[发明专利]一种焦炉煤气催化水解精脱氰的方法

说明书

本发明提供了一种焦炉煤气催化水解精脱氰的方法，该方法是将粗脱硫脱氰后的焦炉尾气冷却至100℃~200℃，通入气固催化反应器中，在水蒸气、温度、催化剂同时存在的条件下，对焦炉尾气中的HCN进行催化水解反应，该反应可在无氧或微氧条件下进行，将焦炉煤气中剧毒的HCN全部转化为易脱除的低毒NH₃，反应过程简单，NH₃选择性高，不生成其他含氮副产物，有效延长催化剂的使用寿命，随后在常规脱除反应其中去除NH₃，精脱氰后的焦炉煤气可作为优质清洁能源循环利用，提高了资源利用率。

技术领域

本发明属于气体处理技术领域，具体涉及一种焦炉煤气催化水解精脱氰的方法。

技术背景

我国是煤炭消耗大国，炼焦所用的煤炭占非燃料用煤的70%以上，焦炭生产量占世界总量的40%，2016年我国焦炭产量约4.1亿吨，产生副产品焦炉煤气约578亿立方米。处理后的焦炉煤气富含氢源和甲烷，是一种优质的高热值可燃性气体，可作为清洁能源被广泛应用于冶金燃气、城市煤气、工业燃料、化工原料等领域。

焦炉煤气的主要成分是H₂（54%-60%，体积分数）、CH₄（23%-26%）、CO（5%-8%）、N₂（2%-5%）、CO₂（1%-3%）、O₂（0.3%-0.6%），此外还含有硫化氢（H₂S）、氰化氢（HCN）、碳基硫（COS）、二硫化碳（CS₂）等杂质。由于HCN是一种具毒性、高腐蚀性的气体，HCN废气净化要满足严格的环境排放及卫生标准，防止HCN造成大气污染和危害人体健康，因此脱除HCN十分必要。此外，HCN的净化也是实现焦炉煤气资源化利用及其他工业气体净化的需要。

目前，国内外主要利用吸附、吸收、燃烧等方法处理高浓度的HCN，而对焦炉煤气中低浓度的HCN的关注较少，但是HCN具有剧毒性，而且是NO_x的前驱体，焦炉煤气中低浓度HCN的净化不容忽视。低浓度HCN的净化方法以催化氧化和催化水解两种途径为主，催化氧化一般利用贵金属等催化剂经过多个复杂反应将HCN氧化为NO_x、CO₂、H₂O、N₂等，反应温度过高、过程中易生成其他副产物，催化水解法是利用水解催化剂，将HCN水解成NH₃和CO的低毒产物，反应能耗低，反应过程单一，不生成气体副产物，能有效避免催化剂中毒，延长催化剂的寿命。

专利申请CN140405 A、CN140400A、CN140404A公开了利用铂、铑、钯等催化剂净化HCN，此方法存在反应温度过高（250~550℃）、贵金属的价格昂贵、反应过程中产生副产物等问题；专利申请CN142652A公开了一种催化燃烧法去除废气中的HCN、NH₃、焦油等，该方法能够有效控制氮氧化物的生成，但反应温度过高，所需氧含量过大，受到焦炉尾气实际工况的限制；专利申请CN103657655A发明了一种催化水解HCN的催化剂，但催化剂的制备过程需要在超临界及亚超临界状态下制备，且反应温度高，转化率低，在300℃才能实现90%以上的去除率；专利申请CN104190429A公开了一种HCN水解催化剂的制备方法，该催化剂采用溶胶凝胶法制备钛基催化剂，过程中涉及多种有机溶剂和多种金属前驱体，制备方法中存在多种控制因素，同时存在催化反应温度过高的问题；CN103463972A发明了一种水解-氧化耦合法净化HCN的催化剂制备方法，该催化剂适用于小空速范围(500~9000h^-1)，且过程中不可避免的有氮氧化物生成。