一种焦炉煤气脱苯脱萘的全温程变压吸附净化方法技术

本发明专利技术公开一种焦炉煤气脱苯脱萘的全温程变压吸附净化方法，涉及制氢和变压吸附气体分离技术领域，包括氨洗、脱硫、脱氨、精脱苯脱萘工序，所述氨洗后、脱硫前还要进行中温变压吸附浓缩工序，所述中温变压吸附浓缩工序采用多塔串联或并联工艺，交替循环操作，操作温度为60～120℃，抽真空解吸，产生的解吸气依次经过洗萘、洗苯工序后回流至中温变压吸附浓缩工序，产生的中间气体依次进入脱硫、脱氨、精脱苯脱萘工序后得到产品煤气；本发明专利技术效率高，中温变压吸附塔的吸附剂寿命长，装置运行能耗和成本低，避免苯萘易堵吸附塔的现象，萘和苯脱除精度高，产品和副产品收率高，防止脱硫脱氨催化剂中毒等。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开，涉及制氢和变压吸附气体分离
，包括氨洗、脱硫、脱氨、精脱苯脱萘工序，所述氨洗后、脱硫前还要进行中温变压吸附浓缩工序，所述中温变压吸附浓缩工序采用多塔串联或并联工艺，交替循环操作，操作温度为60～120℃，抽真空解吸，产生的解吸气依次经过洗萘、洗苯工序后回流至中温变压吸附浓缩工序，产生的中间气体依次进入脱硫、脱氨、精脱苯脱萘工序后得到产品煤气；本专利技术效率高，中温变压吸附塔的吸附剂寿命长，装置运行能耗和成本低，避免苯萘易堵吸附塔的现象，萘和苯脱除精度高，产品和副产品收率高，防止脱硫脱氨催化剂中毒等。【专利说明】
本专利技术属于焦炉煤气净化领域，更具体的说是涉及。
技术介绍
焦炉煤气(以下简称“煤气”)是煤焦化后的气体逸出物，是重要的中高热值气体燃料，其组分主要为H2(30-50%)、CH4(30-40%)、C0(6-15%)及一定量的焦油汽、苯蒸汽、萘蒸汽等，既可用于钢铁生产，也可供城市居民使用，还可作为原料用于生产合成氨、甲醇、制氢、制天然气等。在煤气综合利用前均需脱除其中大量的杂质，主要包括焦油、萘、硫化氢(H2S)、苯、氢氰酸(HCN)等。煤气中的焦油汽、苯蒸汽、萘蒸汽是贵重的化工原料，需要对其加以回收利用。由于萘熔点高(80.26°C)，常温下易结晶，非常容易堵塞设备及管道，是脱除的重点。另外，作为焦化产品净煤气出厂时，不同用户对煤气中萘的含量均有严格要求。由于煤气中含萘约为2?3g/m3，含量比较高，因此，煤气在使用前必须进行脱萘。采用传统的低温工艺(小于30°C )从气源厂脱苯脱萘后出厂的净化后煤气中，即使在脱萘效果相当不错的情况下，煤气的含萘量亦为200mg/m3左右；而城市煤气、某些化工过程的原燃料气及冶金工厂的部分用户对煤气含萘量的要求为:冬季<50mg/m3;夏季〈100mg/m3。为达到这样脱萘效果，通常还要在二次净化过程中采用油洗苯洗萘等工艺进行煤气的进一步处理。洗油吸收法是煤气回收苯族烃(BTEX)通常采用的方法，利用其相似相溶原理，S卩BTEX易溶于有机溶剂的性质，用焦油洗油或石油(一般轻质柴油)洗油在50-70°C下吸收煤气中的BTEX，同时可以从洗苯塔侧线抽出含萘量集中的物流，实现脱苯脱萘一体化。但是，由于煤气中含有其他杂质，严重干扰脱苯脱萘工艺选择与操作，比如，硫化氢、有机硫、氰化物、水、氨、焦油等杂质的存在，会与BTEX或萘形成各种轻重胶质、乳化物，以及无机与有机物混杂在一起等复杂而难以分离的化合混合物，且对后续工序中诸如脱硫催化剂、脱氨吸收催化剂、脱苯洗油液、深度脱萘吸附剂等引起中毒或使得原本工艺发生较大变化而无法完成原有煤气净化设计要求，或者极大增加后续净化工序负荷所导致经济效益极差等。煤气中一般含硫化氢4?8g/m3，氰化氢0.5?1.5g/m3，硫化氢及其燃烧产物二氧化硫对人体均有毒性，氰化氢更是剧毒物质。硫化氢的存在还会污染大气和水质、腐蚀系统设备。因此，脱硫对减轻大气和水质污染，加强环境保护及减轻设备腐蚀均有重要意义。焦炉煤气脱硫不仅可以提高煤气质量，同时还可以生产硫磺，变害为利，综合利用。脱硫工艺有干法、湿法脱硫两大类。干法脱硫由于脱硫催化剂硫容小，设备庞大，一般用于小规模的煤气厂脱硫或用于湿法脱硫后的精脱硫，当煤气量大于3000Nm3/h时主要采用湿法脱硫。也有干法和湿法混合使用的情况。其中又属催化氧化法脱硫工艺普遍应用。在炼焦生产时，炼焦煤中约有15?20%的氮生成氨进入煤气。为了防止氨燃烧产生的氮氧化物污染大气，需进行脱氨处理。焦炉煤气脱氨通常采用酸洗法生产硫铵工艺，它由酸洗、真空蒸发结晶、硫铵离心干燥三部分组成。该法煤气系统阻力小，氨的吸收和硫铵的蒸发结晶在不同的设备中进行，虽需消耗一定量的硫酸，但产品产值高、原材料动力消耗费用低、易操作、产品易贮存和运输。所以，现目前焦炉煤气净化方法通常采用了多种杂质处理装置，分别进行了预处理、脱萘、初滤、降温、脱苯、脱氨、脱硫等工序，对煤气进行净化并减小对设备的损伤。经过净化处理后的焦炉煤气，成为用于化工原料气体，可以节约石化能源，降低燃烧废气的排放量。目前已有一些专利公布了组合工艺的净化方法，如申请号为201410470519.6的《一种焦炉煤气净化方法》，申请号为201010290050.X的《全负压焦炉煤气净化组合工艺》，申请号为201310594239.1的《一种焦炉煤气净化及化学产品回收的工艺方法》，但使用这些方法后的苯和萘的含量仍有500?I ,OOOpprn以上，只能满足普通燃气的要求，且苯和萘等杂质对燃气汽轮机造成腐蚀，严重影响其寿命。如果煤气要作为化工原料使用时，还需将其中的苯萘均除至Ippm以下。通常再用变温吸附(TSA)的工艺对苯和萘进一步脱除，此工艺在常温下进行吸附，高温下(大于200°C)进行再生。这种工艺的净化方法已有一些专利，如申请号为201210301080.5的《焦炉煤气的二次净化方法》，申请号为201210339097.X的《焦炉煤气干湿结合法精制净化工艺》，申请号为200810045657.4的《焦炉煤气干法净化变温吸附工艺》，但苯族烃(BTEX)、焦油、H2S、有机硫等杂质易对吸附剂孔造成堵塞或吸附剂再生困难，并且周期性的温度变化易造成吸附剂粉化而失去吸附性能，因此只能不断频繁地更换吸附剂，吸附剂使用寿命不超过一年，而且此工艺需要耗费大量的再生气和热源，尤其是当吸附剂表面存有单质硫时，需要加温至400°C以上才能使吸附剂再生完全，能耗高且周期性的操作温度变化巨大，吸附剂使用寿命更短。以上所述煤气净化过程，基本上是由预处理及初冷、脱萘、初滤、降温及终冷、脱苯、脱氨、脱硫、二次净化等工序构成的从粗脱到精脱、从高温-降温到升温-降温、从较高浓度杂质逐个脱除到苯萘二次精脱净化等复杂过程，至多是各自杂质脱除工艺改进或一二个步骤合并等，没有从根本上改变煤气净化的基本流程与过程，并且依旧存在着煤气中各种杂质相互对各自脱除工艺选择、操作、能耗及脱除效果等有重大负面影响的问题，尤其是大量的苯萘混合物经历了诸多工序后在最后的二次净化工序中才得以完成，其对二次净化工序之前的所有工艺所带来的负面影响可想而知，进而导致流程长、工艺复杂、耗能、脱苯脱萘精度不高、操作成本高等问题。目前还没有一种把苯萘焦油等杂质粗脱与精脱分开的煤气脱苯脱萘的净化方法，尽量减少苯萘焦油等杂质在脱硫脱氨等净化过程中的众多负面影响，包括操作负荷、能耗、操作条件，甚至严重的诸如形成难以预料的无机与有机物复杂的化合混合物等。在传统PSA循环操作中，通常吸附在常温进行，且温度越低、压力越高，越有利于吸附。但是，吸附越容易，一般解吸就越困难，比如，焦炉煤气中的苯族烃(BTEX)、萘及焦油等，虽然在常温或者低温下能够很好地吸附但难以解吸，甚至会破坏床层；但是，吸附浓度越低，其分压越低，也越难吸附。若相应的温度越高，更加不利吸附。采用传统的变压吸附(PSA)方法净化煤气脱苯脱萘也属于这类复杂的工况，很难处理。传统上，煤气净化一般也可以采用变温吸附(TSA)加以处理。TSA是在压力一定下，吸附温度越低，越有利于吸附。同时，再生温度越高，越有利于再生完全。但是，由于煤气处理量相当巨大，一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种焦炉煤气脱苯脱萘的全温程变压吸附净化方法，包括氨洗、脱硫、脱氨、精脱苯脱萘工序，其特征在于，所述氨洗后、脱硫前还要进行中温变压吸附浓缩工序，所述中温变压吸附浓缩工序采用多塔串联或并联工艺，交替循环操作，操作温度为60‑120℃，抽真空解吸，产生的解吸气依次经过洗萘、洗苯工序后回流至中温变压吸附浓缩工序，产生的非吸附气体依次进入脱硫、脱氨、精脱苯脱萘工序后得到产品煤气。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘开莉，蔡跃明，陈运，钟雨明，
申请(专利权)人：四川天采科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：四川;51