[发明专利]一种高压高水/气含硫原料气有机硫转化工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种高压高水/气含硫原料气有机硫转化的新工艺，尤其是以高水/气高压高CO含硫原料气进行有机硫转化生产的新工艺，具体地说是涉及一种以煤为原料气化生产氨合成气、羰基合成气和城市煤气，用于有机硫转化的新工艺。

背景技术

我国煤炭资源丰富，以煤为原料制氨、甲醇、煤制油和煤制气在我国化学工业中占有十分重要的地位。但以煤为原料制取的原料气中含有微量的难以脱除的COS和CS2等有机硫，通常将其转变成无机硫才能将其脱除。

目前，工业上将有机硫转化成无机硫的生产工艺有3种：

(1)催化加氢工艺：

该工艺使用钴钼系加氢催化剂，常用于无水的原料气进行有机硫加氢，如天然气和石油的催化加氢，当用于高CO和高水气原料气时，该工艺因为存有CO变换反应等问题受到限制。

(2)常温有机硫水解工艺：

该工艺使用以γ-Al2O3为载体，添加碱金属作为活性组分的常温水解剂。众所周知，γ-Al2O3具有比表面大、堆密度低、孔分布适宜和价格低等特点，适宜于在低水气(水/气为不高于0.1)下和压力不高于0.6MPa条件下使用。

(3)中温有机硫水解工艺

该工艺使用以TiO2为载体的催化剂，可以在150-350℃使用，原料气中有机硫的转化率可以达到90％以上，目前文献中仅有在压力2.0MPa,水/气为0.3的少数应用报道。

随着我国煤化学工业的快速发展，煤气化新技术不断被引进和出现，以粉煤为原料的加压气化技术(如GSP粉煤气化)，因具有对原料煤适应范围广和气体有效组分含量高等优点而受到煤化工行业的青睐。但该技术制取的原料气中的压力高(为3.8MPa)和水气比大(水/气大约为1.1)，而目前国内外尚未见有在高水/气和高压工艺条件下进行有机硫转化工业运行的先例，因此，进行高水/气高压原料气有机硫转化新工艺的开发研究十分重要。

发明内容

本发明提供了一种适应于高压高水/气含硫原料气进行有机硫转化的新工艺，选用该工艺，可以实现有机硫在高压、高水/气和高空速条件下直接转化，而不需要降低反应的水/气和压力。该工艺实施后能大副度降低煤气化工艺气体中的有机硫含量，减轻后续脱硫的负担，节能效果显著。为我国含硫原料气中有机硫的转化开辟能显著降低能耗的新节能途径，并具有良好的环境效益。

本发明有机硫转化的工艺条件为:空速1000-10000h^-1,入口的水/气为0.3-1.6，优选0.6-1.1，更优选1.1-1.4，温度为180-450℃，反应压力2.0-6.0MPa，入口CO含量55-70％，第一反应器出口有机硫转化率以COS转化率计算大于95％，至少大于80％。

本发明的关键是高压高水/气含硫原料气可以不用降低水/气直接进行有机硫转化，解决了常温有机硫脱除工艺的冷热病和流程复杂等问题，不仅节能效果显著，而且具有较好环境效益。

本发明的关键还在于选用抗水和性能好，结构稳定性好并且有机硫转化率高的催化剂，以满足在较高压力、水/气和入口温度都较低时对催化剂性能的要求。工业应用结果表明，青岛联信催化材料有限公司生产的QSJ系列催化剂可满足本发明的要求。QSJ系列催化剂中有效成分由以下成分组成：活性组分碱金属以M₂O计为催化剂总量的0.5～20％，M表示碱金属，如钾或钠；所述的活性组分为碱金属碳酸盐，如K₂CO₃、Na₂CO₃。

将载体物料、抗水合物料加入胶溶剂进行捏合、挤条并焙烧制得催化剂载体；将碱金属碳酸盐的水溶液浸渍所述载体，然后干燥或焙烧制得催化剂。

解决本发明技术问题的具体的技术方案为：一种高压高水/气含硫原料气有机硫转化工艺，有机硫转化反应器空速1000-10000h^-1，入口的水/气为0.3-1.6，优选0.6-1.1，反应压力2.0-6.0MPa，反应温度为160-450℃，优选180-300℃，入口CO含量55-70％，入口有机硫含量以COS计为0.005-0.6％，反应后气体中的有机硫转化率大于95％。

COS转化主要反应方程式为：COS+H₂O→H₂S+CO₂以COS转化率大小表示有机硫催化剂活性的高低，其计算公式如下式所示：

XCOS＝(NCOS入-NCOS出)/NCOS入*100％