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焦炉煤气,又称焦炉气。由于可燃成分多,属于高热值煤气,粗煤气或荒煤气,是指用几种烟煤配制成炼焦用煤,在炼焦炉中经过高温干馏后,在产出焦炭和焦油产品的同时所产生的一种可燃性气体,是炼焦工业的副产品。
1 焦炉煤气的基本组成
焦炉煤气中除去水汽和各种杂质后的混合物称为干煤气。干煤气是焦炉煤气的主要组成部分,主要包括H2、CH4、CO、CO2、N2、CnHm、O2等,如表1为干煤气的含量。干煤气的组成及产率与装炉煤的质量、焦炉的类型(顶装焦炉、捣固焦炉)及炼焦操作条件等因素有关。
表1 焦炉煤气的组成含量
2 焦炉煤气中主要杂质含量
焦炉煤气中主要杂质包含焦油、苯、萘、氨(NH3)、硫化物、氰化氢(HCN)、苯、萘、焦油和粉尘等,表2为焦炉煤气中的杂质组成含量。
表2 焦炉煤气中的杂质组成含量
硫化物:包括无机硫(H2S)和有机硫(COS、CS2、噻吩、硫醇、硫醚等)。硫化物是焦炉煤气制甲醇工艺中首要的有害物质,其不仅与甲烷转化催化剂的主要活性组分Ni发生反应生成NiS,使催化剂失去活性,无法再生,而且还与甲醇合成催化剂的主要活性组分Cu2+生成CuS,使催化剂失去活性。焦炉气中有机硫的含量取决于炼焦配煤中硫含量的高低,一般控制在250mg/Nm3以下。
氨(NH3)含量:焦炉气中微量氨在精脱硫预热过程中与H2S或其他盐类发生反应,生成铵盐或胺类,形成固体杂质或气体。微量氨或铵盐在水存在的条件下易与碳钢管道发生晶相腐蚀,致使管道变薄,因此,需对预热前的焦炉气碳钢管道定期测厚,防止腐蚀危害。通常焦炉煤气制甲醇工艺中要求将煤气中的氨脱至30mg/Nm3以下。
氰化氢(HCN)含量:焦炉煤气中含有HCN,HCN有剧毒,其水溶液腐蚀设备和管道,在系统中产生引起管道堵塞的铁盐。
苯、萘、焦油和粉尘含量:焦炉煤气中含有苯、萘、焦油和粉尘等易冷凝或易结晶的物质,这些物质经过加压、降温后会凝结成液滴或固体颗粒,对后续工序造成危害。按照工艺要求,进入甲醇界区的焦炉煤气中苯、萘、焦油和粉尘的质量浓度控制指标分别为:≤2000、≤100、≤50mg/Nm3。
焦炉煤气中其他杂质含量:焦炉煤气中除硫化物、氨(NH3)、苯族烃、萘(C10H8)、氰化氢(HCN)、焦油、粉尘等主要杂质外,还有氯化物等微量杂质,对甲醇合成的影响也较大。氯有未成键的孤对电子,并具有较大的电子亲和力,易与金属离子反应。
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