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12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。气流床气化法如K-T法、德士古水煤浆气化法、sh

2、ell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12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M1M2M3M4M5M6M7M8V1V2V3V4V5V6V7V8V9V10V11V13V14V15V16V12空气

3、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

4、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

5、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

6、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12变换反应变换反应变换催化剂变换催化剂34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

7、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

8、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/%CoOMoO3K2OAl2O3其他1.510.0适量余量3.010.0适量余量3.012.0适量余量加有稀土元素25611适量余量18131.80.38.01.0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0.751500.535球墨绿1.0790.27310条黑0.701220.555条蓝灰1.21.31480.1835球浅蓝色0.91.1长8123.54.5浅绿0.7

9、50.88600.25使用温度/280500200475270500210500160470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取消饱和热水塔工艺。用喷水

10、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12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。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

11、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

12、，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

13、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

14、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

15、中温铁碱高温脱硫FeOOHFe2O3Fe2O3Na2CO3ZnFe2O3等2535350400150380500H2S、RSHH2S、RSH、COS、CS2H2S、RSH、COS、CS2H2SFeS2H2OFeS、FeS2Na2SO4FeS、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 （

16、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氧化锌脱硫剂主要型号、技术指标