部分變換技術(shù)優(yōu)化探討

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：

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