[发明专利]焦炉气变换处理方法

说明书

技术领域

本发明属于焦炉气的处理及应用技术领域，特别涉及一种焦炉气变换处理方法。

背景技术

焦炉气是焦炭生产中的一种副产品，主要含有：H₂～59％，CH₄～24％，CO～8.5％，CO₂～3％，O₂～0.5％，N₂～2.5％，不饱和烃～2.5％，以及硫化物、萘、苯、焦油等杂质。通过特定的方法处理，可从焦炉气中分别提纯获得CH₄和H₂等。

在水煤气、半水煤气等的利用领域，通常有采用变换的方法来提高其中H₂的含量，以满足生产需要。变换过程即是将CO与H₂O蒸汽反应变换为H₂和CO₂，反应原理如下：

CO+H₂O→H₂+CO₂+41.4kJ/mol

如在合成氨厂，原料气(半水煤气)的有用成分是N₂和H₂，通常需将半水煤气中的CO变换为H₂(同时生成CO₂)，以提高H₂的含量。

又如在以煤为原料的甲醇厂，虽然原料气(水煤气)的有用成分是H₂和CO或CO₂，但原料水煤气中的CO过多，不符合甲醇合成的氢碳比(即(H₂-CO₂)/(CO+CO₂)的摩尔比例)要求，通常也需要将水煤气中的CO部分变换为H₂(同时生成CO₂)。

即使是采用同样的变换处理方法，由于焦炉气中组分复杂，杂质种类较多、含量也较高；即使通过一定的预处理工艺将焦炉气中的萘、苯、焦油等杂质脱除干净，但同为气态的不饱和烃、O₂等却不易脱除，这将对变换催化剂、变换过程造成严重影响，使变换过程不能长周期运行。有影响的主要因素如下：

(1)不饱和烃结焦、结炭，堵塞催化剂微孔，造成催化剂迅速失活，寿命很短；

(2)O₂与焦炉气中的硫化物反应生成SO₂，进一步氧化为SO₃，SO₂和SO₃与催化剂中的金属反应生成硫酸盐，从而堵塞催化剂微孔，造成催化剂迅速失活。

因此，对焦炉气进行变换处理，不能直接沿用水煤气、半水煤气等的变换处理方法，还需要针对上述问题进行特殊处理及妥善解决，才能使生产过程连续长周期运行，以提高生产效率。

发明内容

本发明的目的就是针对焦炉气变换处理过程中存在的上述问题，提供一种适用于焦炉气的变换处理方法，其变换过程可长周期连续运行，可明显提高焦炉气中H₂的含量，同时CO含量大大减少，使得可利用经济方便的分离方式提取H₂和CH₄。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

焦炉气变换处理方法：将原料焦炉气经过净化处理，脱除其中的萘、苯、焦油等杂质后，再依次通过预热器、中间换热器、变换炉一段、增湿器、变换炉二段、中间换热器、变换炉三段、预热器、冷却器等处理，即获得H₂含量增加、CO含量大大减少的变换气，有利于焦炉气的后续利用及进一步深加工处理等；其流程框图如图1所示，主要工序如下：

(1)、净化处理：将原料焦炉气经过净化处理，脱除其中的萘、苯、焦油；可采用各种常规的焦炉气净化处理方法，也可采用本申请人于2008年7月29日提交的中国发明专利申请“焦炉煤气干法净化变温吸附工艺”(申请号为200810045657.4)中公开的净化处理方法。

(2)、预热：将上述净化处理后的焦炉气压缩至0.6～2.5MPa，通过预热器，在预热器中与变换炉三段出来的变换气预热至115～165℃。

(3)、换热：将上述预热后的焦炉气通过中间换热器，在中间换热器中与变换炉二段出来的变换气换热，达到变换所需的温度200～260℃。