[發明專利]一種防止煤氣在預熱時結焦的方法

無效

• 申請號: 201210281469.8
• 申請日: 2012-08-09
• 公開（公告）號: CN102784605A
• 公開（公告）日: 2012-11-21
• 發明（設計）人: 稅必剛;程曉哲;葉恩東;馬維平;張興勇
• 申請（專利權）人: 攀鋼集團攀枝花鋼鐵研究院有限公司
• 主分類號: B01J19/00
• 分類號: B01J19/00
• 代理公司: 北京銘碩知識產權代理有限公司 11286
• 代理人: 譚昌馳

技術領域

本發明屬于冶金和化工領域，具體地講，本發明涉及一種防止煤氣在預熱時結焦的方法，尤其是涉及一種在高溫條件下防止煤氣在預熱時結焦的方法。

背景技術

在冶金和化工工業化生產流程中，從原料進廠到產品生產，均涉及到物質的化學和物理變化，對溫度的控制至關重要，為了獲得較佳的技術經濟指標，需要嚴格控制反應溫度等操作參數，對反應的反應熱量進行平衡，確保生產過程處于需要的溫度條件下。在工業設計過程中采用相應調節措施達到相應反應溫度條件，通過生產操作來保持整個過程處于較佳的條件下。對于由于自身化學反應或物理變化熱量不足的生產，需要采取補熱方式進行熱量補充，其中，提高進入反應器內風溫是一種重要的措施，由于增加帶入物理熱，提高反應體系的熱量。

在冶金行業中，補熱一般采用蓄熱式熱風爐形式，此方法能較好的提高反應溫度，但是在生產過程中，由于預熱煤氣中含有碳氫化合物等易分解物質，特別是含有焦爐煤氣情況下，在高溫條件下對煤氣進行預熱，煤氣中的碳氫化合物發生分解形成碳，即發生積碳副反應，分解的碳吸附在預熱器壁上，一方面會造成煤氣在預熱器上結焦或積碳，影響器壁的換熱效果；另一方面會對容器器壁材質產生滲碳，導致設備在高溫出現脆斷，發生設備損壞；再一方面會導致系統壓力降增大、管道堵塞而影響正常生產。煤氣的典型化學組成見表1。

表1煤氣典型化學組成/%

根據導致積碳的氣體成分，積碳分為兩類：CH₄、CO、H₂還原氣氛引起的積碳和不飽和烴類聚合或縮合引起的結焦。當含有CH₄、CO、H₂等氣體時，溫度不同會引起以下不同反應的發生，導致碳的產生：

CH₄=C+2H₂??????????????????????????(1)

2CO＝C+2CO₂????????????????????????(2)

CO+H₂=C+H₂O????????????????????????(3)

煤氣中碳氫化合物在700℃～1000℃裂解反應如下：

C₂H₆=C₂H₄+H₂???????????????????????(4)

C₂H₄＝CH₄+C????????????????????????(5)

CH₄=C+2H₂??????????????????????????(6)

目前，對于預熱煤氣內的結焦或積碳的，主要采用以下幾種方法處理：

一種防止預熱器內積碳的方法是在工業操作過程中，為防止煤氣中碳氫化合物的分解，采用在較低溫度進行預熱處理，溫度一般控制在450℃以下，這是由于分解反應屬于化學反應，在較低溫度范圍內，反應較慢，但仍然會出現積碳，只是積碳速度較慢。

另一種方法是，對于預熱器內的積碳，工業上用在停車情況下，保證預熱器處于一定溫度條件下，通入空氣進行氧化反應進行處理，處理過程時間長，影響正常的生產。

發明內容

針對現有技術在防止煤氣在預熱時結焦的方法中存在的問題，本發明提供一種防止煤氣在預熱過程中結焦的方法，該方法防止結焦效果明顯且穩定性好，并可實現連續作業。

為了實現上述目的，本發明利用水煤氣生產的原理，在高溫條件下，碳與水蒸氣反應生成碳氫化合物與氫氣，以防止焦爐煤氣中碳氫化合物分解析出碳。該方法包括以下步驟：將煤氣與水蒸氣混合形成混合氣體，然后在預熱器內對混合氣體進行預熱，預熱溫度為300℃~1200℃。

根據本發明的防止煤氣在預熱時結焦的方法，其中，本發明所提到的“水蒸氣”是指當水達到沸點時，水變成的水蒸氣，同時也包括在特定空間的水存在形態是氣-液二相的水蒸汽。所述混合煤氣是指焦爐煤氣和高爐煤氣的混合氣體。

作為本發明防止煤氣在預熱時結焦的方法的一個優選方案，本發明采用的煤氣為焦爐煤氣或混合煤氣，其中含有按體積百分比計2.0%~40.0%的碳氫化合物氣體。

作為本發明防止煤氣在預熱時結焦的方法的另一個優選方案，所述水蒸氣按體積百分比計占所述煤氣的1%~20%。