合成气深度脱硫:守护煤化工装置稳产增效的关键屏障

合成气是以一氧化碳、氢气为主要组分的化工原料,可通过煤炭、天然气、生物质气化或重整工艺制取,是现代煤化工产业的根基。依托合成气可以生产合成氨、甲醇、醋酸、合成天然气、煤制油品等大宗化工品。截至 2024 年底,国内甲醇、合成氨年产量分别达到 1.1 亿吨、7668 万吨,两类产品合计产量接近 1.9 亿吨,充分体现出合成气在国内化工体系当中的重要地位。

合成气的工业化应用已经走过百年发展历程。1913 年哈伯-博施法实现合成氨工业化,正式拉开合成气产业发展的序幕;二战时期煤基费托合成制液体燃料技术得到应用;上世纪 60‑70 年代,南非 SASOL 费托工艺、甲醇羰基化制醋酸工艺陆续落地,碳一化学概念随之兴起。进入 21 世纪,立足我国富煤贫油的资源禀赋,煤制烯烃、煤制乙二醇实现大规模产业化,我国建成全球体量领先的煤制合成气产业集群,气流床气化、大型气体净化等关键技术逐步完成自主化迭代。

在煤制甲醇、煤制氢、煤制乙二醇、绿色甲醇等项目当中,气化单元产出的粗合成气成分复杂,混有硫化氢、有机硫、氯化物、重烃、油污、二氧化碳等多种杂质。合成气净化已经成为煤化工全流程必不可少的关键环节,净化效果直接决定下游催化剂运行效率、产品品质。

如果硫杂质脱除不彻底,会造成合成催化剂中毒,引发活性衰减甚至失活。数据显示,净化不达标的原料气,能够造成催化剂活性下降 30% 以上,带来产能损失、催化剂更换以及装置停工等多重风险,硫化物同时还会造成设备腐蚀,埋下生产安全隐患,因此严格管控原料气硫含量,是煤化工行业运行的硬性要求。

粗合成气杂质种类繁多,依靠单一吸附或者催化材料很难实现全部杂质脱除。行业主流工艺路线一般为预处理‑有机硫加氢转化‑氧化锌精脱硫,常规精脱硫工艺可以把出口总硫控制在 0.1ppm 以下。但甲醇、LNG、乙二醇装置所使用的合成催化剂,活性组分多为铜、镍,对硫极度敏感。即便 0.1ppm 的总硫水平,依旧会持续侵蚀催化剂,缩短服役周期。

以甲醇合成装置为例,在常规精脱硫基础上再增加深度脱硫工序,将合成气总硫进一步从 0.1ppm 降至 10ppb 级别,能够把甲醇催化剂使用寿命由 2‑3 年提升至 5-6 年,可实现两个大修周期减少一次催化剂更换。对于百万吨级甲醇生产装置,每年可创造两千万元以上的综合收益,因此,深度脱硫的工业价值十分突出。

武汉科林化工开发的 W305B 深度脱硫剂以氧化铜、氧化锌作为主要活性组分,复配特种金属组分与功能助剂,可在相对温和的工况条件下,深度脱除原料气中微量硫化氢、羰基硫,进一步压低合成气总硫,从源头规避下游合成催化剂硫中毒问题,有效延长催化剂使用寿命,帮助企业降低生产与换剂成本。该产品已经在国内数十家煤化工企业实现工业落地。

除深度脱硫材料之外,武汉科林化工还可以结合项目气源条件,输出定制化合成气整体净化方案,提供成套净化催化剂产品,配套对应的工艺技术支持。

在煤化工向着大型化、绿色化方向发展的当下,合成气深度脱硫不再只是简单的尾气处理环节,而是保障装置长周期运行、实现降本增效的一道重要防护屏障。国产化净化材料的迭代升级,也为国内煤化工产业链稳定、安全运行提供坚实支撑。

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