炉煤气中的杂质成分进行有效吸附。在温度上升的情况下,吸附量会不断降低,而在常温情况下,奇台硫化氢物质就会和空气中的氧气形成化学发热反应,但是该反应并不剧烈,如果加入催化剂则会提高反应效率。当前应用最为广泛的催化剂为活性炭,活性炭具有较强的吸附能力,所以脱硫工艺都会在其表面完成,对于活性炭表面的能量分子进行合理利用,就可以将硫化氢物质完全吸收,并生成水雾,而硫化氢一旦接触水雾,则会立即溶解,实现脱硫。在脱氨方面,由于氨具有碱性,所以需要和酸性物质相结合,进而吸附硫化氢分子,从而有效提高脱硫效率。由于在脱硫过程当中,硫化物中含有氧酸盐物质,该成分随着氨含量的提高而上升而增加,所以会对脱硫结果造成一定的影响,因而该过程应当分为两个部分,分别是吸附和催化,换言之,就是借助于外力吸附作用来形成催化剂和硫分子吸附效应。之后在催化剂的影响下,将焦炉煤气中的氨成分、有机硫化物成分实现脱离,而活性炭也起到了一定的作用。

2.2新型干法净化工艺

在焦炉煤气净化工作当中,新型干法净化起到的作用较为显著,其余传统的干法脱硫净化有所不同,在传统净化当中,应用了铁钼催化剂,应用该催化剂需要将环境温度加热到500℃才能将有机硫成分转化为硫化氢,之后再应用低成本吸附剂将硫化氢物质脱除。传统干法净化工艺虽然可以在一定程度上适应系统净化的需要,但是依然无法满足甲醇生产等高级工业生产项目的要求。因而在焦炉煤气净化工艺中,首先需要对其中的有机硫含量进行测定,结合硫的含量来选用具体工艺,达到干法净化脱除的目标。具体来说,新型干法净化工艺采用了低温活性催化剂成分,该催化剂具有较强的化学稳定性,可以及时处理焦炉煤气中的复杂形态硫物质,同时在转化加氢能力上也得到保证,因而脱硫净化能力较强。当前最常用的催化剂是JT-1加氢催化剂,其可以应用到焦炉煤气合成器当中,在具体应用中可以有效避免结炭,并且转化焦炉煤气中的微量氧,因而体现出了较强的净化能力。

3煤气清洁化利用途径

3.1氢能

按照“推进能源革命，构建清洁低碳、安全高效的能源体系”的基本要求，2020年4月国家颁布了《中华人民共和国能源法（征求意见稿）》，将氢能和风能、核能、太阳能、电能等并列，从法律的层面，确立了氢能源的地位。与核能火力发电站相比，氢能源的优势在于，单位质量产品释放的能量大，燃烧后产物只有水，对环境没有任何污染，是非常清洁的能源。但氢能的大规模利用目前还需要解决远距离输送成本过高、安全存贮、催化剂活性等问题。我国当前氢能发展重点方向集中在氢燃料电池汽车领域，研究重点主要集中在低成本制氢、储氢技术及氢燃料电池汽车产业发展方面。从当前发展趋势看，短期内纯电动汽车的发展态势优于氢燃料电池汽车，但远期发展很可能是平行发展的态势。COG中氢含量超过55%，目前国内尚未开展从COG提纯氢气，让后用于燃料电池车的应用实践。大型煤焦化企业通常将氢气用于甲醇等化工产品合成，而中小型炼焦企业通常都是作为焦炉的或者加热炉的加热介质。由于我国的能源结构以煤为主，并且钢铁行业在国民经济中的重要地位尚无法改变，因此，相当长一段时间内，从炼焦过程获得氢源仍然是最重要的途径，但是，我国短期内尚无利用氢能发电的可能性，以氢气为原料的化学合成路线将是主流应用途径。开展贮氢技术的研究对我国焦化行业氢能利用至关重要。

3.2合成气

合成气是焦炉煤气经冷却、净化、化产回收、精脱硫、甲烷转化、甲醇合成、精馏等环节得到的一氧化碳和氢气的混合气体。合成甲醇的氢碳比为3∶1（摩尔比），但焦炉气中氢气的含量较高，直接利用焦炉煤气生产合成气存在大量富余氢气，为了合理利用这一部分氢源，必须进行补碳，否则大量高附加值的氢源只能作为燃料白白浪费。有文献提出利用驰放气联产合成氨，但对于规模较小的甲醇生产企业，难以获得较好的经济效益。目前国内大型独立焦化企业，为了保证资源的清洁综合利用，设立气化炉等补碳设备，尽可能将氢碳比调整到合理的水平是一个不错的技术方案，否则，宝贵的氢气资源往往只能作为燃料消耗掉。另外，应充分研究焦炉烟气中排放的二氧化碳回收技术，将回收的二氧化碳作为碳源，开发二氧化碳、氢气合成有机化学品技术，不仅能够节约投资，也有利于碳减排，目前这方面的研究已经有一定的基础，应该是今后研究的重点。

结语

总结起来,如果运用蒸汽机来转化焦炉煤气,则其过程中无法避免产生杂质成分,这就需要采取技术手段来控制杂质含量。因而对于焦炉煤气净化工作而言,核心就在于去除硫和焦油等成分,这不仅可以有效保证成品的质量,更是避免环境污染的重要举措。目前国内和国外所应用的焦炉煤气净化工艺依然存在一定的缺陷,这种以湿法净化为主的工艺应当进行改良和换代,而新型干法净化工艺可以有效提高转化效率,提高净化水平。与此同时,干法净化工艺也可以更好地应用于工业生产当中,适应甲醇生产净化的需要。

参考文献

[1]张志峰.焦炉煤气制甲醇联产合成氨结构优化与调整[J].云南化工,2021,48(06):117-119.

[2]陈刚.焦炉煤气净化过程中的节能措施探讨[J].河北企业,2021(05):159-160.

[3]刘丽丽.焦炉煤气净化工艺研究现状及发展趋势[J].山东化工,2021,50(08):63-64.