一種合成原料氣深度精脫硫工藝及其裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種以煤制天然氣、石油煉制氣、焦?fàn)t煤氣、鋼廠轉(zhuǎn)爐氣等為原料制取合成原料氣的深度脫硫方法。它將粗脫硫后還含有H2S幾百ppm、有機(jī)硫(包括COS、CS2、硫醇、硫醚、噻吩等)幾百ppm的合成原料氣，通過(guò)幾級(jí)鈦基鈷鉬催化劑、幾級(jí)氧化鋅脫硫劑和一級(jí)多功能精脫硫劑，使其總硫≤0.01ppm。這一脫硫精度與目前能達(dá)到的脫硫精度(0.1ppm)相比，凈化度提高了一個(gè)數(shù)量級(jí)以上，可使甲醇催化劑的壽命延長(zhǎng)一倍。本發(fā)明還公開(kāi)了達(dá)到上述合成原料氣深度精脫硫方法所使用的中溫精脫硫裝置。本發(fā)明對(duì)工業(yè)界來(lái)說(shuō)，可以減少裝置的開(kāi)停車次數(shù)、減少原料和動(dòng)力消耗、增加裝置的產(chǎn)量，是節(jié)能、減排、增產(chǎn)的有效措施。
【專利說(shuō)明】-種合成原料氣深度精脫硫工藝及其裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及化學(xué)工程中氣體的凈化，屬"節(jié)能、減排"領(lǐng)域，具體是一種合成原料氣 深度精脫硫工藝及其裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 在現(xiàn)有的技術(shù)中目前W煤制氣，焦?fàn)t氣、石油煉廠氣、鋼廠轉(zhuǎn)爐氣和天然氣為原料 制取合成原料氣的大、中型甲醇廠、合成氨廠、合成油廠均有精脫硫的過(guò)程。大型廠采用低 溫甲醇洗、N皿法，中型采用干法精脫硫（包括常溫和中溫精脫硫）。該些方法使合成原料 氣中的總硫《0. Ippm可W保證合成甲醇催化劑的壽命為2?3年，合成氨催化劑的壽命 為5?7年，合成油催化劑壽命< 1年。根據(jù)國(guó)外的經(jīng)驗(yàn)，影響催化劑壽命（相同工藝條件 下）主要是硫中毒，如果能將合成氣中的總硫降到《0. 01 X 1(T6,即0. Olppm，催化劑的壽命 將延長(zhǎng)一倍。因此，開(kāi)發(fā)深度精脫硫工藝是工業(yè)界急待解決的新課題。
[0003] 文獻(xiàn)CN101224871B中提出了合成氣的深度凈化方法，其特征為首先工藝的操作 溫度是常溫，其次所選用的催化劑為水解催化劑，只能將合成氣中的COS、CS2水解為HsS而 除去，對(duì)于合成原料氣中復(fù)雜的有機(jī)硫如硫醇、硫離、喔吩等無(wú)法除去。再有該專利使用的 范圍只能在現(xiàn)有的精脫硫后，即合成氣中總硫《0. Ippm的條件下。該樣該方法的使用有了 很大的局限性。本發(fā)明找到了適應(yīng)范圍廣、精度高、流程簡(jiǎn)單的深度精脫硫方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明要解決的問(wèn)題是；克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種工序簡(jiǎn)化，脫硫效果好， 能最大化節(jié)約脫硫和后序最終化工產(chǎn)品成本的合成原料氣深度精脫硫工藝。
[0005] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種合成原料氣深度精脫硫工 藝，包括如下步驟；（1)將進(jìn)工序的合成原料氣進(jìn)行預(yù)處理，使合成原料氣中&S含量降至 <10ppm ; (2)將&S含量<1化pm的合成原料氣經(jīng)鐵基催化劑進(jìn)行加氨反應(yīng)，使合成原料氣中 的有機(jī)硫轉(zhuǎn)化為無(wú)機(jī)硫，即; (3)再將合成原料氣經(jīng)氧化鋒脫硫劑，將&S從合成原料氣 中脫除；(4)根據(jù)硫化物的含量和種類不同重復(fù)步驟（2)、（3)使合成原料氣中的硫化物含 量達(dá)到微量；（5)含微量硫化物的合成原料氣經(jīng)多功能精脫硫劑時(shí)，將硫化物進(jìn)一步脫除， 從而達(dá)到工藝指標(biāo)要求，即合成原料氣的總硫《0. Olppm。
[0006] 進(jìn)一步地，所述步驟（1)中作為合成原料氣的氣源為焦?fàn)t氣、天然氣、煉廠氣、煤 制氣、鋼廠轉(zhuǎn)爐氣，還包括低溫甲醇洗凈化后和N皿凈化后，氣體中總硫< 0. Ippm的合成原 料氣。
[0007] 進(jìn)一步地，所述步驟（2)中的鐵基催化劑是W二氧化鐵為載體，含有氧化鉆、氧化 鋼或鉆、鋼、媒活性組份的鐵基鉆鋼或鐵基鉆鋼媒加氨催化劑。
[0008] 進(jìn)一步地，步驟（2)中鐵基催化劑的起活溫度為120?15CTC。
[0009] 進(jìn)一步地，步驟（2)中加氨反應(yīng)的反應(yīng)壓力為0. 1?0. 7MPa，反應(yīng)溫度為120? 400 〇C。
[0010] 本發(fā)明要解決的另一個(gè)問(wèn)題是：提供一種應(yīng)用上述合成原料氣深度精脫硫工藝的 裝置。
[0011] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：應(yīng)用上述合成原料氣深度精脫 硫工藝的裝置，包括氧化鐵粗脫硫器、氣-氣換熱器、開(kāi)工加熱器、一級(jí)加氨反應(yīng)器、一級(jí)氧 化鋒脫硫器、二級(jí)加氨反應(yīng)器、二級(jí)氧化鋒脫硫器和多功能精脫硫器，其特征在于；所述氧 化鐵粗脫硫器通過(guò)管道依次與氣-氣換熱器、開(kāi)工加熱器、一級(jí)加氨反應(yīng)器、一級(jí)氧化鋒脫 硫器、二級(jí)加氨反應(yīng)器、二級(jí)氧化鋒脫硫器相連，所述二級(jí)氧化鋒脫硫器的出口通過(guò)管路與 氣-氣換熱器頂部的另一入口相連，所述氣-氣換熱器底部的另一出口通過(guò)管路與多功能 精脫硫器的入口相連。
[0012] 本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和效果是；（1)鐵基鉆鋼或鐵基鉆鋼媒加氨催化劑的使用，能 對(duì)組成復(fù)雜的水煤氣、焦?fàn)t氣中的有機(jī)硫，尤其是象喔吩該樣復(fù)雜的有機(jī)硫進(jìn)行加氨降解， 其應(yīng)用的工況又十分緩和、反應(yīng)溫度低、空速大、無(wú)不良副反應(yīng)發(fā)生。（2)加氨轉(zhuǎn)化催化劑的 起活溫度低，僅為120?15CTC，其熱源可W是廢熱或0. 5M化蒸汽，而現(xiàn)有技術(shù)中的加氨轉(zhuǎn) 化催化劑起活溫度> 20(TC，其熱源需加熱爐或4. OMPa的蒸汽，二者相比本發(fā)明的熱源易 得，降低了成本（包括固定投資加熱設(shè)備）和能耗。（3)鐵基鉆鋼或鐵基鉆鋼媒加氨催化劑 不受氣體中化、CO、C〇2含量的干擾，有抗硫酸鹽化的能力。（4)省去了加氨預(yù)轉(zhuǎn)化器，增加了 多功能精脫硫器，在保證脫硫凈化效果的同時(shí)工序得到簡(jiǎn)化；由于預(yù)轉(zhuǎn)化催化劑要比多功 能催化劑貴幾倍，因而降低了脫硫成本，深度精脫硫后會(huì)降低后序化工產(chǎn)品的成本和能耗。 (5)深度精脫硫的結(jié)果是凈化度達(dá)到0. Olppm，可使甲醇催化劑的壽命延長(zhǎng)一倍。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013] 圖1是本發(fā)明的工藝流程圖。
[0014] 圖中；1、氧化鐵粗脫硫器；2、氣-氣換熱器；3、開(kāi)工加熱器；4、一級(jí)氨反應(yīng)器；5、 一級(jí)氧化鋒脫硫器；6、二級(jí)加氨反應(yīng)器；7、二級(jí)氧化鋒脫硫器；8、多功能精脫硫器。

【具體實(shí)施方式】
[0015] 附圖是本發(fā)明的具體實(shí)施工藝流程圖，通過(guò)圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明為脫硫工藝裝置 流程為二級(jí)時(shí)作具體說(shuō)明，但并不是對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍的限定。
[001引 實(shí)施例1
[0017] 一種合成原料氣深度精脫硫工藝的裝置，如圖1所示；包括氧化鐵粗脫硫器1、 氣-氣換熱器2、開(kāi)工加熱器3、一級(jí)加氨反應(yīng)器4、一級(jí)氧化鋒脫硫器5、二級(jí)加氨反應(yīng)器6、 二級(jí)氧化鋒脫硫器7和多功能精脫硫器8,氧化鐵粗脫硫器1通過(guò)管道依次與氣-氣換熱器 2、開(kāi)工加熱器3、一級(jí)加氨反應(yīng)器4、一級(jí)氧化鋒脫硫器5、二級(jí)加氨反應(yīng)器6、二級(jí)氧化鋒脫 硫器7相連，所述二級(jí)氧化鋒脫硫器7的出口通過(guò)管路與氣-氣換熱器2頂部的另一入口 相連，所述氣-氣換熱器2底部的另一出口通過(guò)管路與多功能精脫硫器8的入口相連。
[0018] 可根據(jù)合成原料氣中硫含量的多少和硫形態(tài)的復(fù)雜程度，脫硫工藝裝置流程可W 是一級(jí)、二級(jí)或多級(jí)，具體采用哪種工藝應(yīng)視具體工況而設(shè)計(jì)。
[001引 實(shí)施例2
[0020] 現(xiàn)W焦?fàn)t煤氣脫硫?yàn)槔龑?duì)本發(fā)明中的工藝過(guò)程進(jìn)行具體闡述。焦?fàn)t煤氣是合成原 料氣中含有機(jī)硫多且組成復(fù)雜的氣源，同時(shí)含有〇2、CO、c〇2組分，氣氛效應(yīng)影響十分明顯。 粗脫硫后的焦?fàn)t煤氣，經(jīng)氧化鐵粗脫硫反應(yīng)器1，將氣體中&S含量降至<1化pm,再經(jīng)氣-氣 換熱器2、開(kāi)工加熱器3,升溫到120?15CTC (也可隨催化劑啟活溫度調(diào)整），再進(jìn)入裝有 鐵基鉆鋼加氨催化劑的一級(jí)加氨反應(yīng)器4,壓力為0. 1?0. 7MPa，溫度為120?40(TC，在 此條件下進(jìn)行有機(jī)硫加氨轉(zhuǎn)化反應(yīng)，將絕大多數(shù)有機(jī)硫（諸如C0S、CS2、RSH、RSR、C4H4S等） 加氨轉(zhuǎn)化為H,S，出一級(jí)加氨反應(yīng)器4后，焦?fàn)t煤氣進(jìn)入裝有氧化鋒脫硫劑的一級(jí)氧化鋒脫 硫器5將&S脫到《0. 03ppm，再進(jìn)二級(jí)加氨反應(yīng)器6,讓剩余的有機(jī)硫再次進(jìn)行加氨轉(zhuǎn)化 反應(yīng)，反應(yīng)后的原料氣進(jìn)入二級(jí)氧化鋒脫硫器7,將有機(jī)硫和&S脫到微量。經(jīng)二級(jí)加氨反 應(yīng)和二級(jí)氧化鋒脫硫后的焦?fàn)t煤氣再經(jīng)氣-氣換熱器2換熱，將溫度降至常溫后，再進(jìn)入裝 有多功能精脫硫劑的多功能精脫硫器8,進(jìn)一步用轉(zhuǎn)化和吸附的辦法脫除極微量的硫化物， 使出口合成原料氣的總硫《0. Olppm。加氨脫有機(jī)硫試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1所示。
[0021] 表 1
[0022]

【權(quán)利要求】
1. 一種合成原料氣深度精脫硫工藝，其特征在于：包括如下步驟：（1)將進(jìn)工序的合成 原料氣進(jìn)行預(yù)處理，使合成原料氣中H2S含量降至〈lOppm ; (2)將H2S含量〈lOppm的合成原 料氣經(jīng)鈦基催化劑進(jìn)行加氫反應(yīng)，使合成原料氣中的有機(jī)硫轉(zhuǎn)化為無(wú)機(jī)硫，即H2S ; (3)再將 合成原料氣經(jīng)氧化鋅脫硫劑，將H2S從合成原料氣中脫除；(4)根據(jù)硫化物的含量和種類不 同重復(fù)步驟（2)、（3)使合成原料氣中的硫化物含量達(dá)到微量；（5)含微量硫化物的合成原 料氣經(jīng)多功能精脫硫劑時(shí)，將硫化物進(jìn)一步脫除，從而達(dá)到工藝指標(biāo)要求，即合成原料氣的 總硫< 〇? Olppm。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的合成原料氣深度精脫硫工藝，其特征在于：所述步驟（1)中 作為合成原料氣的氣源為焦?fàn)t氣、天然氣、煉廠氣、煤制氣、鋼廠轉(zhuǎn)爐氣，還包括低溫甲醇洗 凈化后和NHD凈化后，氣體中總硫< 0. lppm的合成原料氣。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的合成原料氣深度精脫硫工藝，其特征在于：所述步驟（2)中 的鈦基催化劑是以二氧化鈦為載體，含有氧化鈷、氧化鑰或鈷、鑰、鎳活性組份的鈦基鈷鑰 或鈦基鈷鑰鎳加氫催化劑。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的合成原料氣深度精脫硫工藝，其特征在于：步驟（2)中 鈦基催化劑的起活溫度為120?150°C。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的合成原料氣深度精脫硫工藝，其特征在于：步驟（2)中 加氫反應(yīng)的反應(yīng)壓力為〇? 1?〇? 7MPa，反應(yīng)溫度為120?400°C。
6. -種應(yīng)用權(quán)利要求1所述的合成原料氣深度精脫硫工藝的裝置，包括氧化鐵粗脫 硫器、氣-氣換熱器、開(kāi)工加熱器、一級(jí)加氫反應(yīng)器、一級(jí)氧化鋅脫硫器、二級(jí)加氫反應(yīng)器、 二級(jí)氧化鋅脫硫器和多功能精脫硫器，其特征在于：所述氧化鐵粗脫硫器通過(guò)管道依次與 氣-氣換熱器、開(kāi)工加熱器、一級(jí)加氫反應(yīng)器、一級(jí)氧化鋅脫硫器、二級(jí)加氫反應(yīng)器、二級(jí)氧 化鋅脫硫器相連，所述二級(jí)氧化鋅脫硫器的出口通過(guò)管路與氣-氣換熱器頂部的另一入口 相連，所述氣-氣換熱器底部的另一出口通過(guò)管路與多功能精脫硫器的入口相連。
【文檔編號(hào)】B01D53/48GK104437032SQ201410632507
【公開(kāi)日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年11月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月11日
【發(fā)明者】沈炳龍, 張文效, 姚潤(rùn)生, 沈雁鳴, 李小軍, 沈雁軍, 邢春良, 劉麗萍, 王忠英, 沈雁來(lái) 申請(qǐng)人:浙江三龍催化劑有限公司