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)明公開了一種以煤制天然氣、石油煉制氣、焦爐煤氣、鋼廠轉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、有機硫(包括COS、CS2、硫醇、硫醚、噻吩等)幾百ppm的合成原料氣，通過幾級鈦基鈷鉬催化劑、幾級氧化鋅脫硫劑和一級多功能精脫硫劑，使其總硫≤0.01ppm。這一脫硫精度與目前能達到的脫硫精度(0.1ppm)相比，凈化度提高了一個數(shù)量級以上，可使甲醇催化劑的壽命延長一倍。本發(fā)明還公開了達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)明對工業(yè)界來說，可以減少裝置的開停車次數(shù)、減少原料和動力消耗、增加裝置的產(chǎn)量，是節(jié)能、減排、增產(chǎn)的有效措施。
【專利說明】-種合成原料氣深度精脫硫工藝及其裝置

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及化學工程中氣體的凈化，屬"節(jié)能、減排"領域，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】
[0002] 在現(xiàn)有的技術中目前W煤制氣，焦爐氣、石油煉廠氣、鋼廠轉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)國外的經(jīng)驗，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 將延長一倍。因此，開發(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，對于合成原料氣中復雜的有機硫如硫醇、硫離、喔吩等無法除去。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)明找到了適應范圍廣、精度高、流程簡單的深度精脫硫方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明要解決的問題是；克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種工序簡化，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] 為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案是：一種合成原料氣深度精脫硫工 藝，包括如下步驟；（1)將進工序的合成原料氣進行預處理，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)鐵基催化劑進行加氨反應，使合成原料氣中 的有機硫轉化為無機硫，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步驟（2)、（3)使合成原料氣中的硫化物含 量達到微量；（5)含微量硫化物的合成原料氣經(jīng)多功能精脫硫劑時，將硫化物進一步脫除， 從而達到工藝指標要求，即合成原料氣的總硫《0. Olppm。
[0006] 進一步地，所述步驟（1)中作為合成原料氣的氣源為焦爐氣、天然氣、煉廠氣、煤 制氣、鋼廠轉爐氣，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] 進一步地，步驟（2)中鐵基催化劑的起活溫度為120?15CTC。
[0009] 進一步地，步驟（2)中加氨反應的反應壓力為0. 1?0. 7MPa，反應溫度為120? 400 〇C。
[0010] 本發(fā)明要解決的另一個問題是：提供一種應用上述合成原料氣深度精脫硫工藝的 裝置。
[0011] 為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案是：應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、開工加熱器、一級加氨反應器、一級氧 化鋒脫硫器、二級加氨反應器、二級氧化鋒脫硫器和多功能精脫硫器，其特征在于；所述氧 化鐵粗脫硫器通過管道依次與氣-氣換熱器、開工加熱器、一級加氨反應器、一級氧化鋒脫 硫器、二級加氨反應器、二級氧化鋒脫硫器相連，所述二級氧化鋒脫硫器的出口通過管路與 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 對組成復雜的水煤氣、焦爐氣中的有機硫，尤其是象喔吩該樣復雜的有機硫進行加氨降解， 其應用的工況又十分緩和、反應溫度低、空速大、無不良副反應發(fā)生。（2)加氨轉化催化劑的 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)有技術中的加氨轉 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)省去了加氨預轉化器，增加了 多功能精脫硫器，在保證脫硫凈化效果的同時工序得到簡化；由于預轉化催化劑要比多功 能催化劑貴幾倍，因而降低了脫硫成本，深度精脫硫后會降低后序化工產(chǎn)品的成本和能耗。 (5)深度精脫硫的結果是凈化度達到0. Olppm，可使甲醇催化劑的壽命延長一倍。

【專利附圖】

【附圖說明】
[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、開工加熱器；4、一級氨反應器；5、 一級氧化鋒脫硫器；6、二級加氨反應器；7、二級氧化鋒脫硫器；8、多功能精脫硫器。

【具體實施方式】
[0015] 附圖是本發(fā)明的具體實施工藝流程圖，通過圖和實施例對本發(fā)明為脫硫工藝裝置 流程為二級時作具體說明，但并不是對本發(fā)明的保護范圍的限定。
[001引 實施例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、開工加熱器3、一級加氨反應器4、一級氧化鋒脫硫器5、二級加氨反應器6、 二級氧化鋒脫硫器7和多功能精脫硫器8,氧化鐵粗脫硫器1通過管道依次與氣-氣換熱器 2、開工加熱器3、一級加氨反應器4、一級氧化鋒脫硫器5、二級加氨反應器6、二級氧化鋒脫 硫器7相連，所述二級氧化鋒脫硫器7的出口通過管路與氣-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)的復雜程度，脫硫工藝裝置流程可W 是一級、二級或多級，具體采用哪種工藝應視具體工況而設計。
[001引 實施例2
[0020] 現(xiàn)W焦爐煤氣脫硫為例對本發(fā)明中的工藝過程進行具體闡述。焦爐煤氣是合成原 料氣中含有機硫多且組成復雜的氣源，同時含有〇2、CO、c〇2組分，氣氛效應影響十分明顯。 粗脫硫后的焦爐煤氣，經(jīng)氧化鐵粗脫硫反應器1，將氣體中&S含量降至<1化pm,再經(jīng)氣-氣 換熱器2、開工加熱器3,升溫到120?15CTC (也可隨催化劑啟活溫度調(diào)整），再進入裝有 鐵基鉆鋼加氨催化劑的一級加氨反應器4,壓力為0. 1?0. 7MPa，溫度為120?40(TC，在 此條件下進行有機硫加氨轉化反應，將絕大多數(shù)有機硫（諸如C0S、CS2、RSH、RSR、C4H4S等） 加氨轉化為H,S，出一級加氨反應器4后，焦爐煤氣進入裝有氧化鋒脫硫劑的一級氧化鋒脫 硫器5將&S脫到《0. 03ppm，再進二級加氨反應器6,讓剩余的有機硫再次進行加氨轉化 反應，反應后的原料氣進入二級氧化鋒脫硫器7,將有機硫和&S脫到微量。經(jīng)二級加氨反 應和二級氧化鋒脫硫后的焦爐煤氣再經(jīng)氣-氣換熱器2換熱，將溫度降至常溫后，再進入裝 有多功能精脫硫劑的多功能精脫硫器8,進一步用轉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。加氨脫有機硫試驗數(shù)據(jù)如表1所示。
[0021] 表 1
[0022]

【權利要求】
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)將進工序的合成 原料氣進行預處理，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)鈦基催化劑進行加氫反應，使合成原料氣中的有機硫轉化為無機硫，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 同重復步驟（2)、（3)使合成原料氣中的硫化物含量達到微量；（5)含微量硫化物的合成原 料氣經(jīng)多功能精脫硫劑時，將硫化物進一步脫除，從而達到工藝指標要求，即合成原料氣的 總硫< 〇? Olppm。
2. 根據(jù)權利要求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爐氣、天然氣、煉廠氣、煤制氣、鋼廠轉爐氣，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 加氫反應的反應壓力為〇? 1?〇? 7MPa，反應溫度為120?400°C。
6. -種應用權利要求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、開工加熱器、一級加氫反應器、一級氧化鋅脫硫器、二級加氫反應器、 二級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管道依次與 氣-氣換熱器、開工加熱器、一級加氫反應器、一級氧化鋅脫硫器、二級加氫反應器、二級氧 化鋅脫硫器相連，所述二級氧化鋅脫硫器的出口通過管路與氣-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管路與多功能精脫硫器的入口相連。
【文檔編號】B01D53/48GK104437032SQ201410632507
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月11日 優(yōu)先權日:2014年11月11日
【發(fā)明者】沈炳龍, 張文效, 姚潤生, 沈雁鳴, 李小軍, 沈雁軍, 邢春良, 劉麗萍, 王忠英, 沈雁來 申請人:浙江三龍催化劑有限公司