浅析焦炉气脱硫催化剂的使用

摘要：焦炉气脱硫的重要性，脱硫的方法，目前的状况，存在的问题，操作时的注意事项，如何更好地延长脱硫催化剂的使用寿命，达到节能降耗，提高经济价值。

1.脱硫的重要性

随着焦炉气的综合利用及国家发展循环经济的鼓舞，焦炉气制甲醇装置的大型化也不断发展，由起初年产8万吨的装置到现在单套年产20万吨甚至30万吨的生产线。焦炉气的量由10000Nm3/h提高到45000Nm3/h。那么焦炉气的脱硫给我们平时的操作和生产提出了考验和挑战。焦炉气经过湿法脱硫后中含有大量的有机硫和少量的无机硫。这些总硫的存在不仅会对设备造成腐蚀，而且脱硫的好坏直接影响了后序转化、合成的催化剂使用，最终影响了产品的质量。因此精脱硫的出口总硫控制达到未测出。

2.焦炉煤气中有机硫的情况

焦炉煤气是炼焦过程中的副产品，煤气中含有大量的H2S、COS、CS2、噻吩、硫醇、萘、苯、焦油、HCN、NH3等经过化产回收、湿法脱硫净化后的焦炉煤气H2S含量在20mg/m3以下，有机硫（COS、CS2、噻吩、硫醚）含量约400mg/m3。噻吩物理性质与苯相似，有苯的气味，不溶于水，性质稳定，500℃不分解，最难脱出的硫化物；硫醚无气味的中性气体，400℃可分解为烯烃和H2S；CS2常压常温下，无色液体，易挥发，难溶于水，可与氢作用生成H2S；COS无色无味气体，微溶于水，高温下与水蒸气作用生产H2S和CO2。

3.脱硫的方法

将经过湿法脱硫后的焦炉气经预处理工序处理并加压、在焦炉气加热炉中预热到300℃到350℃，经加氢罐，出来的预加氢焦炉气立即进入加氢罐，对焦炉气中的有机脱硫（硫醇、噻吩、硫醚、二硫化碳等）进行进一步的转化及焦炉气中的不饱和烃加氢饱和。焦炉气中的有机硫通过铁钼触媒（小加氢罐一级加氢罐二级加氢罐）进行加氢反应，把有机硫转化成无机硫H2S，经两级加氢转化后的焦炉气进入精脱硫罐氧化锌脱硫剂除去焦炉气中加氢转化后生成的H2S，使出精脱硫焦炉气中总硫含量<0.1PPm给后工序提供合格的原料气。

4.目前的状况：

4.1.湿法脱硫的效果不佳，不能保证入口无机硫的含量小于20mg/m3

由于干法脱硫成本非常高所以设计入口硫化氢的含量小于20mg/m3，但实际生产中入口硫化氢的含量不仅大于20mg/m3，甚至硫化氢含量达到100―200mg/m3，这样增加了催化剂的负荷，同时减少了催化剂的使用寿命。所以在生产操作中应尽可能保证湿法脱硫的精度，减少干法脱硫的负担。

4.2.焦炉气中含有大量的油水加之空速较大，不能有效分离，造成加氢催化剂结块和中毒

焦炉气出压缩机后虽然有气体冷却器及油水分离装置，但焦炉气的焦油及水仍然分离不干净。一般情况下压缩机出口的气体冷却器为循环水冷却，循环水水质不好造成换热器堵塞，造成压缩机出口焦炉气出口温度偏高，气液不能很好的分离。从实际运行来看，卸出的加氢转化催化剂表面发生积炭，甚至结块现象，造成催化剂失活较快，系统阻力增加，因此平时加强导淋的排放以及多关注压缩机出口焦炉气的温度。

4.3.焦化装置的操作原因工况中焦炉气中含氧波动较大及入口温度的波动

4.3.1在实际生产中，焦炉气中的含氧要求不超过0.5%，焦炉气中含氧量每升高0.1%温升可达15℃，但由于操作及装备造成含氧波动时有发生，引发精脱硫整个床层的波动，严重时引发“飞温”，那么将会使催化剂的活性组份升华，使触媒活性降低，时间久了会永远失去活性。

4.3.2其次入口温度的波动也会造成整个床层温度波动的原因之一，含氧波动及入口温度要早发现，早调节，来保证催化剂床层温度的稳定性。

4.4.催化剂的装填

催化剂的装填一是避免催化剂从高处落下造成破损；二是填装的床层一定要分布均匀。由于催化剂的更换次数增加，长此以往忽视了对催化剂装填的把关，生产中往往为了追求时间和效率，忽视了装填质量。为了降低小部分费用而不用专业的装填队伍，这是大多数企业的共性，装填中临时工粗暴行为导致催化剂变成粉末，为了省工省力抱着把催化剂装入罐内的思想，导致催化剂装填不均匀，使用时造成气流偏流影响催化剂使用寿命。所以装填时按照装填的要求和质量，保证催化剂装填均匀稳定。

4.5.催化剂的选用及硫化时的效果

4.5.1催化剂在选用过程中主要从活性、选择性、使用寿命、机械强度和稳定性、其他物理性状来看。例如催化剂的形状与尺寸将影响反应器中的流体力学条件，孔容积、孔径分布、空隙率等对传递过程极为重要。生产中加氢催化剂的更换在其他条件不变的情况下将催化剂圆柱型形状改为了球形，空隙率降低在使用不到一个月的时间床层阻力不断增加，床层上部大量结块，转化率下降，最后不得不重新更换，造成了很大的损失。

4.5.2加氢催化剂的活性组分为铁钼，因此升温硫化是投入使用前的最后一大工序，也是催化剂形成活性结构的过程。催化剂的硫化必须达到一定温度后才能进行，必须保证催化剂床层径向温度均匀分布，硫化时一般有热量放出，能维持部分热量，但仍要控制好温度必须均匀进行，严守操作规程，不要使温度发生急剧的改变，影响硫化质量。硫化结束后放硫要彻底，避免为下一脱硫罐增加负担。

4.6.脱硫罐内催化剂压力的波动

压力的波动也是影响催化剂的重要因素，当催化剂失活需要倒槽时，充压、泄压时一般控制压力0.3-0.5Mpa，防止形成大的压差压碎催化剂.

4.7.再生利用

再生操作方式取决于许多因素，但首要的是取决于催化剂活性下降的速率，其次还要分析催化剂是活的原因。例如由于入工段焦炉气中含有少量焦油以及大量的油水杂质，活性炭，吸油剂催化剂使用一段时间后，会造成催化剂结块，床层阻力增大，采取蒸汽吹除以减少催化剂的更换次数，力求催化剂的吸收率降到最低时更换，增加使用周期，

4.8.化验分析及时关注每一个罐的使用情况，转化率、吸收率

精脱硫要建立完整的使用台账，关注每一罐催化剂的使用情况。何时装填、何时使用都必须清晰可靠。定期做好每一罐脱硫催化剂的总硫分析，记录好每一罐催化剂的转化率、吸收率。通过化验数据来指导平时的操作，使操作更加稳定。

5.总结

随着金融危机的蔓延以及全球产能的过剩，传统的制造业企业已经进入了低利润阶段，只有通过精细化操作才能赢得更好的收益，原来的粗放的管理和野蛮操作已经不可行，精脱硫是焦炉气制甲醇整个系统重要的一环节，催化剂的费用是生产费用的一大板块，如何降低成本、降低费用是我们思考的方向。此外，焦炉气成分复杂、气质比较脏，油水也较多的特性给我们平时工作带来很多困难，通过平时操作中的点滴积累以及经验，来延长催化剂的使用寿命，降低消耗是每一个操作人员义不容辞的责任。

原标题：浅析焦炉气脱硫催化剂的使用