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1、用变换气代替脱碳气的试验研究和理论计算Produ用变换气代替脱碳气的试验研究和理论计算上海石洞口煤气制气有限公司李海涛西南化工研究设计院李玉富颜智摘要:文章针对上海石洞口煤气制气有限公司提出的用变换气代替脱碳气,进行了一系列试验研究和相关的理论计算,对加氢催化剂的选择和操作提出了参考意见,并得出取消脱碳系统直接用变换气作返氢气是可行的.关键词:脱碳系统返氢气组分经济评价0前言上海石洞口煤气制气有限公司现有三条煤气生产线,生产能力各为700000111/d城市煤气.目前生产工艺中,将变换气中的一部分气体经脱碳系统后的脱碳气作为返氢气,用于脱硫工段原料石脑油f或天然气)中的有机硫加氢转化
2、使用.根据节能降耗,降低成本的需要,公司与西南化工研究设计院合作,考虑将变换气不经过脱碳工序而直接作为返氢气供原料中有机硫加氢用.本文在使用现有的工业加氢脱硫剂的情况下,结合石洞口煤气制气有限公司脱硫段现有工艺参数进行相应的工艺条件试验和结合工厂实际进行必要的计算,以考察所选催化剂能否满足脱硫段工艺指标,为使用变换气代替脱碳气体为返氢气体的技术改造提供参数依据.1实验研究1.1试验样品在本试验中所用催化剂样品型号,组成及相关信息如表1所示.表1催化剂型号,组成及相关信息型号NiOAl2O3Mo03COO实验用粒度装量/ml质量/gJT2034.O969.9811.23原粒度D2～3m
3、m球形l310JT20l6998<12<2原粒度D2～3mm球形l3l0TJ2011O.569.98<12<2D2～3rrlnl块状l3l01.2试验流程和装置本试验所用流程及装置如图1所示.l一蒸发器2一反应器3一脱硫器4.1,4-2,4-3,4.4一压力控制阀5一流量计6一冷分器7一气相色谱8一平流泵9一储罐10湿式流量计图1脱硫段返氢气组分的研究试验装置流程示意如图所示,各气路气体经过相应调节,稳压后进入试验装置,在经过蒸发器预热后进入反应器.在反应器经过反应后,从反应器出口取样分析,确定反应后气体中的各种硫形态.产品气再经过ZnO脱硫器后进入分析仪器,
4、经组分分析后放空.有机硫型态及含量分析采用西南化工研究设计院产品WDL一94微机多功能硫分析仪.火焰光度检测,采用单柱单吹方式GDX一301色谱柱.出口气体组成分析采用西南化工研究设计院产品Zsp一2008全自动语仪,热导池检0,TDX一01碳上海煤气2011年第2期((Ictlon分子筛色谱柱(载气氢气).1-3试验所配制的返氢气组分试验所配制的返氢气组分见表2.表2配制的返氢气组分I.4硫化条件在常压下用N2升温至200~C,恒温2h后通入(H2S+H2)气体(空速1000h～,含H2S2.5%),再将催化剂床层温度升至300℃,在此条件下恒温8h后硫化结束(在早期实验时硫化剂为
5、CS2).1.5返氢气工艺试验由于变换气作为返氢气时有可能发生甲烷化反应,因而在试验中,主要考察配制的返氢气体通过上述各种催化剂后气体组成及有机硫的变化,并进行对比.1.5.1空速试验在其它条件相同的情况下,考察了空速对上述催化剂性能的影响,结果如表3所示.表3空速对催化剂性能的影响反应气组成/V%反应出口硫含量/10催化剂型号芏邂/hCOCH4C02有机硫无机硫30004.9330.544.68无98JT20315004.1932.734.28无98l0004.5532.754.97无lO030005.4930.95.54无95JT2Ol15005_3730.95-33无89l00
6、05.5131.075.2O无90由表3数据可见,当空速降低后由于气体在催化剂床层停留时间加长,有利于甲烷化反应的进行,因而二种催化剂反应后CH4含量均有所上升,但幅度不大,反应后气体中有机硫均为零,无机硫含量相近,表明二种催化剂均有出色的有机硫加氢功能.从反应中CO含量明显高于原料气中CO量,表明这二种加氢催化剂均有明))2011年第2期上海煤气的逆变换催化剂功能,值得注意.1.5.2压力试验在其它条件相同的情况下,考察了反应压力对加氢催化剂性能的影响,结果如表4所示.表4反应压力对加氢催化剂性能影响催化压力/MPa空速m一反应气组成/V%反应出口硫含量/l型号CoCH4CO2有机
7、硫无机硫3.030004.9330.544.68无983.830005.1230.185.25无94JT2033.O1OOO4.5532.754.97无lo03.810o04.6232.295.5l无893.O30005.4930.905.54无953.83OO05.1328.455.15无104JT2Ol3.O10005.5131.055.20无903.810005.2029.345.26无87由上述试验结果可知,在试验的条件范围内压力的变化对甲烷化反应
