煤炭气化-煤气的净化

§3、煤的气化§3.1煤气化的基本原理§3.2气化炉的基本原理§3.3固定(移动)床气化法§3.4流化床气化法§3.5气流床气化法§3.6煤的气化联合循环发电§3.7煤炭地下气化§3.8煤的气化方法的评价与选择§3.9煤气的净化§3.10煤气的甲烷化§3．9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，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⑴H2S气体脱除的必要性①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②H2S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。⑵CO2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⑴干法优点：可脱无机和有机硫，且脱至极精细，工艺设备简单，操作维修方便，小厂多用。在选用反应活性好硫容高的脱硫剂的前提下，干法脱硫脱硫效率高，比较适宜处理含H2S较低的煤气，因为，煤气中H2S过高会造成脱硫剂很快失效。

缺点：脱硫剂再生困难，需要周期性生产，设备庞大，不宜处理含硫量高的煤气（可做二级脱硫），一般与湿法配合。★氧化铁脱硫技术①生产过程原理氧化铁脱硫和再生反应过程如下：a:脱硫过程：

2Fe(OH)3+3H2S→Fe2S3+6H2O

Fe2S3→2FeS+S↓Fe(OH)2+H2S→FeS+2H2Ob:再生过程：

2Fe2S3+3O2+6H2O→4Fe(OH)3+6S↓

4FeS+3O2+6H2O→4Fe(OH)2+4S↓②脱硫的条件温度：28~30℃；

水分不低于30%（由于放热，脱硫前需要往煤气中加入一些蒸汽）；一定氧气的需要量（焦炉煤气中通常含氧0.5%~0.6%可满足脱硫再生需要）。③氧化铁脱硫剂制备:

为沼铁矿或铁屑和木屑按1：1比例混合制成，再喷洒适量的水调湿30%~40%，加少量0.5%熟石灰，反复翻晒制成（置大气中3个月），其PH值一般为8-9左右。④干法脱硫装置：塔式和箱式箱式：长方形的槽；箱内用钢板焊接成或钢筋混凝土制成，内壁涂一层沥青或沥青漆；水平面截面一般25~50m2，总高1.5~2m；箱内水平格子上装有四层四层厚为400～500mm的脱硫剂；脱硫装置常用四组设备组成，三组并联操作，另一组备用。⑤干式氧化铁法脱硫缺点：

设备笨重，脱硫剂再生大多为间歇再生；更换脱硫剂时，操作劳动强度大，操作不当很容易起火燃烧，较为危险。⑵湿法脱硫①改良A·D·A法（改良蒽醌二磺酸钠法）氧化脱硫法，脱硫效率可达99.5％以上。脱硫液组成：在稀碳酸钠溶液中添加等比例的2,6－蒽醌二磺酸和2,7－蒽醌二磺酸（A·D·A）的钠盐而成，为了改进操作又添加了适量的酒石酸钾钠（NaKC4H4O6）及0.12％～0.28％偏矾酸钠（NaVO3），故称改良A·D·A法。

原理：发生的主要脱硫反应为：脱硫：▲H2S+Na2CO3→NaHS+NaHCO3；▲2NaHS+4NaVO3+H2O→Na2V4O9+4NaOH+2S↓；再生：NaVO3的再生：

Na2V4O9+2A·D·A（氧化态）+2NaOH+H2O→4NaVO3+2A·D·A（还原态）；A·D·A（氧化态）的再生:2A·D·A（还原态）+2O2→2+2H2O+2A·D·A（氧化态）Na2CO3的再生:NaHCO3+NaOH→Na2CO3+H2O

特点：脱硫效率高（90%），煤气适用性大，溶液无毒性，操作中易堵塞A·D·A药品价格昂贵②萘醌法脱硫

它包括湿法脱硫及脱硫废液处理（Hirohax湿式氧化法）两部分组成。a:原理：

脱硫液：为含有1,4-萘醌-2-磺酸铵（用作催化剂，表示成NQ）的碱性溶液，碱源为煤气中氨，即用氨水吸收硫化氢和氰化氢。氨的溶解：

NH3+H2O→NH4OH；氨水吸收H2S和HCN：在脱硫塔进行的反应为：

NH4OH+H2S→NH4HS+H2O

NH4OH+HCN→NH4CN+H2ONQ作用下析出硫：NH4HS+NQ（氧化态）+H2O→NH4OH+S↓+NQ（还原态）NQ和NH4OH的再生：在再生塔吹入空气，在催化剂（NQ）作用下氧化再生，这时发生反应为：

NH4HS＋0.5O2→NH4OH＋S↓

NQ（还原态）+0.5O2

＝NQ（氧化态）+H2O

b:萘醌法流程：

中间煤气冷却器由预冷段、洗萘段和终冷段三段空喷塔构成，煤气在预冷段冷到38℃后在中段用洗油洗萘，确保在终冷时无萘析出，煤气在终冷段被冷到36℃。脱硫塔把煤气中H2S、HCN和NH3吸收下来，在再生塔硫氢根离子被氧化成硫磺和铵盐。经过再生的溶液从再生塔顶自流入脱硫塔循环使用。

为了降低脱硫吸收液中硫化物与氰化物含量，从循环液中取出一部分进行废液处理。上海宝钢采用湿式氧化法（Hirohax），在反应器压力7.5MPa和温度275℃条件下，使脱硫液中硫化物，含氰化物及悬浮硫等完全氧化转化成硫铵母液，作为硫铵工段的原料。不存在二次污染。

C:特点:

本方法利用煤气中的H2S、HCN和NH3互为吸收剂而共同除去。制取硫铵利用了煤气中的硫，可使硫铵工段耗酸降低60％左右。此法使煤气中HCN也变成氨。过程中不用Na2CO3，也无二次污染。但此法也存在脱硫循环液量大，废液处理需采用高温高压设备，耗电量大等缺点。当然它仍然是湿法脱硫和废液处理的