第五章煤气净化(上)

1、煤气化生产技术煤气化生产技术 第五章第五章 煤气净化煤气净化( (上）上） 煤气化生产技术煤气化生产技术 煤气化生产技术煤气化生产技术 固体颗粒的清除除尘2 一氧化碳的变换3 概 述1 第五章 煤气净化 工艺流程4 二氧化碳的脱除5 典型粗煤气净化工艺生产操作6 煤气化生产技术煤气化生产技术 第一节 概述 1 2 煤气中的杂质及其危害煤气中的杂质及其危害 煤气中杂质的脱除方法煤气中杂质的脱除方法 煤气化生产技术煤气化生产技术 一、煤气中的杂质及其危害 煤气的主要成份随生产方法的不同而有差别，其杂质含 量和杂质成份，因生产方法的区别而有所不同，但主要 是矿尘、各种硫的化合物、煤焦油等。气流床气化

2、法如 K-T法、德士古水煤浆气化法、shell气化法等由于采用 高温操作条件，不产生焦油、油和酚。 煤气化生产技术煤气化生产技术 二、煤气中杂质的脱除方法 煤气的净化包括固体颗粒的清除和气体杂质的净化， 一般分为预净化和净化两个阶段。 大多数煤气的预净化方法，包括带有热回收的冷却以 及水进行洗涤或急冷。合理的流程安排，取决于粗煤气 的温度以及可冷凝副产物在气体中的含量。 煤气化生产技术煤气化生产技术 第二节 固体颗粒的清除除尘 1 2 除尘的原理及方法除尘的原理及方法 除尘的主要设备除尘的主要设备 煤气化生产技术煤气化生产技术 一、除尘的原理及方法 M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 M

3、8 V1 V2 V3 V4 V5 V6V7 V8 V9 V10 V11 V13 V14 V15 V16 V12 空气 氧气 煤低压蒸汽 高压蒸汽 煤气 泥浆 灰 图5-1 K-T煤气化法工艺流程 M1-原料煤料仓；M2-原煤给料机；M3-球磨机；M4-热气体发生器；M5-旋风分离器； M6-粉煤料仓；M7-风机；M8-电除尘器；V1-粉煤料斗系统；V2-螺旋给料机；V3-气化炉； V4-废热锅炉；V5-出灰机；V6-冷却洗涤塔；V7-泰生洗涤机；V8-最终冷却器；V9-气封槽； V10-煤气鼓风机；V11-洗涤水沉降槽；V12-氧气鼓风机；V13-洗涤泵；V14-洗涤水冷却塔； V15-洗涤水

4、泵；V16-泥浆泵； 煤气化生产技术煤气化生产技术 一、除尘的原理及方法 煤气化生产技术煤气化生产技术 一、除尘的原理及方法 煤气 重质焦油 去气化炉 激 冷 器 废热锅炉 间 冷 器 间 冷 器 焦 油 、 油 、 水 洗 涤 塔 轻油 去脱硫 洗 油 去 分 离 图5-3 典型鲁奇净化流程示意图 煤气化生产技术煤气化生产技术 二、除尘的主要设备 （一）电除尘器（一）电除尘器 电除尘器可分为干式和湿式 两种，如图5-4所示为湿式 电除尘器的结构。 煤气化生产技术煤气化生产技术 二、除尘的主要设备 如图5-5所示为电除尘过程的示意图，因电离产生的正离 子向电晕极前进，与电晕极碰撞并被吸收，同时

5、碰撞能 量还会使电子从电晕极表面重新飞出。 电子电荷 放电晕极 收尘电极 带有电荷的电场线 （a） (b) 电场线 电晕极 二次气体运动 （电子风） 未净化气体流经除尘器通 道 （c) 图5-5电除尘过程的示意图 （a）管式电除尘器中的电场线；（b）板式电除尘器中的电场 线；（c)粉尘荷电在电场中沿电场线移向收尘电极的情况 电荷 （-） 中性气体分子 离子化的气体分子 （-） 正的气体离子 尘粒 收尘电极 收集的尘粒 带电的尘粒 煤气化生产技术煤气化生产技术 二、除尘的主要设备 （二）旋风除尘器（二）旋风除尘器 旋风除尘器是工业中应用最为广泛的一种除尘设备，尤 其在高温、高压、高含尘浓度以及强

6、腐蚀性环境等苛刻 的场合。 （三）袋式除尘器（三）袋式除尘器 袋式除尘器是过滤除尘设备中应用最广泛的一类，它是 使含尘气体通过以纤维滤料制成的滤袋，将粉尘分离捕 集下来的高效干式气体净化设备。 煤气化生产技术煤气化生产技术 二、除尘的主要设备 （四）湿法洗涤除尘器（四）湿法洗涤除尘器 湿法洗涤器既可用于除去气体中颗粒物，又可同时脱除 气体中的有害化学组分，用作十分广泛。 煤气化生产技术煤气化生产技术 第三节 一氧化碳的变换 1 2 变换反应变换反应 变换催化剂变换催化剂 3 4 工艺条件工艺条件 工艺流程工艺流程 煤气化生产技术煤气化生产技术 一、变换反应 1变换反应的热效应变换反应的热效应

7、变换的化学反应为 还可进行其他反应 煤气化生产技术煤气化生产技术 一、变换反应 2变换反应的平衡常数变换反应的平衡常数 3平衡含量的计算平衡含量的计算 煤气化生产技术煤气化生产技术 二、变换催化剂 1中（高）温变换催化剂中（高）温变换催化剂 表表5-1 5-1 国内外几种高（中）变催化剂国内外几种高（中）变催化剂 煤气化生产技术煤气化生产技术 二、变换催化剂 续上表续上表 煤气化生产技术煤气化生产技术 二、变换催化剂 过度还原的碳化铁在适当条件下可催化F-T反应的进行， 生成烷烃、烯烃、羧酸类、醛类、酮类和醇类。还原过 程中的主要反应为 煤气化生产技术煤气化生产技术 二、变换催化剂 2低变催化

8、剂低变催化剂 表表5-2 5-2 铜、氧化锌、氧化铝和氧化铬的熔点铜、氧化锌、氧化铝和氧化铬的熔点 物 质CuZnOAl2O3Cr2O3 熔点 / 1083197520452435 煤气化生产技术煤气化生产技术 二、变换催化剂 低变催化剂用H2或CO还原时的反应如下 在还原过程中，催化剂中的添加物一般不被还原，但当 温度高于250时可发生下列反应。 煤气化生产技术煤气化生产技术 二、变换催化剂 3耐硫变换催化剂耐硫变换催化剂 表表5-4 5-4 国内外耐硫变换催化剂国内外耐硫变换催化剂 国别德国丹麦美国中国 型号K8-11SSKCB301B303QQCS-04 化 学 组 成 /% CoO M

9、oO3 K2O Al2O3 其他 1.5 10.0 适量 余量 3.0 10.0 适量 余量 3.0 12.0 适量 余量 加有稀土元 素 25 611 适量 余量 1 813 1.80.3 8.01.0 适量 余量 物 理 性 能 尺寸/mm 颜色 堆密度 /(kg/L) 比表面 /(m2/g) 比孔容 /(ml/g) 410 条 绿 0.75 150 0.5 35 球 墨绿 1.0 79 0.27 310条 黑 0.70 122 0.5 55 条 蓝灰 1.2 1.3 148 0.18 35 球 浅蓝色 0.9 1.1 长812 3.54.5 浅绿 0.750.88 60 0.25 使用温

10、度/280500 200 475 270500 210 500 160 470 煤气化生产技术煤气化生产技术 二、变换催化剂 催化剂中的活性组分在使用中都是以硫化物形式存在， 在CO变换过程中，气体中有大量水蒸气，催化剂中的活 性组分MoS2与水蒸气有一水解反应平衡关系，化学反应 为 煤气化生产技术煤气化生产技术 三、工艺条件 1压力 2温度 3汽气比 煤气化生产技术煤气化生产技术 四、工艺流程 1中（高）变中（高）变-低变串联流程低变串联流程 煤气化生产技术煤气化生产技术 四、工艺流程 2全低变流程全低变流程 煤气化生产技术煤气化生产技术 四、工艺流程 3 3变换工艺的新进展变换工艺的新进展

11、 取消饱和热水塔工艺。 用喷水增湿取代填料的饱和热水塔工艺。 变换兼有机硫转化工艺。 适用于醇生产的低温变换工艺。 煤气化生产技术煤气化生产技术 第四节 脱硫 1 2 煤气脱硫方法分类煤气脱硫方法分类 湿法脱硫湿法脱硫 3 干法脱硫干法脱硫 煤气化生产技术煤气化生产技术 一、煤气脱硫方法分类 脱硫技术分为三大类： 1. 原煤脱硫 2. 煤气脱硫 3. 烟气脱硫 煤气脱硫无论在技术上还是在经济上均优于其他两类。 煤气化生产技术煤气化生产技术 一、煤气脱硫方法分类 煤气化生产技术煤气化生产技术 二、湿法脱硫 将气体中的硫化氢吸收至溶液中，以催化剂作为载氧体， 使其氧化成单质硫，从而达到脱硫的目的。

12、其化学反应 可用下式表示： 煤气化生产技术煤气化生产技术 二、湿法脱硫 1.改良改良ADA法（亦称蒽醌二磺酸钠法）法（亦称蒽醌二磺酸钠法） (1)基本原理基本原理 第一阶段，在pH=8.59.2范围内，在脱硫塔内稀碱液吸 收硫化氢生成硫氢化物。 煤气化生产技术煤气化生产技术 二、湿法脱硫 第二阶段，在液相中，硫氢化物被偏钒酸钠和ADA迅速 氧化成硫，而偏钒酸钠被还原成焦钒酸钠，ADA变为还 原态。 煤气化生产技术煤气化生产技术 二、湿法脱硫 第三阶段，还原态ADA被空气中的氧氧化成氧化态的 ADA，同时生成双氧水。 双氧水氧气化V4+成V5+ 煤气化生产技术煤气化生产技术 二、湿法脱硫 第四阶

13、段，反应（6-16）式中消耗的碳酸钠由反应（6- 22）式生成的氢氧化钠得到了补偿 当气体中含有二氧化碳、氧、氰化氢时，尚有下列副反 应发生： 煤气化生产技术煤气化生产技术 二、湿法脱硫 (2)(2)影响溶液对硫化氢吸收速率的因素影响溶液对硫化氢吸收速率的因素 影响溶液对硫化氢吸收速率的因素主要有：溶液的组成、 吸收温度、吸收压力等。 (3)(3)工艺流程工艺流程 煤气的生产方法不同、原料气的组成不同，设备选型、 操作压力、生产流程上都有所不同。 煤气化生产技术煤气化生产技术 二、湿法脱硫 煤气化生产技术煤气化生产技术 二、湿法脱硫 煤气化生产技术煤气化生产技术 二、湿法脱硫 2.萘醌法脱硫萘

14、醌法脱硫 生产原理生产原理 在吸收塔中，当焦炉煤气与吸收液接触时，煤气中的氨 首先溶解生成氨水， 然后氨水吸收煤气中的硫化氢和氰化氢，生成硫氢化铵 和氰化氨。硫氢化铵在NQ作用下析出硫。 煤气化生产技术煤气化生产技术 二、湿法脱硫 将含有硫氢化铵和氰化铵的吸收液送入再生塔底部，同 时吹入空气，在催化剂的作用下氧化再生。 煤气化生产技术煤气化生产技术 二、湿法脱硫 NQ也进行再生反应，从还原态再生为氧化态。 再生时，还发生生成硫代硫酸铵的副的应： 煤气化生产技术煤气化生产技术 二、湿法脱硫 3 3栲胶法栲胶法 （1）栲胶及其水溶液的性质 （2）栲胶法工艺的特点 （3）脱硫的化学反应原理 （4）主

15、要影响因素及控制条件 （5）栲胶法脱硫的优点 煤气化生产技术煤气化生产技术 二、湿法脱硫 碱性水溶液吸收H2S 五价钒络离子氧化HS-析出硫黄，本身被还原成四价 钒络离子。 煤气化生产技术煤气化生产技术 二、湿法脱硫 醌态栲胶氧化四价钒配合离子，使钒配合离子获得再 生。 空气中的氧气氧化酚态栲胶，使栲胶获得再生，同时 生成H2O2 煤气化生产技术煤气化生产技术 二、湿法脱硫 H2O2氧化四价钒配合离子和HS- 气体中含有CO2、HCN、O2以及因H2O2引起的副反 应与改良ADA法相同。 煤气化生产技术煤气化生产技术 二、湿法脱硫 4湿法脱硫的主要设备湿法脱硫的主要设备 （1）吸收塔 煤气化生

16、产技术煤气化生产技术 二、湿法脱硫 （2）喷射再生槽 煤气化生产技术煤气化生产技术 三、干法脱硫 (一一)氧化铁法氧化铁法 表表5-55-5各种氧化铁脱硫法特点各种氧化铁脱硫法特点 方 法脱硫剂组分使用温度/脱除对象生 成 物 常温脱硫 中温脱硫 中温铁碱 高温脱硫 FeOOH Fe2O3 Fe2O3Na2CO3 ZnFe2O3等 2535 350400 150380 500 H2S、RSH H2S、RSH、COS、 CS2 H2S、RSH、COS、 CS2 H2S FeS2H2O FeS、FeS2 Na2SO4 FeS、ZnS 煤气化生产技术煤气化生产技术 三、干法脱硫 1基本原理基本原理

17、常温下，氧化铁（Fe2O3）与硫化氢发生下列反应： 脱硫后生成的硫化铁，在有氧气存在下氧化析出硫黄， 脱硫剂再生： 煤气化生产技术煤气化生产技术 三、干法脱硫 中温下进行脱硫时，需先还原： 煤气化生产技术煤气化生产技术 三、干法脱硫 2影响脱硫的因素影响脱硫的因素 （1）温度 （2）压力 （3）脱硫剂的粒度 （4）脱硫剂的碱度 （5）脱硫剂的水分含量 （7）气体中氧含量 （8）气体中CO2含量 3氧化铁脱硫剂氧化铁脱硫剂 煤气化生产技术煤气化生产技术 三、干法脱硫 表表5-65-6 脱硫剂的使用条件脱硫剂的使用条件 煤气化生产技术煤气化生产技术 三、干法脱硫 干法脱硫由于设备简单、操作平稳、脱

18、硫精度高，已被 各种原料气的大中小型氮肥厂、甲醇厂、城市煤气厂、 石油化工厂等广泛采用，对天然气、半水煤气、变换气、 碳化气、各种燃料气进行脱硫，都有良好效果。 煤气化生产技术煤气化生产技术 三、干法脱硫 干法脱硫由于设备简单、操作平稳、脱硫精度高，已被 各种原料气的大中小型氮肥厂、甲醇厂、城市煤气厂、 石油化工厂等广泛采用，对天然气、半水煤气、变换气、 碳化气、各种燃料气进行脱硫，都有良好效果。 煤气化生产技术煤气化生产技术 三、干法脱硫 (二）氧化锌法二）氧化锌法 1基本原理基本原理 脱硫过程的化学反应： 2主要影响因素及控制条件主要影响因素及控制条件 煤气化生产技术煤气化生产技术 三、干法脱硫 3工艺流程工艺流程 煤气化生产技术煤气化生产技术 三、干法脱硫 4 4氧化锌脱硫剂类型氧化锌脱硫剂类型 表表5-75-7氧化锌脱硫剂主要