[发明专利]焦炉煤气干法净化变温吸附工艺

说明书

技术领域

本发明属于焦炉煤气的处理及应用技术领域，特别涉及一种焦炉煤气干法净化变温吸附工艺。

背景技术

焦炉煤气是焦炭生产中的一种副产品，其组成是比较复杂的，主要成份包括：氢气、氧气、氮气、甲烷、一氧化碳、二氧化碳及其它烃类和硫化物等。不同的焦炭生产工艺和不同的原料煤，所产生的焦炉煤气各成份的含量是有差异的。氢气30～70％，氧气0.1～2％，氮气2～15％，甲烷15～70％，一氧化碳2～10％，二氧化碳0.5～20％，同时微量杂质如焦油、萘、苯、氮化物、硫化物、氰化物的含量差异也比较大，从几万毫克到几毫克不等。

如何充分利用焦炉煤气(COG：Coke-Oven Gas)是煤炭资源深加工中非常重要的一环，如何更有效地利用焦炉煤气一直是煤化工所思考和研究的问题。焦炉煤气由于含有多种组分，特别是高烃类组分、硫化物、氰化物，如焦油、萘、苯等对后续利用COG的工序影响很大，因此必须通过预处理工艺除去这些组分，才能更好地利用焦炉煤气。但长期以来却一直难以找到一种较好的处理方式而难以大规模的利用。

在炼焦厂中需要大量的燃料，除了煤是主要燃料之外，焦炉煤气也是一种很好的燃料，焦炉煤气很快得到利用，同时由于其中的高烃类杂质如焦油、萘、苯等的存在，对焦炉煤气的加压受到限制，在高烃类杂质存在的情况下，只能用鼓风机加压到0.1Mpa.g左右，如果用压缩机加到更高的压力，焦炉煤气中的萘将会结晶，焦油、苯等还会碳化，堵塞管道，损坏设备，在低压下不利于焦炉煤气经济有效地分离。

同时其它的方式，如柴油洗，只能将部分焦油和萘洗除，焦炉煤气中的焦油只能降到20～100mg/Nm³，萘只能降到150～500mg/Nm³，苯含量在4000mg/Nm³以上，同时会引入大量的柴油饱和蒸汽(轻油)，对焦炉煤气进一步利用带来很大困难。再如深冷处理工艺，可以将焦油、萘降到5～10mg/Nm³的水平，但在实际操作中很容易发生结晶堵塞管道，同时每一种杂质必须用一套单独的设备，脱除所有杂质，投资很大，故不宜用于大规模生产，目前在生产中已无此生产工艺运用。因而焦炉煤气开发利用在很长时间一直处于停滞状态。

发明内容

本发明的目的是提供一种焦炉煤气干法净化变温吸附工艺，可完全净化脱除焦炉煤气中的焦油、萘和硫及其它杂质组分，其净化精度对苯、萘、焦油、H₂S、NH₃、HCN及有机硫等均可以达到mg或PPm级水平；通过净化后的焦炉煤气，能满足各种类型的压缩机的原料气要求，送至其它化工单元基本上可以直接利用，不会引入新的杂质。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

焦炉煤气干法净化变温吸附工艺，将原料焦炉煤气通过杂质脱除系统和杂质回收处理系统进行处理，达到脱除杂质、净化焦炉煤气的目的；其中：

杂质脱除系统可采用一级净化系统或多级净化系统(根据焦炉煤气中杂质含量的多少或净化后对杂质含量的精度要求而选择相应的净化系统)，其任一级净化系统均包括至少2台吸附床(可优选2～20台)、相应数量的阀门、加热器、冷却器等设备，吸附床均采用复合床，在同一吸附床内分别装填至少两种不同的吸附剂(可根据不同的杂质成份优选自惰性氧化铝、活性氧化铝、焦炭、硅胶、活性炭等中的任意两种或两种以上)；每台吸附床分别经历吸附、降压、加热、冷吹、升压等过程，实现焦炉煤气的净化，得到合格的净化后的焦炉煤气；该杂质脱除系统中的吸附床组成一个连续运转系统，每台吸附床在一次循环周期中经历以下几个工艺过程：

(1)、吸附(A)：原料焦炉煤气从吸附床底部经原料气管道及阀门进入吸附床，焦炉煤气中的焦油、萘、苯等强吸附性的杂质组分被吸附床内的吸附剂吸附，氢气、氮气、甲烷、二氧化碳等弱吸附性组分穿过吸附剂从吸附床上部经管道及阀门排出并送出界区得到净化后的焦炉煤气，当焦炉煤气中的杂质在达到规定浓度时，关闭吸附床进口阀及出口阀，终止焦炉煤气的进料，停止吸附；吸附工作压力0.005～3.0MPa.g；

(2)、降压(D)：吸附(A)步骤结束后，开启降压阀门，依靠吸附床内的压力，自动将吸附床内的气体从吸附床底部排除，直至吸附床内的压力接近排放管网的压力，约为0～0.10MPa.g；