我国氮肥、甲醇与煤化工精脱硫技术的进展 ——20年常温精脱硫新进展的回顾——(2)
5 ATFSR新技术在煤化工其它行业应用后催生的新技术
5.1 食品CO2脱烃新技术[ 8]
食品CO2是近年来发展迅速的行业,但其国际质量标准十分苛刻,指标共有20多项,其中最苛刻的是:
总硫 ≤0.1×10-6
苯含量≤0.02×10-6(即20ppb)
总挥发性烃含量(以CH4计,下简称总烃)≤50×10-6(其中CH4≤30×10-6)
我们开发的由抗高CO2竞争吸附干扰的、专用于食品CO2的T504A水解催化剂与T103 H2S精脱硫剂组成的JTL-1精脱硫新工艺及杭州快凯高新技术公司合作开发的食品CO2脱烃新技术[7],在2003年柳州化肥厂首次应用成功,其生产的食品CO2通过国家气体产品检测中心,化工部气体产品检测中心与可口可乐、百事可乐公司的检测,达到国际质量标准。目前脱烃新技术已应用50多套(次)装置,市场占有率达~70%,使食品CO2行业的整体质量水平迅速达到国际水平。
5.2 高CO与高COS含量的水解保护技术[9]
烟台万华聚氨酯公司MDI生产中首次应用我们开发的水解保护技术串湿法脱硫,较好地解决了高CO高COS工况下脱除COS的难题,其具有如下特点[8]:
5.2.1 脱硫效果好,出口H2S<0.01%,COS<0.01%。
5.2.2 操作温度低,50-70℃,比普通水解催化剂降低了能耗。
5.2.3 使用周期长,大于12个月,是普通水解串氧化铁的3-4倍,减少了开停车带来的产能损失。
5.2.4 操作费用低,T504水解保护技术串湿法脱硫的总脱硫费用为0.07元/m3,仅为一步法全干法脱硫的1/2、为普通水解串氧化铁的2/5,经济效益显著。
5.2.5 可耐受高COS的冲击(进口COS达0.5%时,出口仍保证H2S<0.01%,COS<0.01%)。
目前水解保护技术已应用到其它精细化工行业。
5.3 多功能净化技术[10]
贵州水晶有机化工公司在水煤气制甲醇装置中首次应用我们开发的DJ-1多功能技术。2007年10月,对DJ-1的净化效果进行测定(见表4、5),数据表明DJ-1多功能净化技术对COS、CS2与O2均有很好的脱除功能,可使流程大为简化。
5.4 大中型甲醇厂、煤制油厂的深度净化专利技术[11]
前几年我国煤化工呈现快速发展阶段,特别是甲醇、煤制油等大型工程陆续开工或投产,随着装置的大型化,年产甲醇100万吨为例,更换1次催化剂费用与停开车损失的费用超过1亿元,因此迫切需要将甲醇合成催化剂寿命从2~3年延长至5~6年,以达到2个大修周期更换一次催化剂,为此我们开发了“深度净化专利技术”。 该技术可将脱碳气的总硫(H2S+COS)与金属羰基化合物分别深度净化至小于0.01×10-6(即10ppb)与0.02×10-6(即20ppb),可使甲醇催化剂与煤制油费托合成催化剂的寿命成倍延长,实现2个大修周期更换1次催化剂,经济效益十分显著。
2008年2月陕西金巢公司(南非独资)宝鸡煤制油试验厂首次使用该技术,实现了合成气的总硫(H2S+COS)<0.01×10-9(即10ppb)的深度净化指标,受保护的费托合成催化剂的活性很好,未见下降, 2008年10月南非组织的国际专家小组,在鉴定意见中评价为“中国的气体净化技术先进”
5.5 水解保护、精脱硫、脱氧与脱氯全套净化技术[12]
2008年10月河南顺达化工公司在年产20万吨醋酸装置的高CO、高COS含量原料气中使用我们开发的水解保护、常温精脱硫、脱氧与脱氯全套净化技术,一次开车成功,其关键的水解保护技术可使COS转化率>95%,TO-3脱氧剂的脱氧率>99.9%,结果见表6、7。
6.1 从氮肥、甲醇行业中发展形成的一套比较完整的,具有独立自主知识产权的ATFSR新技术,获中国发明专利26项,已工业应用2000多套(次)装置,经济效益十分显著。
6.2 ATFSR新技术有严格的精脱硫指标——脱除工艺气中的总硫<0.1×10-6与采用经国家标准物质中心鉴定的HC-2、HC-3型微量硫分析仪严谨的检测方法。经国外著名公司的测定数据与8种精脱硫剂出口至英、美、欧盟等国家表明,ATFSR新技术总体上达到国外先进水平。
6.3 ATFSR新技术解决了长期存在于氮肥、甲醇行业中微量硫导致高效催化剂失活快,寿命短,企业效益低下的严重问题,使甲醇催化剂的寿命延长4~5年,生产强度增加到27000吨甲醇/m3催化剂,甲烷化催化剂与氨合成催化剂的寿命延长到7~8年,均接近国外(以天然气制氮肥与甲醇)先进水平。
6.4 与氮肥、甲醇不同,煤制气生产MDI、TDI、醋酸、醋酐、食品CO2等精细化工时,一开始就采用ATFSR新技术,不仅保证了这些行业顺利发展,同时催生了水解保护技术、多功能净化技术、深度净化技术、醋酸工程全套净化、食品CO2脱烃等新的净化技术的出现。
参考文献
[1] 扬震东 PURASPEC工艺在气体净化中的应用,催化剂技术交流与研讨会(公主岭,1990)
[2] 孔渝华,新型常温精脱硫(ATFSR)催化剂及其工艺的工业应用,全国小氮肥第12次技术交流会(长沙,2002)
孔渝华 王先厚等 小氮肥设计技术2001(2)
孔渝华 王先厚等 化工设计通讯1993(4),14
氮肥设计1995(3),50
小氮肥设计技术1996(2),1
孔渝华等 CN 92105197.2
孔渝华等 CN 93107483.5
王先厚等 CN 95112604.0
[3] Kong Y., Wang X.., Wang G., et al: "Ambient-temperature fine desulfurization of ammonia and methanol synthesis gases ". Nitrogen 1999 International conference & Exhibition,Caracas(Feb. 1999)
Kong Y., Duan C., Wang Y., et al: "Development and application of a new H2 removal catalyst and Technology for urea production,including JTL-1 fine sulfur removal process". Nitrogen 2001 International conference & Exhibition,Tampa(Feb. 2001)
Ye J., Kong Y., Wang X.., et al: "The industrial application of JTL-1 ambient temperature fine sulfur-removal new process in food CO2 gas". Nitrogen 2001 International conference & Exhibition,Tampa(Feb. 2001)
[4] 孙志强,张震,栗肖红,中氮肥,2002,(2):32
[5] 丰中田,李江年,陈发凤,化肥设计,2003,41,(6):39
[6] 张清建、张书涛、胡宝栋等,常温精脱硫与甲醇催化剂应用5年总结(2009年3月甲醇会议论文集,洛阳)
[7] 张新凤、叶盛芳等,国内甲醇合成催化剂工业应用新进展(2009年3月甲醇会议论文集,洛阳)
[8] 孔渝华、胡典明、沈建冲、王先厚、徐美楠、陈健,中国专利ZL200410013411.0
[9] 吴占江、杨永清,氮肥与甲醇,2006,(4):108
[10] 河南顺达化工科技有限公司,水解保护、精脱硫、脱氧与脱氯全套净化技术在醋酸装置中的应用简报(2009,1)
[11] 孔渝华、赵麦玲、胡红军等,中国专利申请号200810046867.5