[发明专利]一种焦炉气脱碳的方法

说明书

技术领域

本发明涉及焦炉气脱碳领域，具体为采用一种脱碳装置来脱除焦炉气中CO、CO₂和C₂⁺的方法。

 

背景技术

焦炉气是炼焦过程中的副产气体，其主要成分包括：以体积百分含量计，CH₄：22～27%；N₂：5～8%；CO：4～6%；CO₂：3～5%；C₂⁺：1～3%；余量为H₂。2011年，中国副产的焦炉气约为1700亿Nm³，除部分用于焦炉自身加热外，约有800亿Nm³未能有效利用。若将焦炉气中的甲烷进行分离和提纯，可用以制取天然气、压缩天然气，液化天然气等，既可解决环保问题，又具有良好的经济效益。

在分离提纯焦炉气中的甲烷时，难点在于如何脱除焦炉气中的CO、CO₂等杂质气体。CH₄的沸点介于CO和CO₂之间，故不适合使用精馏的方法脱除CO和CO₂。CH₄的分子动力学直径与CO、CO₂相近，故也不适合使用膜分离的方法脱除CO和CO₂。在常用的吸附剂上，CH₄的吸附能力介于CO和CO₂之间，故使用单一吸附剂，也难以一次性将CO和CO₂脱除。若采用两段变压吸附法，分别脱除CO和CO₂，不仅会使工艺流程变得复杂，而且甲烷收率也很低。

为解决脱除焦炉气中CO、CO₂的难题，目前常用的方法是将焦炉气甲烷化，在甲烷转化催化剂的作用下，使焦炉气中的CO、CO₂与H₂反应生成甲烷，以达到脱除焦炉气中CO、CO₂的目的。在此领域，西南化工研究设计院已获两项授权专利，分别是“一种利用焦炉气制备合成天然气的方法”（授权公告号：CN100556997C）和“一种利用焦炉气合成甲烷的方法”（授权公告号：CN101391935B），均是采用甲烷化的方法脱除焦炉气中的CO和CO₂。但该方法对焦炉气中CO+CO₂的总浓度有要求，必须在4%以下，否则，需将反应后的混合气部分回流，以降低焦炉气中CO+CO₂的总浓度；其次，该方法的操作温度为250℃~550℃，操作温度较高；再次，该方法需耗用Ni催化剂，增加了产品成本。

 

发明内容

本发明的目的是针对以上技术问题，提供一种仅使用变压吸附技术，且不需限定焦炉气中CO+CO₂的总浓度、在常温下即可操作，工艺流程简单，能耗低的焦炉气脱碳方法。

本发明的具体技术方案如下：

一种焦炉气脱碳的方法，焦炉气经净化脱除苯、萘、重碳氢化合物、硫化物等杂质后，得到主要成分为H₂、CH₄、N₂、CO、CO₂、C₂⁺（C₂⁺是指碳原子数≥2的烃类物质，此处主要为C₂H₄和C₂H₆）的净化气。将此净化气通过装填有固体混合吸附剂的变压吸附脱碳装置， CO、CO₂和C₂⁺作为强吸附组分被吸附并滞留于吸附塔中，N₂、CH₄和H₂作为弱吸附组分从吸附塔中流出，即为脱碳气，脱碳气中，CO的体积百分含量低于0.5%，CO₂的体积百分含量低于0.5%，C₂⁺的体积百分含量低于0.1%，CH₄收率大于80%。