煤气净化技术.

《煤气净化技术.》由会员分享，可在线阅读，更多相关《煤气净化技术.（89页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、第三章 煤气净化技术 现代煤化工生产技术 耐硫宽温CO变换2 低温甲醇洗3 概 述1 第三章 煤气净化技术 硫回收4 第一节 概述 1 2 煤气中的杂质及危害 煤气杂质的脱除方法 一、煤气中的杂质及危害 各种煤气化技术制得的煤气中，通常都含有: H2、CO、CO2； CH4、N2； 灰尘、硫化物、煤焦油的蒸汽、卤化物、碱金属的化 合物、砷化物、NH3和HCN等物质。 二、煤气杂质的脱除方法 1煤气除尘 （1）机械力分离 （2）电除尘 （3）过滤 （4）洗涤 二、煤气杂质的脱除方法 2焦油、卤化物等有害物质的脱除 对煤气中的煤焦油蒸汽、卤化物、碱金属的化合物、砷 化物、NH3和HCN等有害物质，

2、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。虽然也开发了其 它干法净化技术，但仍处在研究、发展阶段。 二、煤气杂质的脱除方法 3脱硫 （1）干法脱硫 （2）湿法脱硫 物理吸收法 化学吸收法 物理-化学吸收法 二、煤气杂质的脱除方法 4CO的变换 煤气中CO脱除所利用的原理为变换反应，即CO和H2O（g ）反应生成CO2和H2，通过此反应既实现了把CO转变为容 易脱除的CO2，又制得了等体积的H2。 二、煤气杂质的脱除方法 5CO2的脱除 CO2的脱除的工艺很多，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CO2的低 温甲醇洗、NHD和MDEA法。 第二

3、节 耐硫宽温CO变换 1 2 变换的基本原理 耐硫宽温变换的催化剂 3 4 耐硫宽温变换的工艺条件 耐硫宽温变换的工艺流程 5 耐硫宽温变换的操作控制 一、变换的基本原理 1化学平衡 （1）热效应 表3-1 变换反应的反应热 温度（K）298400500600700800900 反应热KJ/mol41.1640.6639.8738.9237.9136.8735.83 一、变换的基本原理 （2）平衡常数 表3-2 不同温度下变换反应的平衡常数Kp 温度（ ） 温度（ ） Kp 温度（ ） Kp 180342.3231032.974407.79 190272.2032028.804507.14 2

4、00218.6533025.284606.56 210177.3034022.294706.04 220145.0635019.744805.57 230119.6836017.554905.15 24099.5237015.675004.78 25083.3738014.045104.44 26070.3439012.625204.13 27059.7340011.395303.86 28051.0541010.315403.60 29043.884209.375503.37 30037.944308.53 一、变换的基本原理 变换的平衡常数也可通过下列公式计算： 或 （3）变换率x与平衡变

5、换率x* 一、变换的基本原理 假设进入变换炉的煤气中CO、H2、CO2和其它气体的摩尔 分率分别为a、b、c和d，进炉的H2O（g）/COn(摩尔比 )，变换过程的变换率为x，则变换反应前后各组分的的 量和气体总量的情况如表3-3所示： 表3-3 变换反应前后各物质量关系表 项目COH2CO2其它H2O(g) 干基总 量 湿基总 量 反应前的量abcdn11+n 反应后的量a-axb+axc+axdn-ax1+ax1+n 一、变换的基本原理 假设反应后CO的干基含量为a，则 可推得 例如，进变换炉的煤气中CO的含量为65%（干基摩尔分率 ，下同），出炉的变换气中CO的含量为35%，则此变换过

6、程的变换率为 一、变换的基本原理 平衡变换率x*指变换反应达到化学平衡时的变换率，表 明了在特定条件下变换反应进行的极限，为实际生产操 作提供了努力方向。实际生产中的变换率x总比平衡变换 率x*小。平衡变换率x*可通过理论计算获得。其计算过 程如下。 反应达到平衡时各组分的湿基摩尔分率为： 一、变换的基本原理 代入平衡常数表达式得： 整理得： 则得 解得 一、变换的基本原理 （4）影响x*的因素 表3-4 不同温度下CO的平衡变换率x* 温度（）x*温度（）x* 1800.99653600.9396 2000.99453800.9267 2200.99184000.9126 2400.9881

7、4200.8974 2600.98334400.8813 2800.97744600.8644 3000.97004800.8469 3200.96135000.8289 3400.95125200.8107 一、变换的基本原理 图3-1 温度和平衡变换率x*关系图 一、变换的基本原理 图3-1 温度和平衡变换率x*关系图 一、变换的基本原理 2反应速率 （1）反应机理及动力学方程 一级反应 k0等温积分式为： 二级反应 一、变换的基本原理 幂函数型动力学方程式 或 对工业用粒度为35mm的B302Q型的钴钼变换催化剂的 宏观动力学方程式为： 一、变换的基本原理 （2）影响反应速率的因素 压力

8、 一、变换的基本原理 H2O/CO 图3-4 H2O/CO和反应的关系图 一、变换的基本原理 温度 二、耐硫宽温变换的催化剂 1催化剂的组成和性能 表3-5 常用的国外催化剂的组成和性能表 型 号K8-11SSKC 国 别德 国丹 麦美 国 公 司BASFTopseUCI 组 分 % CoO4.73.02.73.7 MoO39.810.81113 K2CO3-13.8- ReO-0.51.7 载体MgAl2O4-Al2O3-Al2O3 外形尺寸mm4812条形36球形348条形 堆密度Kg/l0.750.91.00.7 侧压强度N/ cm11080100 比表面m2/g150100118 孔容

9、ml/g0.550.340.47 使用压力MPa0.79.81.57.547 活性温区280500200475290450 汽/气0.521.00.50.6 最低硫含量ml/m35005050 二、耐硫宽温变换的催化剂 表3-6 国产主要Co-Mo催化剂的组成和性能 型号B301B303QQCS-01QCS-04QDB-04EB-6 CoO %2313.03.53.51.82.0 MoO3%101578.08.088.0 促进剂适量 K2CO3 适量 K2CO3 适量TiO2MgOMgOMgO 载 体-Al2O3-Al2O3MgAl2O4 MgAl2O3+ Al2O3 MgAl2O3+ Al2

10、O3 -Al2O3 +MgAl2O4 外 形灰黑条墨绿球灰绿条灰绿条 红色或绿 色条 粉红球 尺寸mm54636 461 0 481 2 3.5 4.55 25 36 二、耐硫宽温变换的催化剂 续上表 型号B301B303QQCS-01QCS-04QDB-04EB-6 堆密度 kg/l 1.21.3 0.91.1 0.75 0.80 0.75 0.82 0.93 1.0 0.91.1 比表面 m2/g 801734560100160 孔容ml/g0.30.350.30.250.250.3 侧压强度 N/cm 15011011013030点压 使用压力 MPa 0.12.0 0.13.08.05

11、.08.03.0 温度210460 170470 230500 200500 190500 250450 汽/气0.51.6 0.41.41.61.21.41.0 最低硫含 量ml/m3 506010050 低变80 ，中变 150 50 二、耐硫宽温变换的催化剂 2催化剂的硫化 （1）硫化原理 二、耐硫宽温变换的催化剂 （2）硫化流程 二、耐硫宽温变换的催化剂 （3）催化剂硫化过程 （4）硫化注意事项 （5）反硫化 催化剂的反硫化主要指在一定的温度、蒸汽量和较低的 H2S浓度下发生如下的反应： （3-16） 反应的平衡常数为： （3-17） 二、耐硫宽温变换的催化剂 表3-7 不同汽气比时各

12、温度下最低H2S含量（g/Nm3干气） 温度 / 汽 气 比 0.20.40.60.81.01.21.41.6 2000.0140.020.0430.0570.0710.0850.1000.114 2500.0410.0820.1230.1640.2050.2460.2860.327 3000.0980.1950.2930.3910.4880.5860.6840.781 3500.2020.4040.6070.8091.0111.2131.4161.618 4000.3570.7501.1251.501.8742.492.6242.999 4500.6371.2731.912.5472.183

13、3.824.4575.093 5001.0072.0153.0224.2095.0376.0447.0518.059 5501.5043.0084.5136.0177.5219.02510.5312.03 二、耐硫宽温变换的催化剂 3催化剂的使用 4催化剂的钝化与卸出 5催化剂的失活 6催化剂的再生 三、耐硫宽温变换的工艺条件 1压力 2温度 三、耐硫宽温变换的工艺条件 三、耐硫宽温变换的工艺条件 3H2O/CO（汽/气） 四、耐硫宽温变换的工艺流程 1变换流程的发展 （1）中温(高温)变换 四、耐硫宽温变换的工艺流程 其主要操作指标如下： 四、耐硫宽温变换的工艺流程 （2）中变串低变 四、耐

14、硫宽温变换的工艺流程 四、耐硫宽温变换的工艺流程 其主要操作指标如下： 四、耐硫宽温变换的工艺流程 （3）中低低变换 四、耐硫宽温变换的工艺流程 其主要操作指标如下： 四、耐硫宽温变换的工艺流程 （4）全低温变换 四、耐硫宽温变换的工艺流程 （5）无饱和热水塔工艺 随着低温变换技术的采用，特别是全低变工艺的应用， 变换气中过量蒸汽已经很少，传统利用冷凝和蒸发原理 回收蒸汽的饱和热水塔已失去了理论依据。 四、耐硫宽温变换的工艺流程 2生产甲醇的无饱和热水塔全低变流程 五、耐硫宽温变换的操作控制 （一）原始开车（包括大修后开车） 1开车前的准备工作 2开车前的检查、确认工作 3系统氮气置换 4耐硫

15、变换催化剂升温硫化 5系统导气 五、耐硫宽温变换的操作控制 （二）向甲醇洗导气 当变换工段正常且各指标合格后，就可以向低温甲醇洗 工段导气。在向低温甲醇洗工段导气时要慢，一定要注 意变换压力的波动，防止由于压力的波动造成催化剂床 层压差的增大。 五、耐硫宽温变换的操作控制 （三）正常操作 变换工段的正常操作的主要内容为：调节各变换炉床层 的温度正常、调节进变换炉的汽/气比正常、调节变换系 统和冷凝液闪蒸槽16的压力正常。 （四）系统停车 1长期停车 2短期停车 五、耐硫宽温变换的操作控制 （五）事故处理 1如气化装置突然停止向本工段供气，应立即通知后工 段，并快速关闭进变换工段的煤气阀门，系统作停车处 理。 2因锅炉给水故障，出现第一、第二淬冷过滤器7、9断 水时，系统作停车处理。 五、耐硫宽温变换的操作控制 3冷却水中断，会使变换气冷却器14工艺气温度升高而 且带水量加大，变换系统要作停车处理。 4仪表空气中断或晃电时，系统应立即停车。 5如果床层温度飞温，要减小原料气量，加大蒸汽量， 开大放空阀，将热量迅速带走。 第三节 低温甲醇洗 1 2 低温甲醇洗基本原理