铁钼催化剂在焦炉气加氢精脱硫工艺中的应用及效果分析

铁钼催化剂在焦炉气加氢精脱硫工艺中的应用及效果分析

424 工业催化 2010 Vol. 18 增刊 作者简介：裴学国，1977年出生，男，从事生产技术管理工作。 Fe-Mo 催化剂在焦炉煤气加氢脱硫工艺中的应用 裴学国，齐东，丁晖（1997年，山东兖州） 摘要：两段加氢转化脱硫工艺对焦炉煤气中有机硫具有良好的深度加氢转化能力。工业应用表明，Fe-Mo 催化剂对不饱和烃及有机硫化物均具有转化能力。两段加氢转化工艺用于焦炉煤气脱除有机硫的应用，提高了焦炉煤气中有机硫的脱除精度，且二次加氢温度控制良好，能满足不同有机硫化物含量焦炉煤气的深度净化要求。 关键词：Fe-Mo 催化剂；焦炉煤气；两段加氢； 脱硫利用炼焦副产品焦炉煤气生产甲醇，一方面可以部分缓解我国日益严峻的能源形势，另一方面为众多焦化企业废气综合利用开辟了一条有效、经济、环保的新途径。焦炉煤气制甲醇装置投资少、生产成本低、能耗低，是一条具有推广价值的新型工艺技术路线，循环经济优势明显。典型的焦炉煤气主要成分为甲烷、氢气、一氧化碳和二氧化碳等，此外还含有少量的氮、不饱和烃、氧、焦油、萘、硫化物、氢氰酸、氨、苯等杂质。

其中所含的杂质(如各种形态的硫、焦油、萘、氨、氧、不饱和烃等)对后续催化剂有极大的毒性。焦炉煤气中的硫化物会与烃类转化催化剂的主要活性成分Ni迅速发生反应，生成NiS，使催化剂失去活性，且不能再生；不饱和烃会在烃类转化催化剂表面发生积碳反应，堵塞催化剂的有效孔道和表面活性位点，降低催化剂的活性。焦炉煤气中的硫化物与甲醇合成催化剂的主要活性成分铜离子发生反应，生成CuS，使催化剂失去活性。焦炉煤气精脱硫精度要求为总硫含量[0.15mg#m-3]，才能满足甲醇合成的要求。 1有机硫两段加氢精脱硫工艺1.1两段加氢工艺的选择有机硫加氢脱硫工艺中，加氢催化剂的选择对焦炉煤气中的CO和CO2含量有一定的限制，以防止发生甲烷化副反应引起催化剂床层温度急剧升高。对含有高浓度CO和CO2的焦炉煤气进行加氢净化时，必须解决好以下问题：（1）避免一次、二次加氢时发生高浓度碳氧化物的产甲烷副反应；（2）避免CO和烯烃的分解碳化；（3）避免羰基化合物的生成，保证加氢过程的安全性；（4）控制焦炉煤气中微量氧和氨对催化剂活性的影响；（5）控制二次加氢时的温升。由于有机硫化物加氢转化平衡的限制，对于不同类型的硫化物，其能脱除的硫化物量存在一定的限度。

噻吩类有机硫化物在一段加氢反应中的转化率不高且不易脱除，需要深度加氢转化为易于脱除的H2S。一段加氢后部分有机硫不能完全加氢转化，需要在第二段加氢对有机硫进行脱除。1.2铁钼类催化剂的选择第二段加氢催化剂的选择应考虑计算一段加氢后有机硫的残留量以及催化剂活性来确定装填量。铁钼类加氢催化剂一段加氢后的有机硫基本为不饱和大分子，不易转化的有机硫（主要是噻吩类）。因此在第二段加氢催化剂的选择上建议采用铁钼类催化剂，以有效抑制一、二段加氢过程中产生的高浓度碳氧化物的产甲烷副反应。 可用于CO含量小于10%、不饱和烯烃含量小于5%的焦炉煤气中有机硫的脱除。1.3铁钼催化剂两段加氢精脱硫工艺流程铁钼催化剂两段加氢精脱硫工艺流程如图1所示。该工艺配置两台铁钼预转化器，主要用来滤除焦炉煤气预热后产生的固体杂质和除去焦炉煤气中的微量氧。经计算，二次加氢后的温升可控制在[60e，不需要温控设备和双线，而二次中温氧化锌的使用温度提高30e左右，可达320e以上，且氧化锌的硫容量有所提高。