第四章-煤炭气化技术课件.ppt

1、第五章第五章 煤气净化技术煤气净化技术单击此处编辑母版标题样式第一节第一节 概述概述一、煤气中的杂质和危害一、煤气中的杂质和危害1、粗煤气的成分、粗煤气的成分 H2、CO、CO2；由于生产目的不同，通常需要变换和脱碳处理。由于生产目的不同，通常需要变换和脱碳处理。CH4、N2；对生产过程几乎没有影响，一般不考虑脱除。对生产过程几乎没有影响，一般不考虑脱除。灰尘、硫化物、煤焦油的蒸气、灰尘、硫化物、煤焦油的蒸气、NH3和和HCN等。等。杂质成分，在各种应用中必须考虑脱除。杂质成分，在各种应用中必须考虑脱除。单击此处编辑母版标题样式第一节第一节 概述概述一、煤气中的杂质和危害一、煤气中的杂质和危害

2、2、杂质的危害、杂质的危害 固体杂质会固体杂质会堵塞管道、设备堵塞管道、设备等，从而造成系统阻等，从而造成系统阻力增大，甚至使整个生产无法进行。力增大，甚至使整个生产无法进行。硫化氢及其燃烧产物硫化氢及其燃烧产物(SO2)会会造成大气污染造成大气污染，还，还会造成会造成人体中毒人体中毒，在空气中含有，在空气中含有0.1%的硫化氢就的硫化氢就能致人死命。能致人死命。硫化物的存在还会硫化物的存在还会腐蚀管道和设备腐蚀管道和设备，而且给后工，而且给后工序的生产带来危害，如造成序的生产带来危害，如造成催化剂中毒催化剂中毒、使产品、使产品成分不纯或色泽较差等。成分不纯或色泽较差等。单击此处编辑母版标题样

3、式第一节第一节 概述概述二、煤气杂质的脱除方法二、煤气杂质的脱除方法1、煤气除尘、煤气除尘 煤气除尘煤气除尘 机械力分离机械力分离 电分离电分离 过滤分离过滤分离 洗涤分离洗涤分离重力：重力沉降室（如煤气柜）重力：重力沉降室（如煤气柜）离心力：旋风分离器离心力：旋风分离器电除尘器：干式电除尘器电除尘器：干式电除尘器 湿式电除尘器湿式电除尘器袋式过滤器袋式过滤器文氏洗涤器、水膜除尘器、洗涤塔文氏洗涤器、水膜除尘器、洗涤塔单击此处编辑母版标题样式第一节第一节 概述概述二、煤气杂质的脱除方法二、煤气杂质的脱除方法2、煤焦油等杂质的脱除、煤焦油等杂质的脱除 对煤气中的煤焦油气、卤化物、碱金属的化合物、

4、对煤气中的煤焦油气、卤化物、碱金属的化合物、砷化物、砷化物、NH3和和HCN等有害物质，目前的脱除方法主要等有害物质，目前的脱除方法主要为湿法洗涤，所用的设备和灰尘洗涤一样。虽然也开发为湿法洗涤，所用的设备和灰尘洗涤一样。虽然也开发了其他干法净化技术，但仍处在研究、发展阶段。了其他干法净化技术，但仍处在研究、发展阶段。单击此处编辑母版标题样式第一节第一节 概述概述二、煤气杂质的脱除方法二、煤气杂质的脱除方法3、煤气脱硫、煤气脱硫 脱硫技术脱硫技术原煤脱硫原煤脱硫煤气脱硫煤气脱硫烟气脱硫烟气脱硫活性炭法活性炭法离子变换树脂法离子变换树脂法加氢转化法加氢转化法氧化铁法氧化铁法氧化锰法氧化锰法氧化锌

5、法氧化锌法水解转化法水解转化法分子筛法分子筛法干法干法湿法湿法物理吸收法物理吸收法化学吸收法化学吸收法物理化学吸收法物理化学吸收法改良改良ADA法、法、栲胶法栲胶法湿式氧化法湿式氧化法中和法中和法单击此处编辑母版标题样式第一节第一节 概述概述二、煤气杂质的脱除方法二、煤气杂质的脱除方法4、CO的变换的变换 催化剂催化剂高、中温变换催化剂高、中温变换催化剂低温变换催化剂低温变换催化剂宽温变换催化剂宽温变换催化剂Fe-Cr系系Cu-Zn系系Co-Mo系系350550180280180500CO+H2O H2+CO2催化剂催化剂单击此处编辑母版标题样式第一节第一节 概述概述二、煤气杂质的脱除方法二、

6、煤气杂质的脱除方法5、CO2的脱除的脱除 CO2的脱除工艺很多，分类和硫化物的分类相似。目前新型煤的脱除工艺很多，分类和硫化物的分类相似。目前新型煤化工项目采用的多为能同时除去硫化物和化工项目采用的多为能同时除去硫化物和CO2的的低温甲醇洗低温甲醇洗、NHD和和MDEA法。法。原理原理：3070 的甲醇作为吸收剂，利用甲醇在的甲醇作为吸收剂，利用甲醇在低温下对酸性气体溶解度较大的物理特性，脱除原料气低温下对酸性气体溶解度较大的物理特性，脱除原料气中的酸性气体。中的酸性气体。方法方法一步法：一步法：两步法：两步法：变换变换脱除脱除H2S脱除脱除CO2和和H2S变换变换脱除脱除CO2单击此处编辑母

7、版标题样式第二节第二节 煤气脱硫煤气脱硫 煤气中硫的主要存在形式煤气中硫的主要存在形式有哪些？有哪些？思考思考 无机物：无机物：H2S有机物：有机物：COS、CS2等等对脱硫剂的基本要求：对脱硫剂的基本要求：1、能够脱除煤气中的、能够脱除煤气中的H2S；2、能够再生、能够再生单击此处编辑母版标题样式第二节第二节 煤气脱硫煤气脱硫一、干法脱硫一、干法脱硫1、氧化铁法脱硫原理、氧化铁法脱硫原理 Fe2O3 H2O+3H2S Fe2S3 H2O+3H2OFe2O3 H2O+3H2S 2FeS+4H2O+S 脱硫反应脱硫反应 脱硫剂呈碱性时脱硫剂呈碱性时脱硫剂呈酸性或中性时脱硫剂呈酸性或中性时 再生反

8、应再生反应 Fe2S3 H2O+1.5O2 Fe2O3 H2O+3S2FeS+1.5O2+H2O Fe2O3 H2O+2S再生反应速度快，再生反应速度快，再生较彻底再生较彻底常温下很难进行，不仅反常温下很难进行，不仅反应速度慢，再生也不完全应速度慢，再生也不完全氧化铁法氧化铁法单击此处编辑母版标题样式第二节第二节 煤气脱硫煤气脱硫一、干法脱硫一、干法脱硫2、影响脱硫的因素、影响脱硫的因素 氧化铁法氧化铁法 温度：温度：2040 压力：常压压力：常压 脱硫剂水分：脱硫剂水分：25%35%脱硫剂碱度：脱硫剂碱度：PH=89 脱硫剂粒度：脱硫剂粒度：36mm 单击此处编辑母版标题样式第二节第二节 煤

9、气脱硫煤气脱硫一、干法脱硫一、干法脱硫1、基本原理、基本原理 活性炭法活性炭法molkJSOHOSH/0.43222222在一般条件下，该反应速度较慢。而活性炭对这一反应具有良好在一般条件下，该反应速度较慢。而活性炭对这一反应具有良好的催化作用，并兼有吸附作用。的催化作用，并兼有吸附作用。硫化氢及氧在活性炭表面的反应分两步进行。硫化氢及氧在活性炭表面的反应分两步进行。第一步：活性炭表面化学吸附氧，形成作为催化中心的表面氧化物；第一步：活性炭表面化学吸附氧，形成作为催化中心的表面氧化物；第二步：气体中的硫化氢分子碰撞活性炭表面，与化学吸附的氧发生反第二步：气体中的硫化氢分子碰撞活性炭表面，与化学

10、吸附的氧发生反应，生成的硫磺分子沉积在活性炭的孔隙中。应，生成的硫磺分子沉积在活性炭的孔隙中。脱硫反应脱硫反应 单击此处编辑母版标题样式第二节第二节 煤气脱硫煤气脱硫一、干法脱硫一、干法脱硫1、基本原理、基本原理 活性炭法活性炭法 活性炭的再生活性炭的再生 此法再生彻底，副产品硫磺纯度高（此法再生彻底，副产品硫磺纯度高（f99)。缺点是设备庞大，操作复杂，并且污。缺点是设备庞大，操作复杂，并且污染环境。目前出现了一些新的再生方法几染环境。目前出现了一些新的再生方法几种。主要有以下几种。种。主要有以下几种。活性炭再生方法较多，较早的方法是利用活性炭再生方法较多，较早的方法是利用S2-与与碱易生成

11、多硫根离子的性质，以硫化铵溶液把碱易生成多硫根离子的性质，以硫化铵溶液把活性炭中的硫萃取出来，反应式为：活性炭中的硫萃取出来，反应式为：SnNHSnSNH2424)()1()(-单击此处编辑母版标题样式第二节第二节 煤气脱硫煤气脱硫一、干法脱硫一、干法脱硫1、基本原理、基本原理 活性炭法活性炭法 活性炭的再生活性炭的再生 用加热氨气通入活性炭吸附器，从活用加热氨气通入活性炭吸附器，从活性炭吸附器再生出来的硫在性炭吸附器再生出来的硫在120150变为液态硫放出，氮气再循环使用。变为液态硫放出，氮气再循环使用。用过热蒸汽通入活性炭吸附器，把再用过热蒸汽通入活性炭吸附器，把再生出来的硫经冷凝后与水分

12、离。生出来的硫经冷凝后与水分离。用有机溶剂再生。用有机溶剂再生。再生方法再生方法单击此处编辑母版标题样式第二节第二节 煤气脱硫煤气脱硫单击此处编辑母版标题样式第二节第二节 煤气脱硫煤气脱硫一、干法脱硫一、干法脱硫2、影响脱硫的主要因素及控制条件、影响脱硫的主要因素及控制条件 活性炭法活性炭法 活性炭的质量活性炭的质量 氧的含量氧的含量 相对湿度相对湿度 脱硫温度脱硫温度 煤焦油及不饱和烃煤焦油及不饱和烃 硫容量和强度硫容量和强度3254会降低硫容量及脱硫效率会降低硫容量及脱硫效率提高脱硫效率提高脱硫效率单击此处编辑母版标题样式第二节第二节 煤气脱硫煤气脱硫二、湿法脱硫二、湿法脱硫改良改良ADA

13、法法OONaSO3SO3NaOONaSO3SO3NaADA蒽醌二磺酸钠蒽醌二磺酸钠2,6-蒽醌二磺酸钠蒽醌二磺酸钠2,7-蒽醌二磺酸钠蒽醌二磺酸钠单击此处编辑母版标题样式第二节第二节 煤气脱硫煤气脱硫二、湿法脱硫二、湿法脱硫改良改良ADA法法（一）生产过程原理（一）生产过程原理 1、脱硫吸收液、脱硫吸收液 ADA法：法：Na2CO3溶液，溶液，2,6-和和2,7-蒽醌二磺酸钠溶液。蒽醌二磺酸钠溶液。改良改良ADA法：法：加入偏钒酸钠和酒石酸钾钠。加入偏钒酸钠和酒石酸钾钠。(NaVO3)(NaKC4H4O6)单击此处编辑母版标题样式第二节第二节 煤气脱硫煤气脱硫二、湿法脱硫二、湿法脱硫改良改良A

14、DA法法2、原理、原理 脱硫塔：脱硫塔：煤气中的硫化氢被碱液吸收生成煤气中的硫化氢被碱液吸收生成NaHS；NaHS被偏钒酸钠氧化生成单质硫，偏钒酸被偏钒酸钠氧化生成单质硫，偏钒酸 钠生成焦钒酸钠钠生成焦钒酸钠 焦钒酸钠被醌态焦钒酸钠被醌态ADA氧化再生成偏钒酸钠，氧化再生成偏钒酸钠，醌态醌态ADA生成还原性的酚态生成还原性的酚态ADA；酚态酚态ADA被被O2氧化再生成醌态氧化再生成醌态ADA。再生塔：再生塔：单击此处编辑母版标题样式第二节第二节 煤气脱硫煤气脱硫二、湿法脱硫二、湿法脱硫改良改良ADA法法偏钒酸钠作用：偏钒酸钠作用：酒石酸钾钠作用：酒石酸钾钠作用：生成的生成的NaHS可被偏钒酸钠

15、迅速氧化转变为可被偏钒酸钠迅速氧化转变为元素硫析出。元素硫析出。煤气中煤气中H2S含量高时，生成的含量高时，生成的NaHS偏多，偏多，与溶液中的钒离子作用会形成与溶液中的钒离子作用会形成“钒钒-氧氧-硫硫”黑色配合物沉淀，使吸收液中的钒含量降黑色配合物沉淀，使吸收液中的钒含量降低，酒石酸钾钠与钒离子可形成可溶性配低，酒石酸钾钠与钒离子可形成可溶性配合物，防止钒配合物沉淀。合物，防止钒配合物沉淀。3、副反应、副反应 硫氰酸钠硫氰酸钠(NaCNS)和硫代硫酸钠和硫代硫酸钠(Na2S2O3)的生成的生成单击此处编辑母版标题样式第二节第二节 煤气脱硫煤气脱硫二、湿法脱硫二、湿法脱硫改良改良ADA法法（

16、二）改良（二）改良ADA法脱硫工艺流程法脱硫工艺流程 液沫液沫分离器分离器吸吸收收塔塔循环槽循环槽再再生生塔塔空气空气 硫泡硫泡沫槽沫槽真空真空过滤机过滤机熔硫釜熔硫釜硫磺硫磺产品产品 去去Na2S2O3和和NaCNS工段工段煤气煤气 煤气煤气 碱液槽碱液槽冷却冷却 单击此处编辑母版标题样式第二节第二节 煤气脱硫煤气脱硫二、湿法脱硫二、湿法脱硫改良改良ADA法法（三）工艺操作要点（三）工艺操作要点 1、脱硫液温度、脱硫液温度 2、脱硫液、脱硫液PH值值 3、煤气入塔温度、煤气入塔温度 4、操作压力、操作压力 4045常压常压68MPa比脱硫液温度低比脱硫液温度低358.59.5单击此处编辑母版

17、标题样式第二节第二节 煤气脱硫煤气脱硫二、湿法脱硫二、湿法脱硫栲胶法栲胶法 改良改良ADA脱硫方法在操作中易发生堵塞，而且脱硫方法在操作中易发生堵塞，而且ADA药品价格十分药品价格十分昂贵。用栲胶取代昂贵。用栲胶取代ADA的栲胶法脱硫，则克服了这两项缺点。的栲胶法脱硫，则克服了这两项缺点。1、栲胶、栲胶主要成分：主要成分：结构：结构：单宁单宁（鞣酸类物质（鞣酸类物质C34H28O21）酚式结构或醌式结构的多羟基化合物酚式结构或醌式结构的多羟基化合物 栲胶来自含单宁的树皮栲胶来自含单宁的树皮(如栲树、落叶松如栲树、落叶松)、根和茎、根和茎(如坚本、栗如坚本、栗木木)、叶、叶(如漆树如漆树)和果壳

18、。栲胶的主要成分为单宁，约占和果壳。栲胶的主要成分为单宁，约占66。栲胶。栲胶可以无限制地溶于水中，直到最后成为糊状。温度升高，溶解度增可以无限制地溶于水中，直到最后成为糊状。温度升高，溶解度增大。大。栲胶水溶液在空气中易被氧化。单宁中较活泼的羟基易被空气栲胶水溶液在空气中易被氧化。单宁中较活泼的羟基易被空气中的氧氧化，生成醌态结构物。因单宁具有与中的氧氧化，生成醌态结构物。因单宁具有与ADA类似的氧化还原类似的氧化还原性质，故栲胶法原理与改良性质，故栲胶法原理与改良ADA法相似，可以把改良法相似，可以把改良ADA脱硫工脱硫工艺改成栲胶法。艺改成栲胶法。单击此处编辑母版标题样式第二节第二节 煤

19、气脱硫煤气脱硫二、湿法脱硫二、湿法脱硫栲胶法栲胶法2、栲胶法脱硫剂、栲胶法脱硫剂Na2CO3、栲胶、栲胶、NaVO3配制脱硫液之前，用配制脱硫液之前，用NaOH对栲胶水溶液进行预处理，对栲胶水溶液进行预处理，使酚态结构氧化成醌态结构。使酚态结构氧化成醌态结构。单宁能与多种金属离子单宁能与多种金属离子(如钒、铬、铝等如钒、铬、铝等)形成水溶性配合物。形成水溶性配合物。3、栲胶法脱硫原理、栲胶法脱硫原理与改良与改良ADA法相似法相似单击此处编辑母版标题样式第二节第二节 煤气脱硫煤气脱硫二、湿法脱硫二、湿法脱硫栲胶法栲胶法4、栲胶法脱硫的特点、栲胶法脱硫的特点 栲胶法具有改良栲胶法具有改良ADA法的

20、几乎所有优点。法的几乎所有优点。栲胶既是氧化剂又是钒的络合剂，脱硫剂组成比改栲胶既是氧化剂又是钒的络合剂，脱硫剂组成比改良良ADA法简单。法简单。我国栲胶资源丰富、价廉易得，因而脱硫装置运行我国栲胶资源丰富、价廉易得，因而脱硫装置运行费用比改良费用比改良ADA法少。法少。栲胶法脱硫没有硫磺堵塔问题。栲胶法脱硫没有硫磺堵塔问题。栲胶需要一个复杂的预处理过程才能添加到系统中栲胶需要一个复杂的预处理过程才能添加到系统中去，否则会造成溶液严重发泡而使生产无法正常进行。去，否则会造成溶液严重发泡而使生产无法正常进行。但近年来研制出的新产品但近年来研制出的新产品P型和型和V型栲胶，可以直接加型栲胶，可以直接加入系统。入系统。感谢观赏感谢观赏