第五章煤气净化(上)

第五章煤气净化(上）

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第一节概述12煤气中的杂质及其危害煤气中杂质的脱除方法一、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、shell气化法等由于采用高温操作条件，不产生焦油、油和酚。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。第二节固体颗粒的清除——除尘12除尘的原理及方法除尘的主要设备一、除尘的原理及方法一、除尘的原理及方法一、除尘的原理及方法二、除尘的主要设备（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。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。二、除尘的主要设备（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。二、除尘的主要设备（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。第三节一氧化碳的变换12变换反应变换催化剂34工艺条件工艺流程一、变换反应1．变换反应的热效应变换的化学反应为还可进行其他反应一、变换反应2．变换反应的平衡常数3．平衡含量的计算二、变换催化剂1．中（高）温变换催化剂表5-1国内外几种高（中）变催化剂二、变换催化剂续上表二、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二、变换催化剂2．低变催化剂表5-2铜、氧化锌、氧化铝和氧化铬的熔点物

质CuZnOAl2O3Cr2O3熔点/℃1083197520452435二、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。二、变换催化剂3．耐硫变换催化剂表5-4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～1.5～10.0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2～56～11适量余量－＞18～131.8±0.38.0±1.0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)Φ4×10条绿0.751500.5Φ3×5球墨绿1.0790.27Φ3×10条黑0.701220.5Φ5×5条蓝灰1.2～1.31480.18Φ3～5球浅蓝色0.9～1.1长8～12Φ3.5～4.5浅绿0.75～0.88≥600.25使用温度/℃280～500200～475270～500210～500160～470二、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，化学反应为三、工艺条件1．压力2．温度3．汽气比四、工艺流程1．中（高）变-低变串联流程四、工艺流程2．全低变流程四、工艺流程3．变换工艺的新进展①取消饱和热水塔工艺。②用喷水增湿取代填料的饱和热水塔工艺。③变换兼有机硫转化工艺。④适用于醇生产的低温变换工艺。第四节脱硫12煤气脱硫方法分类湿法脱硫3干法脱硫一、煤气脱硫方法分类脱硫技术分为三大类：原煤脱硫煤气脱硫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。一、煤气脱硫方法分类二、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：二、湿法脱硫1.改良ADA法（亦称蒽醌二磺酸钠法）(1)基本原理第一阶段，在pH=8.5~9.2范围内，在脱硫塔内稀碱液吸收硫化氢生成硫氢化物。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。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+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，尚有下列副反应发生：二、湿法脱硫(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主要有：溶液的组成、吸收温度、吸收压力等。(3)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。二、湿法脱硫二、湿法脱硫二、湿法脱硫2.萘醌法脱硫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。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。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：二、湿法脱硫3．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）栲胶法脱硫的优点二、湿法脱硫①碱性水溶液吸收H2S②五价钒络离子氧化HS-析出硫黄，本身被还原成四价钒络离子。二、湿法脱硫③醌态栲胶氧化四价钒配合离子，使钒配合离子获得再生。④空气中的氧气氧化酚态栲胶，使栲胶获得再生，同时生成H2O2二、湿法脱硫⑤H2O2氧化四价钒配合离子和HS-⑥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。二、湿法脱硫4．湿法脱硫的主要设备（1）吸收塔二、湿法脱硫（2）喷射再生槽三、干法脱硫(一)氧化铁法表5-5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FeOOHFe2O3Fe2O3·Na2CO3ZnFe2O3等25~35350~400150~380＞500H2S、RSHH2S、RSH、COS、CS2H2S、RSH、COS、CS2H2SFeS2·H2OFeS、FeS2Na2SO4FeS、ZnS三、干法脱硫1．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：三、干法脱硫中温下进行脱硫时，需先还原：三、干法脱硫2．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．氧化铁脱硫剂三、干法脱硫表5-6 脱硫剂的使用条件三、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。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。三、干法脱硫(二）氧化锌法1．基本原理脱硫过程的化学