以煤和焦炉气为原料生产氮肥和甲醇的净化技术综述.doc

以煤和焦炉气为原料生产氮肥和甲醇的净化技术综述1前言有报道说,从本世纪初到现在，先后有煤制甲醇、煤制油、煤制烯粒、煤制乙二醇、煤制甲 烷（合成天然气）和煤炭分质利用6轮煤化工热潮笔者认为这一说法不太全面，至少在我国 就不完全是这种情况，难道说在这一时间段里，以煤为原料大力发展合成氨产能就不是煤化 工热潮之一了吗？笔者认为，我国的合成氨产业是我国最大的煤化工产业，也是热潮持续最 长的煤化工（氨的年产量约6000万吨X所说的6轮煤化工热潮，如与合成氨比起来,能 算得上真正热潮的也只有甲醇我认为以煤为原料，采用第二代气化技术或改进后的UGI 炉等气化技术生产合成氨；以焦炉气为原料，采用先进技术生产甲醇等化工产品的，都应属 于煤化工范畴煤化工发展这么快，市场需求与GDP业绩是一大推手，还有是技术进步的助推这技术中， 其中净化技术起到了举足轻重的作用，它贯穿生产装置的整个过程早先《小氮肥厂二十项 主要工艺指标规定》中有15项是有关净化的指标，可见净化的重要性本文想就煤化工中 合成氨、甲醇及焦炉气制甲醇等领域里的主要净化技术作一汇报2固定床气化炉（UGI）生产系统的水煤气净化技术说起固定床气化炉生产，人们脑海中往往就会浮现出它是落后的、劳动强度大的联想。

实际 上并不是这样，现在的固定床气化炉,比起早先有了很大的改进：自动加焦、制气的几个过 程、出渣等等全已经自动化控制,整个造气过程现已完全采用集散控制（DCS ），也是一种 “自动态过程的炉“，说它是固定床也只是相对而言的它的制气效率和综合消耗指标，今 非昔比，从某种意义上来说，可与任何一种先进气化炉比拼，该种气化炉仍是我国氨和甲醇 的生产主力军，不可小视，应要重视这一生产装置系统的净化工作这一生产装置系统（主要是指氨和甲醇的生产装置）净化涉及面很广，从某种意义来说，从 煤场开始直至生产终点但对于氨、醇生产来说,一般是指水煤气脱硫（包括变换\笔者 只能选其要述之2.1水煤气（或半水煤气）脱硫合成氨工艺（包括甲醇生产工艺）是以催化反应为中心的，工艺气体的净化对催化剂及化工 设备的正常运行是至关重要的在工艺气体的净化中，集中体现在气体的脱硫问题上煤（焦）气化过程中，进入水煤气中的硫化物主要是硫化氢，占气体总硫含量的90%左右, 有机硫占5 ~ 12%0与天然气不同，水煤气中所含有机硫主要是手炭基硫和二硫化碳，尤以叛 基硫为多，硫醇和嚷吩极少（个别煤种除夕卜以煤（焦）为原料的合成氨厂水煤气中硫化 物的主要存在形式是H2S和COS。

水煤气（半水煤气）的脱硫方法很多,枚不胜举多年实践证明，“长春东狮科贸实业有限 公司“技术团队开创的技术是最具有代表性的该技术团队原先是从"888"脱硫催化剂开 始起步的，经过不断开拓发展,已开发出一系列先进净化催化剂和若干先进脱硫单元设备， 并在整体上优化了脱硫净化工艺，登上了脱硫技术的新高地，为脱硫技术进步作出重大贡献 其要点如下：（1）优化水煤气脱硫工艺和关键单元设备,显著提高脱硫效果（a）对于水煤气脱硫系统，根据脱硫工艺对气质的要求，推荐脱硫装置前后务必设置电除焦 油器,保证脱硫效果在脱硫工段设置电除焦油器，不仅对压缩机的运行带来好处，实际 上对脱硫也很有必要因为焦油和杂尘对脱硫干扰很大,涉及脱硫的堵塔、脱硫效率、副盐 成分、再生系统的稳定运行等水煤气脱硫前头的电除焦油器，如果是高效运行，对水煤气 脱硫系统良性运行绝对起保障作用，•水煤气脱硫后头的电除焦油器，为离开脱硫系统的气体 起把关作用b）对含硫量高的水煤气，推荐双塔串联分级脱硫，第一塔采用无填料的高效喷雾脱硫，第 二塔采用高效喷雾与填料段相结合优化设计塔或优化的填料塔C）对于只设置一个脱硫塔的装置,采用的脱硫塔,既有无填料的高效喷雾脱硫段,又有优 化设计的填料段相组合的复合塔。

d）对脱硫再生系统的工艺及单元设备进行了全面优化,特别是对喷射管进行了优化设计， 并提供了优质产品，例如山东某厂都选用这种喷射管为化肥企业的脱硫再生生产作出重要 贡献这里特别要指出的是无填料空塔喷淋技术，对当今规模大的生产装置而言尤为重要大家知 道，传统填料脱硫塔在脱硫中暴露的问题越来越突出，特别是用高硫煤为原料的企业暴露出 问题的更严重，主要存在如下几个方面问题：①经常堵塔；②塔阻力大；③动力消耗高；④ 运行费用大；⑤投资费用大；⑥气体、液体分布难；⑦溶液循环量大且不易调节对于脱硫来说，压差对系统的影响极为敏感如果是前置脱硫（气柜前脱硫），这种影响更 为突出长春东狮公司经过多年的努力，不仅研制开发适应于脱硫应用的高效雾化喷头，而 且设计了一整套灵活巧妙的喷头布置形式，开发出无填料高效空塔喷淋脱硫塔，大大提高了 脱硫效率"空喷技术"脱硫上的应用十分重要，它主要解决了如下问题:①解决了堵塔问 题；②解决系统阻力大的问题；③提高脱硫液的硫容，降低溶液循环量，且易于调节；④解 决设备庞大问题（与填料塔相比，同等条件下，塔的总高度下降约1/3 ）;⑤降低一次性投 资（与填料塔相比，同等条件下要减少20%-30%）;⑥有效提高了高压缩机打气能力，提 高了产量；⑦对于气柜前脱硫，空塔喷淋技术的应用，对于提高煤气炉产气量、稳定操作， 降低动力消耗，起到非常重要的作用。

2）对硫黄回收的工艺作了重大改进硫黄回收的工艺路线有两种,即连续熔硫回收和间歇熔硫回收随着企业产能的增大采用连续熔硫工艺，熔硫后的残液量越来越大，处理难度和代价增大， 与当今节能减排政策相悖此外,在残液处理过程中也会使溶液中HS-转化成S2032-的机 会大大增加这些副盐的大量产生不仅降低了脱硫液的质量，影响了脱硫效率，而且有时会 因脱硫液中副盐的结晶析出而堵塞设备、管道及填料从另一角度说，进入连续熔硫系统的 物料80%左右都是脱硫液，只有20%左右才是单质硫而且由于使用催化剂不同，再生状 况以及操作管理好坏不等，使硫泡洙中单质硫含量大不一样，有的单质硫含量还不到10% , 这些硫泡沫都进入熔硫釜进行加热熔硫，这不仅增加了蒸汽消耗,而且增加了残液处理难度 在熔硫之前对泡沫进行过滤处理，让硫泡沫在熔硫之前与脱硫液分离其实这个路子自湿法 脱硫产生以来,行业界人士一直想走,但由于传统的过滤技术所带来的问题相当多（如需要 专人看管、更换滤布频率大，工人劳动强度大，电耗高，现场环境差、过滤后滤饼中残液量 高，且过滤后的脱硫液浊度很高等等原因），行业里用得很少像河南某厂还是坚持采用这 一间歇熔硫回收工艺。

硫回收的关键是过滤技术，如果传统的过滤技术得到改进和提高，那么硫回收的工艺将会得 到进一步的完善和发展针对这些情况，长春东狮公司采用先进的DS型硫泡沫专用过滤机, 创立了崭新的间歇熔硫回收工艺硫黄回收新工艺的要点是：DS型硫泡沫专用过滤机过滤 硫泡沫-干滤饼自动刮落进熔硫釜熔硫（间歇熔硫）—出熔硫釜残液冷却沉淀分离采用这种工艺的主要优点是，贫液清澈质量好，虑饼干燥含固量高，节省蒸汽残液量少经 工业化生产实践取得了十分满意的效果,其新颖性和实用性，具国内领先水平2.2变换气脱硫由于变换工艺的调整（其中有所谓中低、中低低、全低变、低低低等等）、压力等级的提高 （有的已达4.0MPa ）,以及高硫煤的运用（变脱入口硫化氢500 mg/Nm3 ~ 700mg/Nm3 有的甚至到1.0g/Nm3以上）,变脱的负荷越来越大因此，传统的填料塔工艺不能满足要 求，净化度下降，H2S超标，还有堵塔及带液现象比较严重在这里对于”变脱"问题只 说一说QYD型高效“变脱“塔(无填料塔)"长春东狮科贸实业有限公司"的技术团队通过理论研究和实践总结分析，认为造成这些问 题的主要原因是：一方面是由于碱溶液吸收硫化氢反应的本身(硫化氢含量越高，分压大, 反应速度快，析硫速度快，瞬间大量的单质硫极易黏附在填料上)以及化学反应产物的特殊 性(单质硫的黏附性强)造成的。

因此压力等级越高，硫化氢含量越高,这种现象就越明显 这也是变换气脱硫经常出现堵塔的一个重要原因之一另一方面，在较高压力情况下，变换 气中有一些醇类、酚荼等有机物的存在污染了脱硫液并改变了脱硫液的物化性质另外, 碱溶液吸收硫化氢的同时也吸收大量的C02 ,这些气体在减压解吸过程中严重影响了硫泡 沫的正常浮选因此，这两种因素是造成脱硫塔带液和再生状况不好的突出原因针对这些 问题，他们开发出一种新型高效复合传质内件，即QYD型加压原料气脱硫塔传质内件，它从 根本上解决了这些问题该内件有如下技术特点：(1)如果用于新塔设计，在直径不变的情况下，塔的高度要比填料塔降低1/3左右2 )无论用于新塔设计还是旧塔改造，该装置投入运行后，脱硫液的硫容要增加一倍左右, 这样溶液的循环量要比填料塔降低30%左右3) 该装置在用于新塔设计时，由于塔的高度大幅度降低,因此在选取泵的扬程时也要比 原来低10米左右,这样降低了脱硫泵的动力消耗4 )由于气液接触时间大幅度降低(25S左右，三层装)，这样脱硫原料气中CO2对脱硫 液的影响将得到有效的改善，这更加有利于脱硫液对硫化氢的选择性吸收、这对于溶液的再 生、硫泡沫的浮选以及降低NaHCO3的生成率都大有好处。

5 )如果用于旧塔改造，该装置投入运行后，该塔的生产能力将提高10%左右6 )如果用于新塔设计，与填料塔相比，可节省约30%的一次性投资该技术自2007年10月份来，该技术先后在山东、河南、山西、河北、安徽、湖北等几十 家化肥行业使用取得了十分满意的效果。