（医学课件）煤气的净化PPT课件

煤气的净化 1 第一节煤气的净化 一 煤气中的杂质由气化炉出来的煤气称为 粗煤气 它们是气态的 蒸汽的 液滴状的及灰尘粒子组成的复杂系统 粗煤气净化的内容包括 煤气的冷凝和冷却 废热的回收 脱除尘粒 焦油 氨 氰化物 轻质油 H2S CO2等 2 硫大部分转变成了H2S 约占总量的90 但也有极少量COS CS2以及各种硫醇 C2H5SH 和噻吩 C2H4S 煤气脱硫主要指脱除H2S 其存在严重腐蚀输气管道和设备 还会使下游变换催化剂和合成催化剂中毒 对合成气来说 要将硫含量脱至0 1 0 2mg m3以下 对于粗煤气中的CO2 在合成氨工业中 会使氨合成催化剂中毒 还会影响后续的净化操作 在脱碳同时 可回收CO2 用于生产尿素 碳酸氢铵等 一 煤气中的杂质 3 二煤气脱硫方法分类 脱硫技术 原煤脱硫 煤气脱硫 烟气脱硫 氧化铁法活性炭法氧化锰法氧化锌法水解转化法分子筛法 干法 湿法 化学吸收法物理吸收法物理化学吸收法 中和法 湿式氧化法 4 干法脱硫既能脱除无机硫 又能脱除有机硫 脱硫效率高 但干法脱硫剂再生困难 需周期性生产 设备体积庞大 不宜于含硫较高的煤气 在气体中含硫量高而净化要求又较高的情况下 一般与湿法脱硫相配合 作为二级脱硫使用 湿法脱硫可以处理含硫量高的煤气 脱硫剂是便于输送的液体物料 不仅可以再生 还可回收元素硫 5 三氧化铁法 1 基本原理氧化铁存在的几种状态中 只有形态能做为脱硫剂 脱硫反应 脱硫后生成的硫化铁 在有氧气存在下发生氧化反应 析出硫磺 脱硫剂再生 反应如下 总脱硫式为 6 2 影响脱硫的因素 1 氧化铁晶体的影响活性组分为 在粉状氧化铁中加入木屑作疏松剂 提高煤气与脱硫剂表面的接触程度 2 脱硫剂水分脱硫剂水分应保持在30 50 其水分是为了使活性氧化铁变成氢氧化铁 H2S在氢氧化铁表面水膜中电离 生成硫化铁 7 2 影响脱硫的因素 3 碱度H2S在水膜中电离 碱度的大小影响电离平衡 提高PH值 有利于解离度 使水膜中硫离子浓度增加 因此 在脱硫剂中掺入一定量的石灰 控制PH在8 9 4 气体流速由于脱硫反应速度慢 必须使煤气与脱硫剂有足够的接触时间 通常接触时间130 200s 并采用成型的氧化铁脱硫剂 8 低温甲醇洗法是以甲醇作为吸收剂进行物理吸收 可以脱除CO2 H2S 有机硫 同时脱除煤气中的轻质油和HCN等 基本原理 四低温甲醇洗法 RECTISOL 低温甲醇洗是基于气体在甲醇中的溶解度进行物理吸收和解析的过程 9 常温下甲醇的蒸气分压很大 为了减少操作中的溶剂损失 工艺上应选择低温吸收 10 工艺流程 两种类型的流程 二段吸收 两步法 一段吸收 一步法 前者适用于进变换系统的原料气脱硫要求严格的情况下 不耐硫变换流程 用低温甲醇洗预先脱硫 在CO变换之后 再用低温甲醇洗脱除CO2 后者适用于耐硫变换之后 用低温甲醇洗同时进行脱硫和脱除CO2 11 三种再生方法 1 闪蒸用减压闪蒸解吸 这是最经济的方法 受压力限制再生不能很彻底 2 气提法用吹入惰性气体方法 降低相界面上方气相中酸性气体分压 将甲醇溶剂中剩余的酸性气体从溶剂中赶走 以提高溶剂贫液度 3 热再生溶剂在热再生塔的再沸器中用蒸汽加热沸腾 用甲醇的蒸气汽提 使溶液中的H2S从溶剂中彻底清除 12 工艺优缺点 优点 低温甲醇吸收能力大 溶液循环量小 能耗低 选择性好 能同时脱除气体中CO2 H2S 有机硫等 尤其对COS的吸收能力强 净化度高 操作弹性大 吸收过程无副反应 溶剂不起泡 不腐蚀设备 13 缺点 甲醇有毒 对设备 管道 阀门等的密封性要求较严 低温操作 要选用耐低温的钢材 甲醇极容易挥发 即使在低温下蒸气压仍很高 故溶剂的损失量大 脱硫过程中解吸出来的硫化氢 需要用专门装置进行回收以生产硫酸 14 克劳斯 Claus 法基本原理第一步反应热量大 实际上是一种燃烧反应 可将含硫气体直接引入高温燃烧炉 其反应热由废锅加以回收 并使气体温度降至适合于第二步进行催化反应的温度 然后再进入催化床层反应生成硫磺 过程的关键是控制燃烧炉的空气量 使H2S SO2 2 1 五硫回收 15 16 17 18 第二节一氧化碳变换 CO水蒸气变换反应 简称CO变换反应 1 可逆 化学平衡的问题 转化率问题 2 放热3 等体积4 催化剂参与 反应特点 依据目前开发的催化剂活性温度 其反应温度在200 500 之间 中变催化剂在350 500 为铁铬系 低变催化剂为150 250 为铜锌系 19 一基本原理 温度对平衡有影响 随着温度的升高 平衡常数降低 压力对反应平衡没有影响 在原料气组成一定的条件下 随着温度的降低 变换气中CO的平衡含量降低 CO转化率提高 水蒸气的加入量对转化率有影响 水蒸气的加入量增加 CO转化率增加 20 小型厂P 0 8 1 0MPa中型厂P 1 2 1 8MPa大型厂P 4 0MPa 1 压力 反应为等体积反应 压力较低时对变换反应的化学平衡几乎没有影响 反应速度随压力增大而增大 二 工艺条件的选择 优点 设备体积小 节省投资 增加空速 提高生产能力 节省压缩机功耗 有利于热能回收 缺点 腐蚀加剧 点蚀 设备使用寿命缩短 尤其是采用耐硫变换催化剂流程 21 热力学的影响 最佳操作温度 平衡温度和最适宜温度的关系随温度的关系P256使反应沿最适宜温度曲线进行时反应器利用率最大 催化剂用量最少 必须要不断地移走反应热 工业上通常采用分段绝热反应法 使床层温度分布趋近于最适宜温度曲线 高温 提高反应速率常数 加快反应速度 低温 提高平衡常数 可降低平衡一氧化碳含量 动力学的影响 2 温度 22 原料气 变换气 a 多段原料气间接换热式 AB 一段操作曲线BC 一二段间等变换率降温CD 二段操作曲线DE 二三段间等变换率降温EF 三段转化率F点 出口CO含量 23 b 多段水冷激式 24 3 蒸汽添加量 原料 提高CO变换率 抑制副反应 蒸汽作用 增加水蒸气用量 既有利于提高一氧化碳的变换率 又有利于提高变换反应速度 同时抑制