煤炭氣化技術(shù)課件

第五章煤氣凈化技術(shù)第五章煤氣凈化技術(shù)第一節(jié)概述一、煤氣中的雜質(zhì)和危害1、粗煤氣的成分①H2、CO、CO2；由于生產(chǎn)目的不同，通常需要變換和脫碳處理。②CH4、N2；對生產(chǎn)過程幾乎沒有影響，一般不考慮脫除。③灰塵、硫化物、煤焦油的蒸氣、NH3和HCN等。雜質(zhì)成分，在各種應(yīng)用中必須考慮脫除。第一節(jié)概述一、煤氣中的雜質(zhì)和危害1、粗煤氣的成分①第一節(jié)概述一、煤氣中的雜質(zhì)和危害2、雜質(zhì)的危害固體雜質(zhì)會堵塞管道、設(shè)備等，從而造成系統(tǒng)阻力增大，甚至使整個生產(chǎn)無法進(jìn)行。硫化氫及其燃燒產(chǎn)物(SO2)會造成大氣污染，還會造成人體中毒，在空氣中含有0.1%的硫化氫就能致人死命。硫化物的存在還會腐蝕管道和設(shè)備，而且給后工序的生產(chǎn)帶來危害，如造成催化劑中毒、使產(chǎn)品成分不純或色澤較差等。

第一節(jié)概述一、煤氣中的雜質(zhì)和危害2、雜質(zhì)的危害固體雜第一節(jié)概述二、煤氣雜質(zhì)的脫除方法1、煤氣除塵煤氣除塵①機(jī)械力分離②電分離③過濾分離④洗滌分離重力：重力沉降室（如煤氣柜）離心力：旋風(fēng)分離器電除塵器：干式電除塵器濕式電除塵器袋式過濾器文氏洗滌器、水膜除塵器、洗滌塔第一節(jié)概述二、煤氣雜質(zhì)的脫除方法1、煤氣除塵煤氣除塵第一節(jié)概述二、煤氣雜質(zhì)的脫除方法2、煤焦油等雜質(zhì)的脫除對煤氣中的煤焦油氣、鹵化物、堿金屬的化合物、砷化物、NH3和HCN等有害物質(zhì)，目前的脫除方法主要為濕法洗滌，所用的設(shè)備和灰塵洗滌一樣。雖然也開發(fā)了其他干法凈化技術(shù)，但仍處在研究、發(fā)展階段。第一節(jié)概述二、煤氣雜質(zhì)的脫除方法2、煤焦油等雜質(zhì)的脫除第一節(jié)概述二、煤氣雜質(zhì)的脫除方法3、煤氣脫硫脫硫技術(shù)原煤脫硫煤氣脫硫煙氣脫硫活性炭法離子變換樹脂法加氫轉(zhuǎn)化法氧化鐵法氧化錳法氧化鋅法水解轉(zhuǎn)化法分子篩法干法濕法物理吸收法化學(xué)吸收法物理化學(xué)吸收法改良ADA法、栲膠法濕式氧化法中和法第一節(jié)概述二、煤氣雜質(zhì)的脫除方法3、煤氣脫硫脫硫技術(shù)第一節(jié)概述二、煤氣雜質(zhì)的脫除方法4、CO的變換催化劑高、中溫變換催化劑低溫變換催化劑寬溫變換催化劑Fe-Cr系Cu-Zn系Co-Mo系350~550℃180~280℃180~500℃CO+H2OH2+CO2催化劑第一節(jié)概述二、煤氣雜質(zhì)的脫除方法4、CO的變換催化劑第一節(jié)概述二、煤氣雜質(zhì)的脫除方法5、CO2的脫除

CO2的脫除工藝很多，分類和硫化物的分類相似。目前新型煤化工項目采用的多為能同時除去硫化物和CO2的低溫甲醇洗、NHD和MDEA法。原理：－30℃~－70℃的甲醇作為吸收劑，利用甲醇在低溫下對酸性氣體溶解度較大的物理特性，脫除原料氣中的酸性氣體。方法一步法：兩步法：變換脫除H2S脫除CO2和H2S變換脫除CO2第一節(jié)概述二、煤氣雜質(zhì)的脫除方法5、CO2的脫除第二節(jié)煤氣脫硫

煤氣中硫的主要存在形式有哪些？

思考無機(jī)物：H2S有機(jī)物：COS、CS2等對脫硫劑的基本要求：1、能夠脫除煤氣中的H2S；2、能夠再生第二節(jié)煤氣脫硫煤氣中硫的主要存在形式思第二節(jié)煤氣脫硫一、干法脫硫1、氧化鐵法脫硫原理Fe2O3·H2O+3H2SFe2S3·H2O

+3H2OFe2O3·H2O

+3H2S2FeS+4H2O+S①脫硫反應(yīng)脫硫劑呈堿性時脫硫劑呈酸性或中性時②再生反應(yīng)Fe2S3

·H2O

+1.5O2Fe2O3·H2O

+3S2FeS

+1.5O2+H2OFe2O3·H2O

+2S再生反應(yīng)速度快，再生較徹底常溫下很難進(jìn)行，不僅反應(yīng)速度慢，再生也不完全氧化鐵法第二節(jié)煤氣脫硫一、干法脫硫1、氧化鐵法脫硫原理Fe2第二節(jié)煤氣脫硫一、干法脫硫2、影響脫硫的因素氧化鐵法①溫度：20~40℃②壓力：常壓③脫硫劑水分：25%~35%④脫硫劑堿度：PH=8~9⑤脫硫劑粒度：φ3~6mm第二節(jié)煤氣脫硫一、干法脫硫2、影響脫硫的因素氧化鐵法第二節(jié)煤氣脫硫一、干法脫硫1、基本原理活性炭法在一般條件下，該反應(yīng)速度較慢。而活性炭對這一反應(yīng)具有良好的催化作用，并兼有吸附作用。硫化氫及氧在活性炭表面的反應(yīng)分兩步進(jìn)行。第一步：活性炭表面化學(xué)吸附氧，形成作為催化中心的表面氧化物；第二步：氣體中的硫化氫分子碰撞活性炭表面，與化學(xué)吸附的氧發(fā)生反應(yīng)，生成的硫磺分子沉積在活性炭的孔隙中。①脫硫反應(yīng)第二節(jié)煤氣脫硫一、干法脫硫1、基本原理活性炭法在一般第二節(jié)煤氣脫硫一、干法脫硫1、基本原理活性炭法②活性炭的再生此法再生徹底，副產(chǎn)品硫磺純度高（f≥99％)。缺點是設(shè)備龐大，操作復(fù)雜，并且污染環(huán)境。目前出現(xiàn)了一些新的再生方法幾種。主要有以下幾種。活性炭再生方法較多，較早的方法是利用S2-與堿易生成多硫根離子的性質(zhì)，以硫化銨溶液把活性炭中的硫萃取出來，反應(yīng)式為：SnNHSnSNH2424)()1()(???-+第二節(jié)煤氣脫硫一、干法脫硫1、基本原理活性炭法②活第二節(jié)煤氣脫硫一、干法脫硫1、基本原理活性炭法②活性炭的再生①用加熱氨氣通入活性炭吸附器，從活性炭吸附器再生出來的硫在120～150℃變?yōu)橐簯B(tài)硫放出，氮氣再循環(huán)使用。②用過熱蒸汽通入活性炭吸附器，把再生出來的硫經(jīng)冷凝后與水分離。③用有機(jī)溶劑再生。再生方法第二節(jié)煤氣脫硫一、干法脫硫1、基本原理活性炭法②活第二節(jié)煤氣脫硫第二節(jié)煤氣脫硫第二節(jié)煤氣脫硫一、干法脫硫2、影響脫硫的主要因素及控制條件活性炭法①活性炭的質(zhì)量

②氧的含量③相對濕度

④脫硫溫度

⑤煤焦油及不飽和烴

硫容量和強(qiáng)度32~54℃會降低硫容量及脫硫效率提高脫硫效率第二節(jié)煤氣脫硫一、干法脫硫2、影響脫硫的主要因素及控制條第二節(jié)煤氣脫硫二、濕法脫硫改良ADA法ADA蒽醌二磺酸鈉2,6-蒽醌二磺酸鈉2,7-蒽醌二磺酸鈉第二節(jié)煤氣脫硫二、濕法脫硫改良ADA法ADA蒽醌二磺酸鈉第二節(jié)煤氣脫硫二、濕法脫硫改良ADA法（一）生產(chǎn)過程原理1、脫硫吸收液ADA法：Na2CO3溶液，2,6-和2,7-蒽醌二磺酸鈉溶液。改良ADA法：加入偏釩酸鈉和酒石酸鉀鈉。(NaVO3)(NaKC4H4O6)？作用第二節(jié)煤氣脫硫二、濕法脫硫改良ADA法（一）生產(chǎn)過程原理第二節(jié)煤氣脫硫二、濕法脫硫改良ADA法2、原理脫硫塔：①煤氣中的硫化氫被堿液吸收生成NaHS；②NaHS被偏釩酸鈉氧化生成單質(zhì)硫，偏釩酸鈉生成焦釩酸鈉③焦釩酸鈉被醌態(tài)ADA氧化再生成偏釩酸鈉，醌態(tài)ADA生成還原性的酚態(tài)ADA；④酚態(tài)ADA被O2氧化再生成醌態(tài)ADA。再生塔：第二節(jié)煤氣脫硫二、濕法脫硫改良ADA法2、原理脫硫塔第二節(jié)煤氣脫硫二、濕法脫硫改良ADA法偏釩酸鈉作用：酒石酸鉀鈉作用：生成的NaHS可被偏釩酸鈉迅速氧化轉(zhuǎn)變?yōu)樵亓蛭龀?。煤氣中H2S含量高時，生成的NaHS偏多，與溶液中的釩離子作用會形成“釩-氧-硫”黑色配合物沉淀，使吸收液中的釩含量降低，酒石酸鉀鈉與釩離子可形成可溶性配合物，防止釩配合物沉淀。3、副反應(yīng)硫氰酸鈉(NaCNS)和硫代硫酸鈉(Na2S2O3)的生成第二節(jié)煤氣脫硫二、濕法脫硫改良ADA法偏釩酸鈉作用：酒石第二節(jié)煤氣脫硫二、濕法脫硫改良ADA法（二）改良ADA法脫硫工藝流程

液沫分離器吸收塔循環(huán)槽再生塔空氣硫泡沫槽真空過濾機(jī)熔硫釜硫磺產(chǎn)品

去Na2S2O3和NaCNS工段煤氣

煤氣

堿液槽冷卻

第二節(jié)煤氣脫硫二、濕法脫硫改良ADA法（二）改良ADA法第二節(jié)煤氣脫硫二、濕法脫硫改良ADA法（三）工藝操作要點

1、脫硫液溫度

2、脫硫液PH值3、煤氣入塔溫度

4、操作壓力

40~45℃常壓~68MPa比脫硫液溫度低3~5℃8.5~9.5第二節(jié)煤氣脫硫二、濕法脫硫改良ADA法（三）工藝操作要點第二節(jié)煤氣脫硫二、濕法脫硫栲膠法改良ADA脫硫方法在操作中易發(fā)生堵塞，而且ADA藥品價格十分昂貴。用栲膠取代ADA的栲膠法脫硫，則克服了這兩項缺點。1、栲膠主要成分：結(jié)構(gòu)：單寧（鞣酸類物質(zhì)C34H28O21）酚式結(jié)構(gòu)或醌式結(jié)構(gòu)的多羥基化合物①栲膠來自含單寧的樹皮(如栲樹、落葉松)、根和莖(如堅本、栗木)、葉(如漆樹)和果殼。栲膠的主要成分為單寧，約占66％。栲膠可以無限制地溶于水中，直到最后成為糊狀。溫度升高，溶解度增大。②栲膠水溶液在空氣中易被氧化。單寧中較活潑的羥基易被空氣中的氧氧化，生成醌態(tài)結(jié)構(gòu)物。因單寧具有與ADA類似的氧化還原性質(zhì)，故栲膠法原理與改良ADA法相似，可以把改良ADA脫硫工藝改成栲膠法。第二節(jié)煤氣脫硫二、濕法脫硫栲膠法改良AD第二節(jié)煤氣脫硫二、濕法脫硫栲膠法2、栲膠法脫硫劑Na2CO3、栲膠、NaVO3配制脫硫液之前，用NaOH對栲膠水溶液進(jìn)行預(yù)處理，使酚態(tài)結(jié)構(gòu)氧化成醌態(tài)結(jié)構(gòu)。③單寧能與多種金屬離子(如釩、鉻、鋁等)形成水溶性配合物。3、栲膠法脫硫原理與改良ADA法相似第二節(jié)煤氣脫硫二、濕法脫硫栲膠法2、栲膠法脫硫劑Na2C第二節(jié)煤氣脫硫二、濕法脫硫栲膠法4、栲膠法脫硫的特點①栲膠法具有改良ADA法的幾乎所有優(yōu)點。②栲膠既是氧化劑又是釩的絡(luò)合劑，脫硫劑組成比改良ADA法簡單。

③我國栲膠資源豐富、價廉易得，因而脫硫裝置運行費用比改良ADA法少。④栲膠法脫硫沒有硫磺堵塔問題。⑤栲膠需要一個復(fù)雜的預(yù)處理過程才能添加到系統(tǒng)中去，否則會造成溶液嚴(yán)重發(fā)泡而使生產(chǎn)無法正常進(jìn)行。但近年來研制出的新產(chǎn)品P型和V型栲膠，可以直接加入系統(tǒng)。第二節(jié)煤氣脫硫二、濕法脫硫栲膠法4、栲膠法脫硫的特點①感謝觀賞感謝觀賞第五章煤氣凈化技術(shù)第五章煤氣凈化技術(shù)第一節(jié)概述一、煤氣中的雜質(zhì)和危害1、粗煤氣的成分①H2、CO、CO2；由于生產(chǎn)目的不同，通常需要變換和脫碳處理。②CH4、N2；對生產(chǎn)過程幾乎沒有影響，一般不考慮脫除。③灰塵、硫化物、煤焦油的蒸氣、NH3和HCN等。雜質(zhì)成分，在各種應(yīng)用中必須考慮脫除。第一節(jié)概述一、煤氣中的雜質(zhì)和危害1、粗煤氣的成分①第一節(jié)概述一、煤氣中的雜質(zhì)和危害2、雜質(zhì)的危害固體雜質(zhì)會堵塞管道、設(shè)備等，從而造成系統(tǒng)阻力增大，甚至使整個生產(chǎn)無法進(jìn)行。硫化氫及其燃燒產(chǎn)物(SO2)會造成大氣污染，還會造成人體中毒，在空氣中含有0.1%的硫化氫就能致人死命。硫化物的存在還會腐蝕管道和設(shè)備，而且給后工序的生產(chǎn)帶來危害，如造成催化劑中毒、使產(chǎn)品成分不純或色澤較差等。

第一節(jié)概述一、煤氣中的雜質(zhì)和危害2、雜質(zhì)的危害固體雜第一節(jié)概述二、煤氣雜質(zhì)的脫除方法1、煤氣除塵煤氣除塵①機(jī)械力分離②電分離③過濾分離④洗滌分離重力：重力沉降室（如煤氣柜）離心力：旋風(fēng)分離器電除塵器：干式電除塵器濕式電除塵器袋式過濾器文氏洗滌器、水膜除塵器、洗滌塔第一節(jié)概述二、煤氣雜質(zhì)的脫除方法1、煤氣除塵煤氣除塵第一節(jié)概述二、煤氣雜質(zhì)的脫除方法2、煤焦油等雜質(zhì)的脫除對煤氣中的煤焦油氣、鹵化物、堿金屬的化合物、砷化物、NH3和HCN等有害物質(zhì)，目前的脫除方法主要為濕法洗滌，所用的設(shè)備和灰塵洗滌一樣。雖然也開發(fā)了其他干法凈化技術(shù)，但仍處在研究、發(fā)展階段。第一節(jié)概述二、煤氣雜質(zhì)的脫除方法2、煤焦油等雜質(zhì)的脫除第一節(jié)概述二、煤氣雜質(zhì)的脫除方法3、煤氣脫硫脫硫技術(shù)原煤脫硫煤氣脫硫煙氣脫硫活性炭法離子變換樹脂法加氫轉(zhuǎn)化法氧化鐵法氧化錳法氧化鋅法水解轉(zhuǎn)化法分子篩法干法濕法物理吸收法化學(xué)吸收法物理化學(xué)吸收法改良ADA法、栲膠法濕式氧化法中和法第一節(jié)概述二、煤氣雜質(zhì)的脫除方法3、煤氣脫硫脫硫技術(shù)第一節(jié)概述二、煤氣雜質(zhì)的脫除方法4、CO的變換催化劑高、中溫變換催化劑低溫變換催化劑寬溫變換催化劑Fe-Cr系Cu-Zn系Co-Mo系350~550℃180~280℃180~500℃CO+H2OH2+CO2催化劑第一節(jié)概述二、煤氣雜質(zhì)的脫除方法4、CO的變換催化劑第一節(jié)概述二、煤氣雜質(zhì)的脫除方法5、CO2的脫除

CO2的脫除工藝很多，分類和硫化物的分類相似。目前新型煤化工項目采用的多為能同時除去硫化物和CO2的低溫甲醇洗、NHD和MDEA法。原理：－30℃~－70℃的甲醇作為吸收劑，利用甲醇在低溫下對酸性氣體溶解度較大的物理特性，脫除原料氣中的酸性氣體。方法一步法：兩步法：變換脫除H2S脫除CO2和H2S變換脫除CO2第一節(jié)概述二、煤氣雜質(zhì)的脫除方法5、CO2的脫除第二節(jié)煤氣脫硫

煤氣中硫的主要存在形式有哪些？

思考無機(jī)物：H2S有機(jī)物：COS、CS2等對脫硫劑的基本要求：1、能夠脫除煤氣中的H2S；2、能夠再生第二節(jié)煤氣脫硫煤氣中硫的主要存在形式思第二節(jié)煤氣脫硫一、干法脫硫1、氧化鐵法脫硫原理Fe2O3·H2O+3H2SFe2S3·H2O

+3H2OFe2O3·H2O

+3H2S2FeS+4H2O+S①脫硫反應(yīng)脫硫劑呈堿性時脫硫劑呈酸性或中性時②再生反應(yīng)Fe2S3

·H2O

+1.5O2Fe2O3·H2O

+3S2FeS

+1.5O2+H2OFe2O3·H2O

+2S再生反應(yīng)速度快，再生較徹底常溫下很難進(jìn)行，不僅反應(yīng)速度慢，再生也不完全氧化鐵法第二節(jié)煤氣脫硫一、干法脫硫1、氧化鐵法脫硫原理Fe2第二節(jié)煤氣脫硫一、干法脫硫2、影響脫硫的因素氧化鐵法①溫度：20~40℃②壓力：常壓③脫硫劑水分：25%~35%④脫硫劑堿度：PH=8~9⑤脫硫劑粒度：φ3~6mm第二節(jié)煤氣脫硫一、干法脫硫2、影響脫硫的因素氧化鐵法第二節(jié)煤氣脫硫一、干法脫硫1、基本原理活性炭法在一般條件下，該反應(yīng)速度較慢。而活性炭對這一反應(yīng)具有良好的催化作用，并兼有吸附作用。硫化氫及氧在活性炭表面的反應(yīng)分兩步進(jìn)行。第一步：活性炭表面化學(xué)吸附氧，形成作為催化中心的表面氧化物；第二步：氣體中的硫化氫分子碰撞活性炭表面，與化學(xué)吸附的氧發(fā)生反應(yīng)，生成的硫磺分子沉積在活性炭的孔隙中。①脫硫反應(yīng)第二節(jié)煤氣脫硫一、干法脫硫1、基本原理活性炭法在一般第二節(jié)煤氣脫硫一、干法脫硫1、基本原理活性炭法②活性炭的再生此法再生徹底，副產(chǎn)品硫磺純度高（f≥99％)。缺點是設(shè)備龐大，操作復(fù)雜，并且污染環(huán)境。目前出現(xiàn)了一些新的再生方法幾種。主要有以下幾種?；钚蕴吭偕椒ㄝ^多，較早的方法是利用S2-與堿易生成多硫根離子的性質(zhì)，以硫化銨溶液把活性炭中的硫萃取出來，反應(yīng)式為：SnNHSnSNH2424)()1()(???-+第二節(jié)煤氣脫硫一、干法脫硫1、基本原理活性炭法②活第二節(jié)煤氣脫硫一、干法脫硫1、基本原理活性炭法②活性炭的再生①用加熱氨氣通入活性炭吸附器，從活性炭吸附器再生出來的硫在120～150℃變?yōu)橐簯B(tài)硫放出，氮氣再循環(huán)使用。②用過熱蒸汽通入活性炭吸附器，把再生出來的硫經(jīng)冷凝后與水分離。③用有機(jī)溶劑再生。再生方法第二節(jié)煤氣脫硫一、干法脫硫1、基本原理活性炭法②活第二節(jié)煤氣脫硫第二節(jié)煤氣脫硫第二節(jié)煤氣脫硫一、干法脫硫2、影響脫硫的主要因素及控制條件活性炭法①活性炭的質(zhì)量

②氧的含量③相對濕度

④脫硫溫度

⑤煤焦油及不飽和烴

硫容量和強(qiáng)度32~54℃會降低硫容量及脫硫效率提高脫硫效率第二節(jié)煤氣脫硫一、干法脫硫2、影響脫硫的主要因素及控制條第二節(jié)煤氣脫硫二、濕法脫硫改良ADA法ADA蒽醌二磺酸鈉2,6-蒽醌二磺酸鈉2,7-蒽醌二磺酸鈉第二節(jié)煤氣脫硫二、濕法脫硫改良ADA法ADA蒽醌二磺酸鈉第二節(jié)煤氣脫硫二、濕法脫硫改良ADA法（一）生產(chǎn)過程原理1、脫硫吸收液ADA法：Na2CO3溶液，2,6-和2,7-蒽醌二磺酸鈉溶液。改良ADA法：加入偏釩酸鈉和酒石酸鉀鈉。(NaVO3)(NaKC4H4O6)？作用第二節(jié)煤氣脫硫二、濕法脫硫改良ADA法（一）生產(chǎn)過程原理第二節(jié)煤氣脫硫二、濕法脫硫改良ADA法2、原理脫硫塔：①煤氣中的硫化氫被堿液吸收生成NaHS；②NaHS被偏釩酸鈉氧化生成單質(zhì)硫，偏釩酸鈉生成焦釩酸鈉③焦釩酸鈉被醌態(tài)ADA氧化再生成偏釩酸鈉，醌態(tài)ADA生成還原性的酚態(tài)ADA；④酚態(tài)ADA被O2氧化再生成醌態(tài)ADA。再生塔：第二節(jié)煤氣脫硫二、濕法脫硫改良ADA法2、原理脫硫塔第二節(jié)煤氣脫硫二、濕法脫硫改良ADA法偏釩酸鈉作用：酒石酸鉀鈉作用：生成的NaHS可被偏釩酸鈉迅速氧化轉(zhuǎn)變?yōu)樵亓蛭龀觥Ｃ簹庵蠬2S含量高時，生成的NaHS偏多，與溶液中的釩離子作用會形成“釩-氧-硫”黑色配合物沉淀，使吸收液中的釩含量降低，酒石酸鉀鈉與釩離子可形成可溶性配合物，防止釩配合物沉淀。3、副反應(yīng)硫氰酸鈉(NaCNS)和硫代硫酸鈉(Na2S2O3)的生成第二節(jié)煤氣脫硫二、濕法脫硫改良ADA法偏釩酸鈉作用：酒石第二節(jié)煤氣脫硫二、濕法脫硫改良ADA法（二）改良ADA法脫硫工藝流程

液沫分離器吸收塔循環(huán)槽再生塔空氣硫泡沫槽真空過濾機(jī)熔硫釜硫磺產(chǎn)品

去Na2S2O3和NaCNS工段煤氣

煤氣

堿液槽冷卻

第二節(jié)煤氣脫硫二、濕法脫硫改良ADA法（二）改良ADA法第二節(jié)煤氣脫硫二、濕法脫硫改良ADA法（三）