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      部分變換技術(shù)優(yōu)化探討

      2017-05-27 19:50:56林巖
      中國科技縱橫 2016年24期
      關(guān)鍵詞:脫硫吸附凈化

      林巖

      【摘 要】目前以煤頭的氣化裝置在變換工藝上,采用部分變換。未變換的粗煤氣中含有O2、焦油、粉塵和有機硫等雜質(zhì),這些雜質(zhì)影響低溫甲醇洗系統(tǒng)的甲醇吸收效率,影響甲烷化系統(tǒng)溫度的穩(wěn)定控制,同時腐蝕設(shè)備。CO變換工藝技術(shù)是各主要煤化工工藝中比較重要的技術(shù)之一,其主要作用在于調(diào)節(jié)粗煤氣中H2和CO到合適比例,滿足下游合成產(chǎn)品的需要,同時冷卻粗煤氣,回收熱量分析導(dǎo)致這些問題的原因,并且對初步凈化粗煤氣的優(yōu)化措施進行探討。

      【關(guān)鍵詞】凈化 吸附 脫硫 脫毒 粗煤

      對于碎煤氣化工藝來說,所產(chǎn)生的粗煤氣中成分復(fù)雜,粉塵、焦油和有機硫等含量較大,給后續(xù)工段的雜質(zhì)分離和產(chǎn)品合成帶來較大困難,針對運行中存在的問題,提出優(yōu)化方法。

      1 工藝流程簡述

      由碎煤加壓氣化來的粗煤氣,其中部分粗煤氣經(jīng)過主、預(yù)變換爐催化劑進行催化變換。CO變換成H2,在混合器中與另一部分未變換的粗煤氣進行混合。從混合器出來的粗煤氣。經(jīng)各冷卻器時進行噴淋洗滌,除塵、油雜質(zhì)。送入后續(xù)系統(tǒng)。

      2 生產(chǎn)運行中出現(xiàn)的問題

      (1)洗滌用煤氣水循環(huán)量大,含塵、焦油、中油等煤氣水雜質(zhì)較多,實際水量超出設(shè)計值。(2)未變換的粗煤氣中含粉塵、焦油、中油等雜質(zhì)較多;經(jīng)常堵塞預(yù)洗段甲醇過濾器及精甲醇過濾器?,F(xiàn)場切換備用過濾器、清理過濾器操作頻繁。(3)甲醇吸收H2S、CO2效率隨生產(chǎn)的進行逐漸降低,腐蝕后續(xù)低溫甲醇洗、合成設(shè)備受到腐蝕。能耗增加。(4)甲烷化反應(yīng)器溫度控制不穩(wěn)定。

      3 原因分析及影響

      (1)褐煤的灰熔點較低,要求煤氣化所需氣化劑中水蒸氣的比例大,可以達到1:7的氣汽比(O2/H2O),又由于蒸汽分解率低,且褐煤含水量高,導(dǎo)致大量煤氣水產(chǎn)生。另一個原因是粗煤氣在后續(xù)的凈化冷卻上,設(shè)計一直采用大量煤氣水洗滌進行濕法洗去粉塵、焦油等雜質(zhì)。這樣導(dǎo)致一定量煤氣水的產(chǎn)生。(2)O2的存在造成設(shè)備的堵塞和腐蝕。在常溫下,硫化氫和鐵在氧的作用下發(fā)生反應(yīng),生成FeO、Fe2O3、 Fe3O4、FeS+S。隨著運行時間的增加,這些腐蝕物附著在換熱器管壁,逐漸堵塞換熱器,出現(xiàn)貧/富甲醇換熱器掛壁堵塞、甲醇液的顏色逐漸呈暗褐色,同時會伴有不明顆粒物存在的現(xiàn)象。工藝氣中硫化氫與氧可發(fā)生氧化反應(yīng),生成H2O和單質(zhì)S,被反應(yīng)析出的單質(zhì)硫進一步與鐵反應(yīng),生成FeS,使整個低溫系統(tǒng)產(chǎn)生不同程度的腐蝕。氧氣隨工藝氣進入甲烷化反應(yīng)器中,還原性的甲烷化催化劑將會被反復(fù)發(fā)生氧化還原反應(yīng),逐漸失去活性,影響甲烷化裝置催化劑使用壽命。(3)低溫甲醇洗系統(tǒng)的甲醇溶液受污染,焦油、粉塵等雜質(zhì)形成的固體顆粒隨工藝氣進入H2S、CO2吸收系統(tǒng),并吸附在塔內(nèi)件上,導(dǎo)致塔盤或填料堵塞,最終體現(xiàn)在系統(tǒng)阻力升高或吸收效率降低。特別像噻吩這樣有機硫的組分在高水氣比條件下的水解轉(zhuǎn)化難度大,有機硫含量高,煤氣中的硫脫除困難,并且容易引起催化劑中毒,如處理不好還易造成污染環(huán)境。

      4 技術(shù)改造措施

      (1)增加煤氣加熱器、脫毒槽和有機硫水解槽(如圖1所示)。兩個脫毒槽裝填吸附劑和脫氧劑,兩個脫毒槽可切換使用;一個有機硫水解槽裝填脫硫水解劑。未經(jīng)變換的粗煤氣先經(jīng)過粗煤氣加熱器,與蒸汽換熱到粗煤氣露點溫度20℃以上,以滿足后部脫氧劑、有機硫水解劑和吸附劑對露點溫度的要求。然后依次進入脫毒槽與有機硫水解槽,進行凈化處理。然后進入余熱回收器回收熱量,再進入混合器與變換氣混合。粗煤氣經(jīng)過改造裝置后,較為潔凈的粗煤氣進入冷卻系統(tǒng)進行冷卻,噴淋煤氣水除去塵和油。依據(jù)各換熱器的溫度情況合理調(diào)整噴淋煤氣水的加入量。(2)通過脫氧劑對粗煤氣中O2等毒物的吸收,消除O2對低溫甲醇洗系統(tǒng)及后續(xù)合成反應(yīng)催化劑的影響;減少腐蝕物的形成;減少設(shè)備腐蝕;降低能耗。(3)有機硫水解劑在高水氣比、高壓的條件下將難脫除的有機硫如COS、CS2等轉(zhuǎn)化成易脫除的無機硫,防止合成反應(yīng)催化劑中毒,減少對環(huán)境的影響。(4)通過延長煤氣水在分離裝置的沉降停留時間,提高除去煤氣水中的焦油粉塵等雜質(zhì)的效率,穩(wěn)定和改善送到酚氨回收裝置酚水和洗滌用煤氣水的水質(zhì),減少煤氣水循環(huán)量。需要特別注意的是冷卻器的水量調(diào)節(jié),防止形成的碳銨結(jié)晶。

      5 結(jié)語

      利用脫氧劑、有機硫水解劑和吸附劑對粗煤氣中粉塵、焦油、油、O2和有機硫的吸收和轉(zhuǎn)化,除去粗煤氣中的雜質(zhì),初步凈化粗煤氣,可以使下游低溫甲醇洗系統(tǒng)和合成反應(yīng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運行,減少系統(tǒng)故障發(fā)生的頻率,減少對環(huán)境造成的污染。通過煤氣水增加沉降時間來提高酚水和煤氣水的水質(zhì),達到減少煤氣水循環(huán)量的目的,節(jié)約了能耗。對變換冷卻系統(tǒng)進行凈化改造是一種改進煤化工工藝的有益探索。

      參考文獻:

      [1]賀永德.現(xiàn)代煤化工技術(shù)手冊[M].化學(xué)工業(yè)出版社,2010.

      [2]縱秋云,等.新型低溫耐硫變換催化劑QCS-06的研制和開發(fā)[J].化工進展,2003(1):56-59.

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