第五章煤氣凈化(上)

1、煤氣化生產(chǎn)技術(shù)煤氣化生產(chǎn)技術(shù)第五章第五章 煤氣凈化煤氣凈化( (上）上） 煤氣化生產(chǎn)技術(shù)煤氣化生產(chǎn)技術(shù) 煤氣化生產(chǎn)技術(shù)煤氣化生產(chǎn)技術(shù)固體顆粒的清除除塵2一氧化碳的變換3概 述1第五章 煤氣凈化工藝流程4二氧化碳的脫除5典型粗煤氣凈化工藝生產(chǎn)操作6煤氣化生產(chǎn)技術(shù)煤氣化生產(chǎn)技術(shù)第一節(jié) 概述12煤氣中的雜質(zhì)及其危害煤氣中的雜質(zhì)及其危害煤氣中雜質(zhì)的脫除方法煤氣中雜質(zhì)的脫除方法煤氣化生產(chǎn)技術(shù)煤氣化生產(chǎn)技術(shù)一、煤氣中的雜質(zhì)及其危害煤氣的主要成份隨生產(chǎn)方法的不同而有差別，其雜質(zhì)含量和雜質(zhì)成份，因生產(chǎn)方法的區(qū)別而有所不同，但主要是礦塵、各種硫的化合物、煤焦油等。氣流床氣化法如K-T法、德士古水煤漿氣化法、sh

2、ell氣化法等由于采用高溫操作條件，不產(chǎn)生焦油、油和酚。煤氣化生產(chǎn)技術(shù)煤氣化生產(chǎn)技術(shù)二、煤氣中雜質(zhì)的脫除方法 煤氣的凈化包括固體顆粒的清除和氣體雜質(zhì)的凈化，一般分為預(yù)凈化和凈化兩個(gè)階段。 大多數(shù)煤氣的預(yù)凈化方法，包括帶有熱回收的冷卻以及水進(jìn)行洗滌或急冷。合理的流程安排，取決于粗煤氣的溫度以及可冷凝副產(chǎn)物在氣體中的含量。煤氣化生產(chǎn)技術(shù)煤氣化生產(chǎn)技術(shù)第二節(jié) 固體顆粒的清除除塵12除塵的原理及方法除塵的原理及方法除塵的主要設(shè)備除塵的主要設(shè)備煤氣化生產(chǎn)技術(shù)煤氣化生產(chǎn)技術(shù)一、除塵的原理及方法M1M2M3M4M5M6M7M8V1V2V3V4V5V6V7V8V9V10V11V13V14V15V16V12空氣

3、氧氣煤低壓蒸汽高壓蒸汽煤氣泥漿灰圖5-1 K-T煤氣化法工藝流程M1-原料煤料倉；M2-原煤給料機(jī)；M3-球磨機(jī)；M4-熱氣體發(fā)生器；M5-旋風(fēng)分離器；M6-粉煤料倉；M7-風(fēng)機(jī)；M8-電除塵器；V1-粉煤料斗系統(tǒng)；V2-螺旋給料機(jī)；V3-氣化爐；V4-廢熱鍋爐；V5-出灰機(jī)；V6-冷卻洗滌塔；V7-泰生洗滌機(jī)；V8-最終冷卻器；V9-氣封槽；V10-煤氣鼓風(fēng)機(jī)；V11-洗滌水沉降槽；V12-氧氣鼓風(fēng)機(jī)；V13-洗滌泵；V14-洗滌水冷卻塔；V15-洗滌水泵；V16-泥漿泵；煤氣化生產(chǎn)技術(shù)煤氣化生產(chǎn)技術(shù)一、除塵的原理及方法煤氣化生產(chǎn)技術(shù)煤氣化生產(chǎn)技術(shù)一、除塵的原理及方法煤氣重質(zhì)焦油去氣化爐激冷

4、器廢熱鍋爐間冷器間冷器焦油、油、水洗滌塔輕油去脫硫洗油去分離圖5-3 典型魯奇凈化流程示意圖煤氣化生產(chǎn)技術(shù)煤氣化生產(chǎn)技術(shù)二、除塵的主要設(shè)備（一）電除塵器（一）電除塵器電除塵器可分為干式和濕式兩種，如圖5-4所示為濕式電除塵器的結(jié)構(gòu)。煤氣化生產(chǎn)技術(shù)煤氣化生產(chǎn)技術(shù)二、除塵的主要設(shè)備如圖5-5所示為電除塵過程的示意圖，因電離產(chǎn)生的正離子向電暈極前進(jìn)，與電暈極碰撞并被吸收，同時(shí)碰撞能量還會(huì)使電子從電暈極表面重新飛出。電子電荷放電暈極收塵電極帶有電荷的電場(chǎng)線（a）(b)電場(chǎng)線電暈極二次氣體運(yùn)動(dòng)（電子風(fēng)）未凈化氣體流經(jīng)除塵器通道（c)圖5-5電除塵過程的示意圖（a）管式電除塵器中的電場(chǎng)線；（b）板式電除塵

5、器中的電場(chǎng)線；（c)粉塵荷電在電場(chǎng)中沿電場(chǎng)線移向收塵電極的情況電荷（-）中性氣體分子離子化的氣體分子（-）正的氣體離子塵粒收塵電極收集的塵粒帶電的塵粒煤氣化生產(chǎn)技術(shù)煤氣化生產(chǎn)技術(shù)二、除塵的主要設(shè)備（二）旋風(fēng)除塵器（二）旋風(fēng)除塵器旋風(fēng)除塵器是工業(yè)中應(yīng)用最為廣泛的一種除塵設(shè)備，尤其在高溫、高壓、高含塵濃度以及強(qiáng)腐蝕性環(huán)境等苛刻的場(chǎng)合。（三）袋式除塵器（三）袋式除塵器袋式除塵器是過濾除塵設(shè)備中應(yīng)用最廣泛的一類，它是使含塵氣體通過以纖維濾料制成的濾袋，將粉塵分離捕集下來的高效干式氣體凈化設(shè)備。煤氣化生產(chǎn)技術(shù)煤氣化生產(chǎn)技術(shù)二、除塵的主要設(shè)備（四）濕法洗滌除塵器（四）濕法洗滌除塵器濕法洗滌器既可用于除去氣

6、體中顆粒物，又可同時(shí)脫除氣體中的有害化學(xué)組分，用作十分廣泛。煤氣化生產(chǎn)技術(shù)煤氣化生產(chǎn)技術(shù)第三節(jié) 一氧化碳的變換12變換反應(yīng)變換反應(yīng)變換催化劑變換催化劑34工藝條件工藝條件工藝流程工藝流程煤氣化生產(chǎn)技術(shù)煤氣化生產(chǎn)技術(shù)一、變換反應(yīng) 1變換反應(yīng)的熱效應(yīng)變換反應(yīng)的熱效應(yīng)變換的化學(xué)反應(yīng)為還可進(jìn)行其他反應(yīng)煤氣化生產(chǎn)技術(shù)煤氣化生產(chǎn)技術(shù)一、變換反應(yīng) 2變換反應(yīng)的平衡常數(shù)變換反應(yīng)的平衡常數(shù)3平衡含量的計(jì)算平衡含量的計(jì)算煤氣化生產(chǎn)技術(shù)煤氣化生產(chǎn)技術(shù)二、變換催化劑1中（高）溫變換催化劑中（高）溫變換催化劑表表5-1 5-1 國內(nèi)外幾種高（中）變催化劑國內(nèi)外幾種高（中）變催化劑煤氣化生產(chǎn)技術(shù)煤氣化生產(chǎn)技術(shù)二、變換催化

7、劑續(xù)上表續(xù)上表煤氣化生產(chǎn)技術(shù)煤氣化生產(chǎn)技術(shù)二、變換催化劑過度還原的碳化鐵在適當(dāng)條件下可催化F-T反應(yīng)的進(jìn)行，生成烷烴、烯烴、羧酸類、醛類、酮類和醇類。還原過程中的主要反應(yīng)為煤氣化生產(chǎn)技術(shù)煤氣化生產(chǎn)技術(shù)二、變換催化劑2低變催化劑低變催化劑表表5-2 5-2 銅、氧化鋅、氧化鋁和氧化鉻的熔點(diǎn)銅、氧化鋅、氧化鋁和氧化鉻的熔點(diǎn)物 質(zhì)CuZnOAl2O3Cr2O3熔點(diǎn)/1083197520452435煤氣化生產(chǎn)技術(shù)煤氣化生產(chǎn)技術(shù)二、變換催化劑低變催化劑用H2或CO還原時(shí)的反應(yīng)如下在還原過程中，催化劑中的添加物一般不被還原，但當(dāng)溫度高于250時(shí)可發(fā)生下列反應(yīng)。煤氣化生產(chǎn)技術(shù)煤氣化生產(chǎn)技術(shù)二、變換催化劑3耐

8、硫變換催化劑耐硫變換催化劑表表5-4 5-4 國內(nèi)外耐硫變換催化劑國內(nèi)外耐硫變換催化劑國別德國丹麥美國中國型號(hào)K8-11SSKCB301B303QQCS-04化學(xué)組成/%CoOMoO3K2OAl2O3其他1.510.0適量余量3.010.0適量余量3.012.0適量余量加有稀土元素25611適量余量18131.80.38.01.0適量余量物理性能尺寸/mm顏色堆密度/(kg/L)比表面/(m2/g)比孔容/(ml/g)410條綠0.751500.535球墨綠1.0790.27310條黑0.701220.555條藍(lán)灰1.21.31480.1835球淺藍(lán)色0.91.1長(zhǎng)8123.54.5淺綠0.7

9、50.88600.25使用溫度/280500200475270500210500160470煤氣化生產(chǎn)技術(shù)煤氣化生產(chǎn)技術(shù)二、變換催化劑催化劑中的活性組分在使用中都是以硫化物形式存在，在CO變換過程中，氣體中有大量水蒸氣，催化劑中的活性組分MoS2與水蒸氣有一水解反應(yīng)平衡關(guān)系，化學(xué)反應(yīng)為煤氣化生產(chǎn)技術(shù)煤氣化生產(chǎn)技術(shù)三、工藝條件1壓力2溫度3汽氣比煤氣化生產(chǎn)技術(shù)煤氣化生產(chǎn)技術(shù)四、工藝流程1中（高）變中（高）變-低變串聯(lián)流程低變串聯(lián)流程煤氣化生產(chǎn)技術(shù)煤氣化生產(chǎn)技術(shù)四、工藝流程2全低變流程全低變流程煤氣化生產(chǎn)技術(shù)煤氣化生產(chǎn)技術(shù)四、工藝流程3 3變換工藝的新進(jìn)展變換工藝的新進(jìn)展取消飽和熱水塔工藝。用噴水

10、增濕取代填料的飽和熱水塔工藝。變換兼有機(jī)硫轉(zhuǎn)化工藝。適用于醇生產(chǎn)的低溫變換工藝。煤氣化生產(chǎn)技術(shù)煤氣化生產(chǎn)技術(shù)第四節(jié) 脫硫12煤氣脫硫方法分類煤氣脫硫方法分類濕法脫硫濕法脫硫3干法脫硫干法脫硫煤氣化生產(chǎn)技術(shù)煤氣化生產(chǎn)技術(shù)一、煤氣脫硫方法分類脫硫技術(shù)分為三大類：1. 原煤脫硫2. 煤氣脫硫3. 煙氣脫硫煤氣脫硫無論在技術(shù)上還是在經(jīng)濟(jì)上均優(yōu)于其他兩類。煤氣化生產(chǎn)技術(shù)煤氣化生產(chǎn)技術(shù)一、煤氣脫硫方法分類煤氣化生產(chǎn)技術(shù)煤氣化生產(chǎn)技術(shù)二、濕法脫硫?qū)怏w中的硫化氫吸收至溶液中，以催化劑作為載氧體，使其氧化成單質(zhì)硫，從而達(dá)到脫硫的目的。其化學(xué)反應(yīng)可用下式表示：煤氣化生產(chǎn)技術(shù)煤氣化生產(chǎn)技術(shù)二、濕法脫硫1.改良改良

11、ADA法（亦稱蒽醌二磺酸鈉法）法（亦稱蒽醌二磺酸鈉法）(1)基本原理基本原理 第一階段，在pH=8.59.2范圍內(nèi)，在脫硫塔內(nèi)稀堿液吸收硫化氫生成硫氫化物。煤氣化生產(chǎn)技術(shù)煤氣化生產(chǎn)技術(shù)二、濕法脫硫第二階段，在液相中，硫氫化物被偏釩酸鈉和ADA迅速氧化成硫，而偏釩酸鈉被還原成焦釩酸鈉，ADA變?yōu)檫€原態(tài)。煤氣化生產(chǎn)技術(shù)煤氣化生產(chǎn)技術(shù)二、濕法脫硫第三階段，還原態(tài)ADA被空氣中的氧氧化成氧化態(tài)的ADA，同時(shí)生成雙氧水。雙氧水氧氣化V4+成V5+煤氣化生產(chǎn)技術(shù)煤氣化生產(chǎn)技術(shù)二、濕法脫硫第四階段，反應(yīng)（6-16）式中消耗的碳酸鈉由反應(yīng)（6-22）式生成的氫氧化鈉得到了補(bǔ)償當(dāng)氣體中含有二氧化碳、氧、氰化氫時(shí)

12、，尚有下列副反應(yīng)發(fā)生：煤氣化生產(chǎn)技術(shù)煤氣化生產(chǎn)技術(shù)二、濕法脫硫(2)(2)影響溶液對(duì)硫化氫吸收速率的因素影響溶液對(duì)硫化氫吸收速率的因素 影響溶液對(duì)硫化氫吸收速率的因素主要有：溶液的組成、吸收溫度、吸收壓力等。(3)(3)工藝流程工藝流程 煤氣的生產(chǎn)方法不同、原料氣的組成不同，設(shè)備選型、操作壓力、生產(chǎn)流程上都有所不同。煤氣化生產(chǎn)技術(shù)煤氣化生產(chǎn)技術(shù)二、濕法脫硫煤氣化生產(chǎn)技術(shù)煤氣化生產(chǎn)技術(shù)二、濕法脫硫煤氣化生產(chǎn)技術(shù)煤氣化生產(chǎn)技術(shù)二、濕法脫硫2.萘醌法脫硫萘醌法脫硫生產(chǎn)原理生產(chǎn)原理 在吸收塔中，當(dāng)焦?fàn)t煤氣與吸收液接觸時(shí)，煤氣中的氨首先溶解生成氨水，然后氨水吸收煤氣中的硫化氫和氰化氫，生成硫氫化銨和氰化

13、氨。硫氫化銨在NQ作用下析出硫。煤氣化生產(chǎn)技術(shù)煤氣化生產(chǎn)技術(shù)二、濕法脫硫?qū)⒑辛驓浠@和氰化銨的吸收液送入再生塔底部，同時(shí)吹入空氣，在催化劑的作用下氧化再生。煤氣化生產(chǎn)技術(shù)煤氣化生產(chǎn)技術(shù)二、濕法脫硫NQ也進(jìn)行再生反應(yīng)，從還原態(tài)再生為氧化態(tài)。再生時(shí)，還發(fā)生生成硫代硫酸銨的副的應(yīng)：煤氣化生產(chǎn)技術(shù)煤氣化生產(chǎn)技術(shù)二、濕法脫硫3 3栲膠法栲膠法（1）栲膠及其水溶液的性質(zhì)（2）栲膠法工藝的特點(diǎn)（3）脫硫的化學(xué)反應(yīng)原理（4）主要影響因素及控制條件（5）栲膠法脫硫的優(yōu)點(diǎn)煤氣化生產(chǎn)技術(shù)煤氣化生產(chǎn)技術(shù)二、濕法脫硫堿性水溶液吸收H2S五價(jià)釩絡(luò)離子氧化HS-析出硫黃，本身被還原成四價(jià)釩絡(luò)離子。煤氣化生產(chǎn)技術(shù)煤氣化生產(chǎn)

14、技術(shù)二、濕法脫硫醌態(tài)栲膠氧化四價(jià)釩配合離子，使釩配合離子獲得再生?？諝庵械难鯕庋趸討B(tài)栲膠，使栲膠獲得再生，同時(shí)生成H2O2煤氣化生產(chǎn)技術(shù)煤氣化生產(chǎn)技術(shù)二、濕法脫硫H2O2氧化四價(jià)釩配合離子和HS-氣體中含有CO2、HCN、O2以及因H2O2引起的副反應(yīng)與改良ADA法相同。煤氣化生產(chǎn)技術(shù)煤氣化生產(chǎn)技術(shù)二、濕法脫硫4濕法脫硫的主要設(shè)備濕法脫硫的主要設(shè)備（1）吸收塔煤氣化生產(chǎn)技術(shù)煤氣化生產(chǎn)技術(shù)二、濕法脫硫（2）噴射再生槽煤氣化生產(chǎn)技術(shù)煤氣化生產(chǎn)技術(shù)三、干法脫硫(一一)氧化鐵法氧化鐵法表表5-55-5各種氧化鐵脫硫法特點(diǎn)各種氧化鐵脫硫法特點(diǎn)方 法脫硫劑組分使用溫度/脫除對(duì)象生 成 物常溫脫硫中溫脫硫

15、中溫鐵堿高溫脫硫FeOOHFe2O3Fe2O3Na2CO3ZnFe2O3等2535350400150380500H2S、RSHH2S、RSH、COS、CS2H2S、RSH、COS、CS2H2SFeS2H2OFeS、FeS2Na2SO4FeS、ZnS煤氣化生產(chǎn)技術(shù)煤氣化生產(chǎn)技術(shù)三、干法脫硫1基本原理基本原理常溫下，氧化鐵（Fe2O3）與硫化氫發(fā)生下列反應(yīng)：脫硫后生成的硫化鐵，在有氧氣存在下氧化析出硫黃，脫硫劑再生：煤氣化生產(chǎn)技術(shù)煤氣化生產(chǎn)技術(shù)三、干法脫硫中溫下進(jìn)行脫硫時(shí)，需先還原：煤氣化生產(chǎn)技術(shù)煤氣化生產(chǎn)技術(shù)三、干法脫硫2影響脫硫的因素影響脫硫的因素（1）溫度 （2）壓力 （3）脫硫劑的粒度 （

16、4）脫硫劑的堿度 （5）脫硫劑的水分含量 （7）氣體中氧含量（8）氣體中CO2含量 3氧化鐵脫硫劑氧化鐵脫硫劑煤氣化生產(chǎn)技術(shù)煤氣化生產(chǎn)技術(shù)三、干法脫硫表表5-65-6 脫硫劑的使用條件脫硫劑的使用條件煤氣化生產(chǎn)技術(shù)煤氣化生產(chǎn)技術(shù)三、干法脫硫干法脫硫由于設(shè)備簡(jiǎn)單、操作平穩(wěn)、脫硫精度高，已被各種原料氣的大中小型氮肥廠、甲醇廠、城市煤氣廠、石油化工廠等廣泛采用，對(duì)天然氣、半水煤氣、變換氣、碳化氣、各種燃料氣進(jìn)行脫硫，都有良好效果。煤氣化生產(chǎn)技術(shù)煤氣化生產(chǎn)技術(shù)三、干法脫硫干法脫硫由于設(shè)備簡(jiǎn)單、操作平穩(wěn)、脫硫精度高，已被各種原料氣的大中小型氮肥廠、甲醇廠、城市煤氣廠、石油化工廠等廣泛采用，對(duì)天然氣、半水煤氣、變換氣、碳化氣、各種燃料氣進(jìn)行脫硫，都有良好效果。煤氣化生產(chǎn)技術(shù)煤氣化生產(chǎn)技術(shù)三、干法脫硫(二）氧化鋅法二）氧化鋅法1基本原理基本原理脫硫過程的化學(xué)反應(yīng)：2主要影響因素及控制條件主要影響因素及控制條件煤氣化生產(chǎn)技術(shù)煤氣化生產(chǎn)技術(shù)三、干法脫硫3工藝流程工藝流程煤氣化生產(chǎn)技術(shù)煤氣化生產(chǎn)技術(shù)三、干法脫硫4 4氧化鋅脫硫劑類型氧化鋅脫硫劑類型表表5-75-7氧化鋅脫硫劑主要型號(hào)、技術(shù)指標(biāo)