陶文利
江苏双多化工有限公司 江苏省盐城市 224400
摘要:为合理利用焦炉煤气，实现焦炉煤气生产合成氨、尿素项目实现安稳长满优运行，通过分析项目中焦炉煤气气量及组分(特别是硫含量及杂质)，选择压缩机、转化炉等主要设备，分析合成氨、尿素负荷的匹配，施工队伍等关键问题对项目建设和生产的影响。提出了焦炉煤气气量及组分确定方法，压缩机、转化炉选型要求，合成氨、尿素负荷匹配设计以及施工单位选择原则。应充分估算焦炉气量，搞清焦炉气成分，以便确定合理生产规模和主要工艺，特别要考虑焦炉气中杂质对工艺系统的影响。应选择性能可靠稳定的往复式焦炉气压缩机、净化气压缩机、循环气压缩机和CO2压缩机，保证生产安全稳定连续运行。同时为避免对后期生产运行造成影响，需要积极地应用各种节能净化技术，以此提升煤气净化效果，有效减少有害物质对环境和空气的污染。
关键词：焦炉煤气；生产合成；氨、尿素项目；净化工艺
一、焦炉煤气气量以及组分确定
炼焦过程中产生的挥发性物质，称其为粗煤气，经过多重工艺处理，对其中存在的焦油、粗苯等物质进行回收，最终净化得到煤气，这些煤气除了可以进行发电，满足人们日常生活对煤气的需求之外，还就可以利用这些煤气作为化工原料进行相关产品的生产。
1.1煤气气量分析
利用焦炉煤气生产、合成氨、尿素项目，在项目可行性研究阶段就需要了解焦化厂剩余煤气量，从而确定氨、尿素的生产合成能力，对项目建设的成本投入、经济效益进行合理预测。要结合焦化厂现阶段发展的实际情况，分析焦化厂原料煤资源的质量、焦炭产品的市场定位，在避免对焦炭生产质量造成任何不良影响的前提下，对配煤进行优化和改良，尽可能的提升配合煤挥发分，加强煤气生产量。根据焦炉煤气生产、合成氨、尿素项目建设规模了解到，不能将焦炉气没有应用时产生的剩余煤气量作为设计工作开展的重要依据。需要特别注重的焦化厂与尿素厂二者工作制度存在一定的差异性，焦化厂是一年365d每天都在运行生产的，但是尿素厂一年大约有330d处于生产运行状态中，所以需要将焦化厂每天可以提供的煤气量作为设计依据，只有这样才能保证设计的规范性、严谨性。 1.2焦炉气组分确
定煤气量确定之后需要开展的工作就是确定焦炉气的组分，从而了解在实际生产合成过程中是否需要进行补碳处理。除了需要进行焦炉气组分确定，还需要明确焦炉气中硫的含量，焦炉气中存在一定量的有机硫。有机硫形态非常的复杂，特别是焦炉气中存在的硫醚、噻吩，只有通过有针对性的脱硫方法才能将其去除，应用传统的粗脱硫方法，是很难将其有效去除的，目前工艺设计人员主要是应用干法脱硫对有机硫进行去除。干法脱硫流程设计、催化剂选择方面，不仅需要满足脱硫处理工作开展的需求，同时还需要考虑到焦炉气中氧气的含量，以及氧气的燃烧反应，为后续转化炉设计工作开展做好铺垫。设计人员不能将焦化厂输送的煤气量与煤气组分作为转化炉设计的依据，这样会导致设计与生产合成实际需求存在差异。
二、主要设备选择
2.1动设备的选择
分析动设备在化工企业生产中占据着非常重要地位，如果动设备发生不良问题，化工厂整个生产系统都会被迫停止，工作人员对压缩机类型选择必须要给予高度重视。应用焦炉煤气进行氨、尿素生产合成项目中，关键动设备主要包含：焦炉气压缩机、氢气氮气压缩机、二氧化碳压缩机等等，只有对工艺介质特性以及工艺生产需求进行深入了解，才能有针对性、有目的性的进行设备选型工作开展。压缩机可以概括往复式压缩机与离心式压缩机，其中往复式压缩机单台运行能力并不是很强，对于气体的输送存在脉动，压缩机占据的空间较大，但是对气体中苯、油等杂质含量并没有较为苛刻的要求，这种类型的压缩机非常适合高压。偏心式压缩机单台运行性能较强，气体输送过程中也不会出现脉动情况，压缩机设备占据空间较小，但是对气体的洁净程度有着一定要求，这种类型压缩机市场价格要比往复式压缩机市场价格高很多。如果生产规模较小，气体洁净程度并不是很高，在气体压缩过程中都会选用往复式压缩机，并且配置了备用压缩机。
如果生产规模较大、气体洁净程度较高那么应用偏心式压缩机更为合理，一般情况下应用偏心式压缩机不会进行备用机组配置。
2.2甲烷转化炉
富氧催化转化单元是将焦炉煤气中甲烷转化成H2、CO合成气，是焦炉气生产合成氨的核心装置，该装置中的关键设备有转化炉、废锅、烧嘴、加热炉，其中转化炉与烧嘴的匹配性是整个转化装置的重中之重，在整个工艺设备的设计中要综合考虑如下因素：转化炉上部燃烧空间的高度、催化剂的装填量、转化炉上部热偶的测点位置及使用材质；耐火材料）的质量及筑路炉的施工精度；烧嘴端部流体流速及转化炉上部空间的温度场、速度场分布要否与转化炉上部燃烧空间相匹配；转化炉夹套、烧嘴的冷却方式。
三、焦炉煤气净化工艺
3.1焦炉煤气湿法净化工艺
3.1.1低温甲醇法
甲醇拥有很多优点，比如是极性溶剂，有稳定的化学性质、不会腐蚀设备，另外甲醇还能够较好地溶解H2S、CO2等酸性气体，并且温度越低溶解能力越大。但是不容易溶解H2、N2、CO、CH4和NO等气体，所以甲醇有很好的选择性。
3.1.2聚乙二醇二甲醚法
聚乙二醇二甲醚CH3(OCH2CH2)nCH3(n=3～9)，是一种性能非常好的溶剂，在物理溶剂中表现得最突出，同时也应用在天然气的净化处理中，所以用途广泛。聚乙二醇二甲醚溶剂不易溶解H2、N2、CO、CH4，但是极易溶解COS、NH3等杂质气体，尤其是能够溶解有机硫及较高碳数的烃类如CH3SH、CS2、C6H6、SO2等。
3.1.3烷基醇胺法
烷基醇胺包括一乙醇胺、二乙醇胺、甲基二乙醇胺、二甘醇胺、二异丙醇胺等，常压条件下也可选择性地溶解H2、N2、CO、CH4和部分CO2，从而分离这些气体。醇胺液与煤气逆流接触，煤气中的H2S、CO2等酸性气体被吸收，而后通过加热醇胺液中吸收的酸性气体脱除，解析后的醇胺液还可以再生利用，降低了成本。
3.2焦炉煤气干法净化工艺
3.2.1氧化铁法
氧化铁脱硫剂以赤泥或人工合成氧化铁添加助剂制备而成，其主要脱除较高浓度的H2S气体，氧化铁脱除H2S的性能优异，另外还可以脱除部分有机硫(如羰基硫、二硫化碳、硫醇等)和部分氮氧化物。氧化铁法具有成本低、反应高效、阻力小、适用性广泛、操作方便等优点。
3.2.2氧化锌法
在中温条件下，氧化锌能够脱除煤气中的部分硫化氢及小分子硫化物，最优条件下能将煤气中的硫含量降至0．1ppm，但是像噻吩、甲硫醚等这种复杂的含硫化合物是不能被脱除的。另外，中温条件下氧化锌的脱硫反应平衡常数非常大，因此化学反应几乎不可逆，这也有利于脱硫。氧化锌脱硫剂通常需要添加助剂来达到更好的效果，常添加助剂如镁、铁、铜、镍、锰等金属的氧化物，并加一些黏结剂如矾土等共同制备而成。在180～400℃条件下，氧化锌脱硫剂具有选择性较高、脱硫活性较好、效率高、强度大等优异性能。
结语
在我国焦化厂焦炉煤气净化工艺运用的过程中，技术人员为了有效地减少煤气净化过程中有害气体对周边环境的污染，避免对后期生产运行造成影响，就需要积极地应用各种节能净化技术，以此提升煤气净化效果，有效地减少有害物质对环境和空气的污染，为企业带来更多的综合效益，有效实现节能减排，为我国可持续发展理念的顺利落实提供重要的保障。
参考文献：
[1]杨永利，陈涛，张朋朋，等.煤化工企业尾气一体化治理的生产实践[J].煤化工，2014，（6）.
[2]陈世通.焦化废气制合成氨新装置运行总结[J].宁波化工，2014，（4）.