第五章煤氣凈化(上)

第五章煤氣凈化(上）

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第一節(jié)概述12煤氣中的雜質(zhì)及其危害煤氣中雜質(zhì)的脫除方法一、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、shell氣化法等由于采用高溫操作條件，不產(chǎn)生焦油、油和酚。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，一般分為預凈化和凈化兩個階段。大多數(shù)煤氣的預凈化方法，包括帶有熱回收的冷卻以及水進行洗滌或急冷。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。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主要設備一、除塵的原理及方法一、除塵的原理及方法一、除塵的原理及方法二、除塵的主要設備（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)。二、除塵的主要設備如圖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，與電暈極碰撞并被吸收，同時碰撞能量還會使電子從電暈極表面重新飛出。二、除塵的主要設備（二）旋風除塵器旋風除塵器是工業(yè)中應用最為廣泛的一種除塵設備，尤其在高溫、高壓、高含塵濃度以及強腐蝕性環(huán)境等苛刻的場合。（三）袋式除塵器袋式除塵器是過濾除塵設備中應用最廣泛的一類，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備。二、除塵的主要設備（四）濕法洗滌除塵器濕法洗滌器既可用于除去氣體中顆粒物，又可同時脫除氣體中的有害化學組分，用作十分廣泛。第三節(jié)一氧化碳的變換12變換反應變換催化劑34工藝條件工藝流程一、變換反應1．變換反應的熱效應變換的化學反應為還可進行其他反應一、變換反應2．變換反應的平衡常數(shù)3．平衡含量的計算二、變換催化劑1．中（高）溫變換催化劑表5-1國內(nèi)外幾種高（中）變催化劑二、變換催化劑續(xù)上表二、變換催化劑過度還原的碳化鐵在適當條件下可催化F-T反應的進行，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為二、變換催化劑2．低變催化劑表5-2銅、氧化鋅、氧化鋁和氧化鉻的熔點物

質(zhì)CuZnOAl2O3Cr2O3熔點/℃1083197520452435二、變換催化劑低變催化劑用H2或CO還原時的反應如下在還原過程中，催化劑中的添加物一般不被還原，但當溫度高于250℃時可發(fā)生下列反應。二、變換催化劑3．耐硫變換催化劑表5-4國內(nèi)外耐硫變換催化劑國別德國丹麥美國中國型號K8-11SSKCB301B303QQCS-04化學組成/%CoOMoO3K2OAl2O3其他～1.5～10.0適量余量－～3.0～10.0適量余量－～3.0～12.0適量余量加有稀土元素2～56～11適量余量－＞18～131.8±0.38.0±1.0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)Φ4×10條綠0.751500.5Φ3×5球墨綠1.0790.27Φ3×10條黑0.701220.5Φ5×5條藍灰1.2～1.31480.18Φ3～5球淺藍色0.9～1.1長8～12Φ3.5～4.5淺綠0.75～0.88≥600.25使用溫度/℃280～500200～475270～500210～500160～470二、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平衡關(guān)系，化學反應為三、工藝條件1．壓力2．溫度3．汽氣比四、工藝流程1．中（高）變-低變串聯(lián)流程四、工藝流程2．全低變流程四、工藝流程3．變換工藝的新進展①取消飽和熱水塔工藝。②用噴水增濕取代填料的飽和熱水塔工藝。③變換兼有機硫轉(zhuǎn)化工藝。④適用于醇生產(chǎn)的低溫變換工藝。第四節(jié)脫硫12煤氣脫硫方法分類濕法脫硫3干法脫硫一、煤氣脫硫方法分類脫硫技術(shù)分為三大類：原煤脫硫煤氣脫硫煙氣脫硫煤氣脫硫無論在技術(shù)上還是在經(jīng)濟上均優(yōu)于其他兩類。一、煤氣脫硫方法分類二、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，從而達到脫硫的目的。其化學反應可用下式表示：二、濕法脫硫1.改良ADA法（亦稱蒽醌二磺酸鈉法）(1)基本原理第一階段，在pH=8.5~9.2范圍內(nèi)，在脫硫塔內(nèi)稀堿液吸收硫化氫生成硫氫化物。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)。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，同時生成雙氧水。雙氧水氧氣化V4+成V5+二、濕法脫硫第四階段，反應（6-16）式中消耗的碳酸鈉由反應（6-22）式生成的氫氧化鈉得到了補償當氣體中含有二氧化碳、氧、氰化氫時，尚有下列副反應發(fā)生：二、濕法脫硫(2)影響溶液對硫化氫吸收速率的因素影響溶液對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)工藝流程煤氣的生產(chǎn)方法不同、原料氣的組成不同，設備選型、操作壓力、生產(chǎn)流程上都有所不同。二、濕法脫硫二、濕法脫硫二、濕法脫硫2.萘醌法脫硫生產(chǎn)原理在吸收塔中，當焦爐煤氣與吸收液接觸時，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氨。硫氫化銨在NQ作用下析出硫。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，同時吹入空氣，在催化劑的作用下氧化再生。二、濕法脫硫NQ也進行再生反應，從還原態(tài)再生為氧化態(tài)。再生時，還發(fā)生生成硫代硫酸銨的副的應：二、濕法脫硫3．栲膠法（1）栲膠及其水溶液的性質(zhì)（2）栲膠法工藝的特點（3）脫硫的化學反應原理（4）主要影響因素及控制條件（5）栲膠法脫硫的優(yōu)點二、濕法脫硫①堿性水溶液吸收H2S②五價釩絡離子氧化HS-析出硫黃，本身被還原成四價釩絡離子。二、濕法脫硫③醌態(tài)栲膠氧化四價釩配合離子，使釩配合離子獲得再生。④空氣中的氧氣氧化酚態(tài)栲膠，使栲膠獲得再生，同時生成H2O2二、濕法脫硫⑤H2O2氧化四價釩配合離子和HS-⑥氣體中含有CO2、HCN、O2以及因H2O2引起的副反應與改良ADA法相同。二、濕法脫硫4．濕法脫硫的主要設備（1）吸收塔二、濕法脫硫（2）噴射再生槽三、干法脫硫(一)氧化鐵法表5-5各種氧化鐵脫硫法特點方

法脫硫劑組分使用溫度/℃脫除對象生成物常溫脫硫中溫脫硫中溫鐵堿高溫脫硫FeOOHFe2O3Fe2O3·Na2CO3ZnFe2O3等25~35350~400150~380＞500H2S、RSHH2S、RSH、COS、CS2H2S、RSH、COS、CS2H2SFeS2·H2OFeS、FeS2Na2SO4FeS、ZnS三、干法脫硫1．基本原理常溫下，氧化鐵（Fe2O3）與硫化氫發(fā)生下列反應：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：三、干法脫硫中溫下進行脫硫時，需先還原：三、干法脫硫2．影響脫硫的因素（1）溫度（2）壓力（3）脫硫劑的粒度（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．氧化鐵脫硫劑三、干法脫硫表5-6 脫硫劑的使用條件三、干法脫硫干法脫硫由于設備簡單、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，對天然氣、半水煤氣、變換氣、碳化氣、各種燃料氣進行脫硫，都有良好效果。三、干法脫硫干法脫硫由于設備簡單、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，對天然氣、半水煤氣、變換氣、碳化氣、各種燃料氣進行脫硫，都有良好效果。三、干法脫硫(二）氧化鋅法1．基本原理脫硫過程的化學