[发明专利]一种合成气的脱硫工艺

说明书

本发明公开一种合成气的脱硫工艺，包括第一湿法脱硫工艺和净化工艺，合成气依次经过第一湿法脱硫工艺和净化工艺，净化工艺为粗脱硫气流经第二脱硫装置，第二脱硫装置包括有一级加氢转化器和二级加氢转化器，一级加氢转化器装载有包括铁钼催化剂，二级加氢转化器装载有包括镍钼催化剂，粗脱硫气流经一级加氢转化器后流经二级加氢转化器，第二脱硫装置还装载有包括氧化锌的脱硫剂，将粗脱硫气中的硫化氢脱除，得到净化气。本发明的脱硫工艺，通过将合成气的硫化氢脱除到含量低于0.1ppm,从而保证后续煤加工工艺的顺利进行，充分利用了低阶煤中宝贵的挥发分和煤质；本发明中的脱硫工艺，运行成本较低，适合工业化生产。

技术领域

本发明涉及煤物质清洁利用技术领域，尤其涉及一种合成气的脱硫工艺。

背景技术

在我国已探明的煤炭储量中一半以上为低阶煤，其中蕴藏的挥发分相当于1000亿吨的油气资源。低阶煤主要具有高水分、高挥发性的物质特性，在燃烧时火焰较长且有烟，煤化程度较低，典型煤种为褐煤和长焰煤。我国富煤少油缺气，如何高效利用低阶煤成为当今清洁煤技术的重大课题。然而无论是燃烧发电，还是现代煤化工利用，都因为其高水、高灰和低热值的三大特性使其综合利用的效率极低。

目前低阶煤的利用方式主要是直接燃烧或气化。其中直接燃烧发电是其最常见的利用方式之一，据不完全统计，我国有90％以上的褐煤用于电站锅炉和各种工业锅炉。低阶煤直接燃烧不仅浪费了煤炭中蕴含的丰富油气资源，效率低，而且污染环境，容易造成SOx和NOx等温室气体的大量产生，造成了酸雨等恶劣天气环境。现代煤化工技术以煤气化为技术龙头，通过气化得到化工合成所需的一级原料CO和H₂，但是煤气化技术发展至今，尚未形成成熟大规模商业化低阶煤气化技术。现有技术中将低阶煤气化制备CO和H₂，通常是将低阶煤热解后得到粗制煤气和提质煤，一般热解是在有大量氧气(或空气)的条件下进行的，热解时一部分煤将于氧气反应用于供热并且产生了大量的CO₂。由于CO₂不能燃烧，属于无效气体，并且因为有氧燃烧，粗制煤气中含氮量过高，降低了粗制煤气的能量密度；而且粗制煤气中含有大量包含CH₄的烃类，降低了合成气中CO和H₂的含量，使粗制煤气热值降低，不能作为化工合成的一级原料，除了回炉燃烧外，热解产出混合气体未有其它经济价值，煤炭原料的利用率低；而且并无相关集成设备既能够利用低阶煤连续制气又能够连续化大规模生产。

利用焦炉气或煤制合成气生产合成天然气主要涉及的甲烷合成反应是强放热反应，原料气中1％的CO发生反应，气体温升可达72℃；1％的CO2发生反应，气体温升可达60℃。所以必须将原料气中CO和CO2含量严格控制在规定的工艺指标范围内，以免催化剂烧结失活。另外，甲烷合成催化剂活性好、选择性高，对毒物及其敏感，容易中毒失活，其中硫化物的毒害最为严重。

通常焦炉气或煤制合成气中绝大部分H₂S在湿法脱硫过程中被脱除，而以羰基硫、硫醇、硫醚和噻吩等形式存在的有机硫需要被转化为无机硫之后再除去。

脱除有机硫的方法通常为：利用加氢转化将有机硫氢解为无机硫H₂S，再用吸附剂如氧化锌、活性炭、氧化铁、分子筛等脱硫。有机硫的氢解反应举例如下：

COS+H₂→CO+H₂S

C₂H₅SH+H₂→C₂H₆+H₂S

CH₃SC₂H₅+2H₂→CH₄+C₂H₆+H₂S