第三章第四节煤气的净化教学课件.ppt

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1、煤化工概论煤化工概论化学工程系化学工程系 高晓荣高晓荣第四节煤气的净化第四节煤气的净化 炼炼炼炼 焦焦1 1 地下煤气化技术地下煤气化技术1 1煤气化联合循环发电煤气化联合循环发电2 26 6上节提纲上节提纲2炼炼炼炼 焦焦1 1 一氧化碳变换一氧化碳变换1 1煤气脱硫煤气脱硫2 26 6本节提纲本节提纲3净化工序任务净化工序任务1.调整组成调整组成2.清除杂质清除杂质使氢碳比符合合成要求使氢碳比符合合成要求保证合成催化剂的寿命保证合成催化剂的寿命调整组成所采用的方法主要是进调整组成所采用的方法主要是进行行一氧化碳变换反应一氧化碳变换反应清除杂质包括清除杂质包括硫化氢与有机硫化物硫化氢与有机硫

2、化物的清除和的清除和二氧化碳的脱除二氧化碳的脱除二氧化碳的脱除兼有调整组成与维持催化剂较高活性状态的双重作用二氧化碳的脱除兼有调整组成与维持催化剂较高活性状态的双重作用 二、净化任务二、净化任务一一、概念概念CO与水与水蒸蒸气反应气反应生成氢气和二氧化碳的反应生成氢气和二氧化碳的反应，称为，称为CO变变换换反应，简称反应，简称变换变换， 此反应需要在催化剂参与下进行此反应需要在催化剂参与下进行。2CO+H O H2+CO241.2kJ/molCat2 2、反应的特点反应的特点1 1、可逆、可逆 化学平衡的问题，平衡转化率化学平衡的问题，平衡转化率2 2、放热、放热3 3、等体积、等体积4 4、

3、催化剂参与、催化剂参与三、变换原理三、变换原理1 1、反应的方程式反应的方程式（一）催化剂的选择（一）催化剂的选择活性好，在低到中等温度下，就能加速反应进行；活性好，在低到中等温度下，就能加速反应进行；寿命长，经久耐用，保证催化剂要具有足够的机械强度；寿命长，经久耐用，保证催化剂要具有足够的机械强度；耐热和抗毒性强，在一定的温度范围内，不致因温度的升耐热和抗毒性强，在一定的温度范围内，不致因温度的升高高 或波动而损坏催化剂，还要有足够的抗毒能力；或波动而损坏催化剂，还要有足够的抗毒能力；选择性能好，就是能抑制副反应的发生；选择性能好，就是能抑制副反应的发生；原料容易获得，成本低，制造简单。原料

4、容易获得，成本低，制造简单。四、催化剂的选择及分类四、催化剂的选择及分类（二）催化剂的分类二）催化剂的分类变换催化剂变换催化剂中温（高温）变换催化剂中温（高温）变换催化剂铁铁- -铬系催化剂，活性铬系催化剂，活性温温 度为度为350350500500；低温变换催化剂低温变换催化剂铜铜- -锌系催化剂，活性温度锌系催化剂，活性温度为为 180 180280280。宽温低变催化剂宽温低变催化剂钴钴- -钼系催化剂，活性温度钼系催化剂，活性温度为为 180 180500500，操作温度较宽。，操作温度较宽。五、五、COCO变换的影响因素变换的影响因素温度温度的影响的影响1. 热力学角度考虑热力学角度

5、考虑 变换反应是放热反应，温度的降低，平衡向正反应方向移动，变换反应是放热反应，温度的降低，平衡向正反应方向移动，Kp值增大，平衡变换率越高，变换气中值增大，平衡变换率越高，变换气中CO的平衡含量降低。温的平衡含量降低。温度低有利度低有利2. 动力学角度考虑动力学角度考虑 温度越高，反应速度常数增大，反应速度越快。温度高有利温度越高，反应速度常数增大，反应速度越快。温度高有利结论：反应应沿最佳温度线进行结论：反应应沿最佳温度线进行 ，在催化剂的活性温度范围内，在催化剂的活性温度范围内选择最佳的操作温度选择最佳的操作温度压力压力的影响的影响1. 热力学角度考虑热力学角度考虑 变换反应是等体积反应

6、，压力对平衡无影响变换反应是等体积反应，压力对平衡无影响2.动力学角度考虑动力学角度考虑 压力越高，反应速度越快。加压对反应有利压力越高，反应速度越快。加压对反应有利结论：反应应在加压条件下进行结论：反应应在加压条件下进行 ，通常压力为，通常压力为0.8 -4.0MPa 。物系浓度物系浓度的影响的影响1. 汽气比概念汽气比概念 H2O/CO之比之比2. 水蒸汽的作用水蒸汽的作用 变换反应的原料；热载体；抑制副反应（费托合成）变换反应的原料；热载体；抑制副反应（费托合成）空速空速的影响的影响 副反应副反应的影响的影响煤气的净化煤气的净化煤气净化的目的：根据煤气的特点用途，清除粗煤气中有 害杂质，

7、使其符合用户的要求，并尽可能回收其显热及有价值的副产品。1.脱除煤气中酸性气体的重要性H2S气体脱除的必要性硫化物的分类 但高温变换时，有机硫转变无机硫，故煤气脱硫主要指脱H2S ， H2S占总硫量的90%以上。无机硫化物：硫化氢等有机硫化物：二硫化碳、硫氧化碳、硫醇、噻吩等 H2S气体脱除的必要性： H2S气体及其燃烧产物SO2有毒； 酸性气体腐蚀输气管路及设备； 若煤气用于化工合成原料时， H2S会使催化剂中毒。 CO2有脱除的必要性 CO2含量降低煤气热值； 其脱除方法与脱H2S类似。2.脱硫方法的分类煤煤 气气 脱脱 硫硫 技技 术术煤煤气气 脱脱硫硫活性炭法活性炭法离子变换树脂法离子

8、变换树脂法 加氢转化法加氢转化法氧化铁法氧化铁法 氧化氧化锰法锰法 氧化锌法氧化锌法 水解转化法水解转化法 分分子筛法子筛法干干法法湿湿法法物理吸收法：低温甲醇法等物理吸收法：低温甲醇法等化学吸收法：改良化学吸收法：改良A AD DA A法法、氨水氨水中中和法和法等等 物理化学吸收法：环丁砜法物理化学吸收法：环丁砜法干法脱硫的特点干法脱硫的特点优优点点：在在常常温条件温条件下下就能进就能进行行，设备，设备简简单，操单，操作作平稳平稳， 脱脱硫硫精度高精度高，对各种对各种燃燃料气都料气都具具有良好有良好的的脱脱硫硫 效效果果。缺缺点点：反反应应慢，设慢，设备备庞大，庞大，需需多个设多个设备备进行

9、切进行切换换，因因 其其硫硫容量有容量有限限，不适，不适用用于含硫于含硫浓浓度高度高的的场场合合。湿法脱硫的特点湿法脱硫的特点优优点：点：脱脱硫硫反应速反应速度度快、效快、效率率高、处高、处理理能力能力大大。缺缺点点：存存在在废水处废水处理理问题，问题，初初投资大投资大，运行费运行费用用也较高也较高。:低温甲醇洗法 a:原理： 该过程是一种物理吸收和解吸过程,在高压低温条件下，用低温甲醇作为洗液(吸收剂) 。在设计温度( - 50 ) 时,甲醇对于粗煤气中CO2 ,H2 S 和COS 具有较高的可溶性，减压时又很容易从溶剂中解吸出来。 b:工艺流程简述：吸收塔冷却器换热器蒸汽冷却器第二甲醇再生塔第一甲醇再生塔图5-60 低温甲醇洗脱除酸性气体的基本工艺流程技术特点如下：溶剂在低温下对CO2、H2S、COS等酸性气体吸收能力极强，溶液循环量小，功耗少。溶剂不氧化、不降解，有很好的化学和热稳定性。净化气质量好，净化度高，CO220ppm，H2S0.1ppm。溶剂不起泡。具有选择性吸收H2S、COS和CO2的特性，可分开脱除和再生。溶剂廉价易得，但甲醇有毒，对操作和维修要求严格。该工艺技术成熟，目前全世界约有87套大中型工业化装置。该工艺需从国外引进。由于操作温度低，设备、管道需低温材料，且有部分设备需国外引进，所以投资较高。