CN102642810B - 一种焦炉气制备费托合成油原料气的组合工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种焦炉气制备费托合成油原料气的组合工艺，以粗焦炉气为原料，进入预处理单元，除去焦炉气中的萘、焦油、硫化氢、氢氰酸、氨、有机硫及其它重烃类杂质，然后进入气体压缩单元增压，再经焦炉气非催化部分氧化转化CH4，最后通过精度脱硫与深度脱硫，得到高品质费托合成油原料气。本发明通过逐级净化组合工艺，高效除去焦炉气中的杂质和含硫气体，使之成为高附加值的合成气，经济效益好，延长了焦化产业链，利用焦炉气转化为燃料油，减少气体燃烧带来的温室气体和有毒气体，符合国家的节能减排、产业政策要求，具有低硫、净化度高、环保效果明显，资源利用率高，装置的建设投资相对较低，运行成本低等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种费托合成油原料气的制备方法，尤其是涉及一种焦炉气制备费托合成油原料气的组合工艺。
背景技术
焦炉煤气是炼焦过程中产生的副产品，主要成分是氢气和甲烷，还有少量烯烃、一氧化碳和二氧化碳，并夹带微量焦油、萘、NH3、H2S等杂质。每生产1吨焦炭要产生430立方米左右的焦炉煤气，其中一半用于回炉助燃。长期以来，焦化企业产生的焦炉煤气，都以“点天灯”的方式被白白烧掉，既浪费资源又污染环境。为此，国内焦炉煤气综合利用迫在眉睫。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种经济效益明显、硫净化度高、环保效果明显、工艺成熟、装置的建设投资相对较低的焦炉气制备费托合成油原料气的组合工艺。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种焦炉气制备费托合成油原料气的组合工艺，其特征在于，该工艺包括粗焦炉气预处理单元、气体压缩单元、焦炉气非催化部分氧化单元和精度脱硫与深度脱硫单元，将粗焦炉气通过预处理单元，除去粗焦炉煤气中夹带的萘、焦油、NH3、H2S及重烃类杂质，然后通过非催化部分氧化整合气体至H2∶CO的摩尔比为2-3，再经精度和深度脱硫，使合成气中总硫含量小于0.02ppm即可。
所述的粗焦炉气预处理单元是将粗焦炉煤气进入气柜缓冲，分别经过水冷器、除油塔，送入变温吸附(TSA)预处理工序和变压吸附(PSA)预处理工序，去除粗焦炉煤气中夹带的萘、焦油、硫化氢、氢氰酸、氨、有机硫及重烃类杂质，使得焦炉气中的焦油含量小于1mg/Nm3，萘含量小于5mg/Nm3，苯含量小于5mg/Nm3，NH3含量小于1mg/Nm3，H2S含量小于2mg/Nm3，有机硫含量小于5mg/Nm3。
所述的气体压缩单元是将焦炉气预处理单元冷却、除油后的气体进入压缩机一段增压，增压到0.1-0.3MPa(G)，送入焦炉气预处理装置TSA预处理工序，再经过PSA预处理工序后的气体直接进入压缩机二段增压，再经三、四段压缩至3.5MPa(G)。
所述的焦炉气非催化部分氧化单元是将来自压缩工段的净化气体进入焦炉气预热器，与从废锅出来的气体换热至200-300℃，进入转化炉顶部的喷嘴，与纯氧气在转化炉烧嘴处混合，纯氧气经氧气预热器预热到200-300℃，进入转化炉顶部的喷嘴，转化反应在转化炉内进行，转化炉中心温度在1200℃以上，出转化炉的转化气温度在1300-1400℃，进入废锅系统进行余热回收，同时副产高压蒸汽，蒸汽去界区管网；出废锅的转化气温度在300-370℃，进入焦炉气预热器冷却至200-270℃，再进入锅炉给水预热器和脱盐水预热器冷却后进入水洗塔，洗掉转化气中可能带出的颗粒杂质并冷却降温至40℃(3.15MPa(G))。
所述的非催化部分氧化单元得到的转化气通过水煤气高炉煤气或转炉煤气作为碳气源，控制气体中H2∶CO的摩尔比为2-3。
所述的H2∶CO的摩尔比优选2.4。
所述的精度脱硫与深度脱硫单元采用PDS湿法脱硫、精度脱硫及深度脱硫相结合工艺，将合成气中总硫含量脱至≤0.02ppm。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)经济效益明显：本发明以焦化厂副产焦炉气为原料，通过组合净化和转化工艺，制备出具有极高附加值的费托合成油生产用的合成气，变废为宝，符合国家的节能减排政策、产业政策和发展循环经济的要求；
(2)硫净化度高、环保效果明显：在本工艺方案中由于分别采用了TSA变温吸附工艺、精度脱硫和深度脱硫，能够将合成气的总硫含量降低至0.02ppm，脱硫效果明显。并且变温吸附以及精度脱硫和深度脱硫工艺是没有污染、清洁环保的工艺技术，没有废液、废气和废固产生，而其他工艺则会带来诸多环保问题，如废液难以处置等。因而，本发明环保效果十分明显；
(3)工艺成熟、装置的建设投资相对较低：本发明通过组合净化和转化工艺，能够有效的净化煤焦气中的萘、焦油、硫化氢、氢氰酸、氨、有机硫及其它重烃类杂质，采用非催化氧化技术转化CH4，控制H2/CO在合成气中的组成，所有技术均成熟可靠。主要设备装置均能够国产，节省投资费用。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
国内某一工业园区的焦炉气综合治理项目，粗焦炉气组成及含量见表1。
表1粗焦炉气组分及含量
一种以焦炉气为原料，制备费托合成油所需合成气的组合工艺，该工艺包括以下步骤：
(1)焦炉煤气预处理单元
由于从工业园区来的粗焦炉气中含有苯、萘及焦油等容易造成压缩机堵塞，而杂质和硫化氢、氢氰酸、氨、有机硫等容易造成F-T合成催化剂中毒失活。所以需要对焦炉煤气进行二次净化。来自工业园区的粗焦炉煤气(压力：4KPa(G)，温度：30℃)首先进入气柜缓冲，经罗茨鼓风机增压至30KPa(G)，经过水冷器、除油塔分离掉其中夹带的油滴，以减轻后工段的负荷。出来的气体进入压缩机一段增压到0.2MPa(G)，压缩机一段出来的焦炉气进入TSA变温吸附工序，其中一台预处理塔处于吸附脱油、脱萘状态，另一台处于再生状态，两台塔交替工作实现煤气的净化。预处理后，焦炉气中的焦油含量小于1mg/Nm3，萘含量小于5mg/Nm3，苯含量小于5mg/Nm3，NH3含量小于1mg/Nm3，H2S含量小于2mg/Nm3，有机硫含量小于5mg/Nm3。
(2)气体压缩单元
自焦炉气预处理装置冷却、除油后的气体(～30KPa(G))进入压缩机一段入口，增压到0.2MPa(G)，经级间冷却后从压缩机一段出口出来进入焦炉气预处理装置TSA预处理工序；经过TSA及PSA处理后气体从焦炉气预处理装置出来，焦炉煤气中的杂质已经基本脱除，可以直接进入压缩机二段增压，再经三、四段压缩至3.5MPa(G)后至焦炉气非催化部分氧化工序。
(3)焦炉气非催化部分氧化单元
来自压缩工段的净化气体进入焦炉气预热器，与从废锅出来的气体换热至257℃进入转化炉顶部的喷嘴，与来自空分装置的氧气在转化炉烧嘴处混合；来自空分装置的氧气(3.5MPa(G)，30℃)经氧气预热器预热到239℃，进入转化炉顶部的喷嘴；转化反应在转化炉内进行，转化炉中心温度在1200℃以上，出转化炉的转化气温度在1330℃，进入废锅系统进行余热回收，同时副产高压蒸汽(4.0MPa(G))，蒸汽去界区管网；出废锅的转化气温度在350℃左右，进入焦炉气预热器冷却至240℃，再进入锅炉给水预热器和脱盐水预热器冷却至133℃后进入水洗塔洗掉转化气中可能带出的颗粒杂质并冷却降温至40℃(3.15MPa(G))。转化气中H2∶CO＝2.4，H2S含量约1mg/Nm3，COS含量约1mg/Nm3。最后，转化气去精度脱硫与深度脱硫装置。
(4)精度脱硫与深度脱硫单元
自转化工段来的转化气经气液分离器I将气体中的杂质及油等去除后进入精脱硫塔，在此经精脱硫剂脱硫后升温至90℃，再经深度水解催化剂、深度净化精脱硫剂深度脱硫后，将总硫脱至0.02ppm，最后经气液分离器II脱除水分后，得到合格的费托合成油所需的合成气。
实施例2
一种焦炉气制备费托合成油原料气的组合工艺，该工艺包括粗焦炉气预处理单元、气体压缩单元、焦炉气非催化部分氧化单元和精度脱硫与深度脱硫单元，粗焦炉气预处理单元是将粗焦炉煤气进入气柜缓冲，分别经过水冷器、除油塔，送入TSA变温吸附预处理工序和PSA预处理工序，去除粗焦炉煤气中夹带的萘、焦油、硫化氢、氢氰酸、氨、有机硫及重烃类杂质，使得焦炉气中的焦油含量小于1mg/Nm3，萘含量小于5mg/Nm3，苯含量小于5mg/Nm3，NH3含量小于1mg/Nm3，H2S含量小于2mg/Nm3，有机硫含量小于5mg/Nm3，之后的气体压缩单元是将焦炉气预处理单元冷却、除油后的气体进入压缩机一段增压，增压到0.1MPa(G)，送入焦炉气预处理装置TSA)预处理工序，经过PSA预处理工序处理后的气体直接进入压缩机二段增压，再经三、四段压缩至3.5MPa(G)，然后进行焦炉气非催化部分氧化单元，将来自压缩工段的净化气体进入焦炉气预热器，与从废锅出来的气体换热至200℃，进入转化炉顶部的喷嘴，与纯氧气在转化炉烧嘴处混合，纯氧气经氧气预热器预热到200℃，进入转化炉顶部的喷嘴，转化反应在转化炉内进行，转化炉中心温度在1200℃以上，出转化炉的转化气温度在1300℃，进入废锅系统进行余热回收，同时副产高压蒸汽，蒸汽去界区管网；出废锅的转化气温度在300℃，进入焦炉气预热器冷却至200℃，再进入锅炉给水预热器和脱盐水预热器冷却后进入水洗塔，洗掉转化气中可能带出的颗粒杂质并冷却降温至40℃(3.15MPa(G))，非催化部分氧化单元得到的转化气通过水煤气高炉煤气或转炉煤气作为碳气源，气体中H2∶CO的摩尔比为2，精度脱硫与深度脱硫单元采用PDS湿法脱硫、精度脱硫及深度脱硫相结合工艺，将合成气中总硫含量脱至≤0.02ppm。
实施例3
一种焦炉气制备费托合成油原料气的组合工艺，该工艺包括粗焦炉气预处理单元、气体压缩单元、焦炉气非催化部分氧化单元和精度脱硫与深度脱硫单元，粗焦炉气预处理单元是将粗焦炉煤气进入气柜缓冲，分别经过水冷器、除油塔，送入TSA预处理工序和PSA预处理工序，去除粗焦炉煤气中夹带的萘、焦油、硫化氢、氢氰酸、氨、有机硫及重烃类杂质，使得焦炉气中的焦油含量小于1mg/Nm3，萘含量小于5mg/Nm3，苯含量小于5mg/Nm3，NH3含量小于1mg/Nm3，H2S含量小于2mg/Nm3，有机硫含量小于5mg/Nm3。气体压缩单元是将焦炉气预处理单元冷却、除油后的气体进入压缩机一段增压，增压到0.3MPa(G)，送入焦炉气预处理装置TSA预处理工序，经过PSA预处理工序处理后的气体直接进入压缩机二段增压，再经三、四段压缩至3.5MPa(G)。焦炉气非催化部分氧化单元是将来自压缩工段的净化气体进入焦炉气预热器，与从废锅出来的气体换热至300℃，进入转化炉顶部的喷嘴，与纯氧气在转化炉烧嘴处混合，纯氧气经氧气预热器预热到300℃，进入转化炉顶部的喷嘴，转化反应在转化炉内进行，转化炉中心温度在1200℃以上，出转化炉的转化气温度在1400℃，进入废锅系统进行余热回收，同时副产高压蒸汽，蒸汽去界区管网；出废锅的转化气温度在370℃，进入焦炉气预热器冷却至270℃，再进入锅炉给水预热器和脱盐水预热器冷却后进入水洗塔，洗掉转化气中可能带出的颗粒杂质并冷却降温至40℃(3.15MPa(G))，非催化部分氧化单元得到的转化气通过水煤气高炉煤气或转炉煤气作为碳气源，气体中H2∶CO的摩尔比为3。精度脱硫与深度脱硫单元采用PDS湿法脱硫、精度脱硫及深度脱硫相结合工艺，将合成气中总硫含量脱至≤0.02ppm。
Claims (4)
1.一种焦炉气制备费托合成油原料气的组合工艺，其特征在于，该工艺包括粗焦炉气预处理单元、气体压缩单元、焦炉气非催化部分氧化单元和精度脱硫与深度脱硫单元，将粗焦炉气通过预处理单元，除去粗焦炉煤气中夹带的萘、焦油、NH3、H2S及重烃类杂质，然后通过非催化部分氧化整合气体至H2：CO的摩尔比为2-3，再经精度和深度脱硫，使合成气中总硫含量小于0.02ppm即可；
所述的粗焦炉气预处理单元是将粗焦炉煤气进入气柜缓冲，分别经过水冷器、除油塔，送入变温吸附预处理工序进行吸附脱油、脱萘，再进入变压吸附预处理工序，去除剩余的萘、焦油、硫化氢、氢氰酸、氨、有机硫及重烃类杂质，使得焦炉气中的焦油含量小于1mg/Nm3，萘含量小于5mg/Nm3，苯含量小于5mg/Nm3，NH3含量小于1mg/Nm3，H2S含量小于2mg/Nm3，有机硫含量小于5mg/Nm3；
所述的气体压缩单元是将焦炉气预处理单元冷却、除油后的气体进入压缩机一段增压，增压到0.1-0.3MPa(G)，送入焦炉气预处理装置变温吸附预处理工序，再经过变压吸附预处理工序后的气体直接进入压缩机二段增压，再经三、四段压缩至3.5MPa(G)；
所述的焦炉气非催化部分氧化单元是将来自压缩工段的净化气体进入焦炉气预热器，与从废锅出来的气体换热至200-300℃，进入转化炉顶部的喷嘴，与纯氧气在转化炉烧嘴处混合，纯氧气经氧气预热器预热到200-300℃，进入转化炉顶部的喷嘴，转化反应在转化炉内进行，转化炉中心温度在1200℃以上，出转化炉的转化气温度在1300-1400℃，进入废锅系统进行余热回收，同时副产高压蒸汽，蒸汽去界区管网；出废锅的转化气温度在300-370℃，进入焦炉气预热器冷却至200-270℃，再进入锅炉给水预热器和脱盐水预热器冷却后进入水洗塔，洗掉转化气中可能带出的颗粒杂质并冷却降温至40℃，3.15MPa(G)。
2.根据权利要求1所述的一种焦炉气制备费托合成油原料气的组合工艺，其特征在于，所述的非催化部分氧化单元得到的转化气通过水煤气高炉煤气或转炉煤气作为碳气源，控制气体中H2：CO的摩尔比为2-3。
3.根据权利要求2所述的一种焦炉气制备费托合成油原料气的组合工艺，其特征在于，所述的H2：CO的摩尔比优选2.4。
4.根据权利要求1所述的一种焦炉气制备费托合成油原料气的组合工艺，其特征在于，所述的精度脱硫与深度脱硫单元采用PDS湿法脱硫、精度脱硫及深度脱硫相结合工艺。
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