一种净化焦炉煤气中芳烃类化合物杂质的方法与流程

本发明涉及焦炉煤气处理与应用，具体涉及一种焦炉煤气中芳烃类类化合物的净化处理工艺。

背景技术：

1、焦炉煤气是炼焦过程产生的副产物，一般从焦炉上升管出来的粗煤气先经过净化处理系统将其中的焦油、萘、苯类、硫化物、氮化物等分别进行部分净化处理，处理后的煤气再供下一步使用，净化后的焦炉煤气一般称为净煤气(coke ovengas，以下简称cog)，其组成因原料与工艺不同大致如下，氢气40-70％、甲烷10-40％、一氧化碳0-15％、二氧化碳0-10％、氮气0-10％、cnhm(烃类)0.5-5％等，由于氢气、甲烷、一氧化碳含量高，所以cog即可以做燃气也可以做化工合成的原料气，以及冶金用还原气，具有很高的应用潜力。但是经过净化后的cog中还是含有少量芳烃类杂质，如焦油10-200mg/m3、萘50-300mg/m3、btx(苯、甲苯、二甲苯)500-5000mg/m3，这些杂质对cog的后续利用影响较大，因为后续利用中，无论是加压还是加热过程中，焦油、萘、btx都很容易结晶与碳化，堵塞管道造成设备损坏，以及煤气泄露等隐患。

2、目前常用的处理以上芳烃类杂质的方法包括柴油洗、深冷处理、以及变温变压吸附工艺，柴油洗虽然运行成本较低但是对于以上杂质的净化程度有限，并且净化处理btx的效果不好，还会引入大量的柴油饱和蒸汽；深冷处理净化以上杂质的程度高，但是实际应用中很容易结晶堵塞管道，同时每一种杂质必须采用单独一套设备，脱除所有杂质的投资与运行费用很高，不适合大规模生产用；变温变压吸附工艺对以上杂质的净化效果较好，但是工艺复杂，吸附剂需要再生，设备投资高，生产效率较低。

3、用于焦炉煤气净化回收芳烃的方法(专利号cn201710590551.1)，主要解决现有技术中焦炉煤气净化中硫化物，焦油，苯和萘脱除不干净，造成压缩机冷却管道易堵塞，燃机尾气二氧化硫排放超标的技术问题。该发明通过采用以下步骤：炼焦炉出来的焦炉煤气进入粗脱苯单元，粗脱苯后形成物流ⅰ；物流ⅰ进入粗脱硫单元，粗脱硫后形成物流ⅱ；物流ⅱ进入综合吸附塔，所述的综合吸附塔内含有分子筛类吸附剂，同时脱除掉煤气中的芳烃和硫化物，形成物流ⅲ；再生出来的气体送到冷却器；冷却器出来的气体，经过尾气吸附塔后，放空；冷却器出来的液体,进入精馏塔，分离水分后，回收芳烃的技术方案；焦炉煤气的综合利用方法(专利号：cn201710591032.7)包括以下步骤：a.炼焦炉出来的焦炉煤气进入粗脱苯单元，粗脱苯后形成物流ⅰ；其中，粗脱苯采用分子筛吸附剂a，通过吸附的方法脱苯；b.物流ⅰ进入综合净化塔，所述的综合净化塔内含有分子筛类吸附剂b，同时脱除掉煤气中的剩余的芳烃和硫化物，形成物流ⅱ；c.物流ⅱ经压缩机压缩后，进入煤焦油加氢单元，煤焦油和焦炉煤气中的氢气反应，生产溶剂油。焦炉煤气生产天然气的方法(专利号：cn201710590538.6)该发明涉及一种焦炉煤气生产天然气的方法，主要解决现有技术中焦炉煤使用不能灵活调节的技术问题.本发明通过采用包括以下步骤：a.来自焦化厂的煤气经过粗脱苯单元，形成物流ⅰ；b.物流ⅰ进入综合净化塔，吸附掉煤气中的芳烃和硫化物，形成物流ⅱ；c.物流ⅱ进入压缩机压缩后,送到甲烷化单元生产天然气的技术方案，较好地解决了该问题，可用于焦炉煤气生产天然气的工业生产中；一种焦炉煤气中苯族烃的脱除方法(专利号：cn201410229111.x)具体为一种焦炉煤气中苯族烃的脱除方法。该方法为使用吸收剂吸收净化处理焦炉煤气中的苯族烃，具体工艺包括采用芳烃捕集和净化方法，溶剂回收和再生三个步骤，其中吸收剂为n-甲酰吗啉和n-乙酰吗啉的混合溶液，该吸收剂为还包括环丁砜，水，吗啉中的一种或几种的混合物为主要组分；二甲基硅油,硅油油酸硬脂酸，辛烷基酚聚氧乙烯醚，二氧化硅中的一种或几种的混合物为辅助组分。通过本发明方法，能够快速高效的将焦炉煤气中的芳烃脱除到2mg/nm左右；焦炉煤气干法净化变温吸附工艺(专利号：cn201410229111.x)公开了一种焦炉煤气干法净化变温吸附工艺，将原料焦炉煤气通过杂质脱除系统和杂质回收处理系统进行处理，达到脱除杂质，净化焦炉煤气的目的。通过该工艺可完全净化脱除焦炉煤气中的焦油，萘，苯和硫化物及其它杂质组分，其净化精度对焦油、萘、苯、h2s、nh3、hcn及有机硫等均可以达到mg或ppm级水平，净化后的焦炉煤气能满足各种类型的压缩机的原料气要求，也能达到其它化工单元直接利用的要求，不会引入新的杂质，而且该工艺操作简单，成本较低。

4、以上技术都是采用干法或湿法吸附净化工艺脱除芳烃类杂质，涉及吸附剂的再生与回收，工艺复杂。

技术实现思路

1、因此，本发明要解决的技术问题是，提供一种操作简单的净化焦炉煤气中芳烃类化合物杂质的方法。

2、本发明的技术方案是，一种净化焦炉煤气中芳烃类化合物杂质的方法，包括如下步骤：

3、a.将压缩至0.2-0.4mpa的cog通入到装有红焦的加热炉中进行换热，使cog从加热炉的出口温度达到700-900℃；所述红焦温度在950-1050℃；

4、b.然后再通入到装有预还原球团的净化炉进行芳烃类化合物的裂解脱除，所述预还原球团的金属化率要求为75-95％；净化后的cog从净化炉顶部出来后再经过高温除尘系统；从净化炉出口出来的cog中的芳烃类化合物的净化脱除率可达90％以上。

5、步骤a是利用红焦显热加热cog，保证cog通过红焦加热炉后的出口温度达到700-900℃；步骤b的预还原球团中的铁可以作为催化剂使cog中的芳烃类裂解为co、h2、ch4、cnhm。所述红焦指煤经过炭化后从焦炉推出没有经过熄焦的焦炭。

6、本发明的净化原理是通过加热炉使cog达到700℃-900℃温度，再通入到净化炉中，通过预还原球团中的金属铁催化裂解芳烃类化合物，使其分解为co、h2、ch4、cnhm等小分子化合物。

7、根据本发明的一种净化焦炉煤气中芳烃类化合物杂质的方法，优选的是，处理前的cog中芳烃类化合物含量范围如下：焦油10-200mg/m3、萘50-300mg/m3、btx(苯、甲苯、二甲苯)500-5000mg/m3。btx包括苯、甲苯、二甲苯。

8、根据本发明的一种净化焦炉煤气中芳烃类化合物杂质的方法，优选的是，采用螺杆压缩机将cog压缩至0.2-0.4mpa，通入到加热炉中。

9、优选的是，cog的进炉温度为20-40℃。更优选的是，cog的进炉温度为常温。

10、优选的是，所述加热炉温度为1100-1200℃。加热炉温度达到1100-1200℃，能更好保证与其换热的cog出口温度可以达到700-900℃。

11、根据本发明的一种净化焦炉煤气中芳烃类化合物杂质的方法，优选的是，步骤a所述的加热炉是一种竖炉，红焦从竖炉上部加入，cog由加热炉底部通入，与加热炉中的红焦换热，顶部出来。竖炉底部可通入氧气或空气。

12、根据本发明的一种净化焦炉煤气中芳烃类化合物杂质的方法，优选的是，所述加热炉为2套，两套都装有红焦，一套用于加热cog，一套用于蓄热，当用于加热的加热炉出口cog温度小于650-700℃时将该炉转为蓄热状态，cog通入另一加热炉中进行换热，轮换进行。等热焓不够了，底部通入空气或者氧气继续燃烧蓄热，两个加热炉轮换使用。蓄热的加热炉由底部通入一定量的氧气或空气，使红焦部分氧化燃烧升温，当加热炉温度达到1100-1200℃停止蓄热状态，即可加热cog待用。

13、根据本发明的一种净化焦炉煤气中芳烃类化合物杂质的方法，优选的是，步骤b所述净化炉为竖炉。

14、进一步地，cog由所述净化炉底部通入，与所述净化炉内的预还原球团充分接触反应，再从顶部出来。

15、根据本发明的一种净化焦炉煤气中芳烃类化合物杂质的方法，优选的是，所述高温除尘系统指袋式除尘设备或陶瓷除尘设备。

16、有益效果：

17、本发明方法的工艺流程简单，cog中的芳烃类化合物净化效果好，可达到mg/nm水平，可以净化处理cog中芳烃类化合物90％以上。尤其适合大型钢铁公司使用，因为大型钢铁公司既有cog，也有红焦与预还原球团，净化后的cog可以直接压缩和加热，而不会使加热管壁积碳影响换热和堵塞管道，加热后的cog可供还原竖炉生产直接还原铁使用。