煤气的净化

编号：No.22课题：第六章煤气的净化------6-1固体颗粒的清除——除尘授课内容：● 煤气净化概述● 除尘的原理及方法● 除尘的主要设备知识目标：● 掌握除尘的原理及方法● 了解主要的除尘设备● 了解煤气的主要成分、杂质及危害能力目标：掌握K-T法、鲁奇连续气化法和间歇式气化除尘净化的工艺流程，了解除尘方法分类原理，掌握电除尘器的结构和除尘原理。

思考与练习：第六章煤气的净化第一节、概述一、煤气中的杂质及其危害1、煤气的主要成分煤气的主要成分随生产方法的不同而有差别。

以空气和水蒸气为气化剂的半水煤气，其主要成分有：H 、Nr 、CO 、C0、CH 、未反应的H 0。

以水蒸气-氧气为气化剂时，其主要成分有：H 、CO 、C0、CH 、未反应的水蒸气等。

2、煤气杂质成分和杂质含量煤气杂质成分和杂质含量因生产方法的区别而有所不同，但主要是矿尘、各种硫的化合物、煤焦油等。

硫：硫大部分转变成了H S(约占总量的95％)，但也有极少量COS 、S0以及各种硫醇(C H SH)和噻吩(C H S)。

煤气中的含硫量与燃料中的硫含量以及加工方法有关。

以含硫较高的焦炭或无烟煤为原料制得的煤气中．硫化氢可达4～6g ／m ，有机硫O.5～0.8g ／m ；以低硫煤或焦为原料时，硫化氢一般为1～2g ／m ，有机硫为O.05～0.2g ／m 。

天然气中硫化氢含量因煤产地不同而有很大差异，约在0.5～15g ／m 范围内变动。

重油、轻油中的硫含量亦因石油产地不同而有很大差别。

氮：煤中的氮以NH 、HCN 和各种硫氰酸盐(酯)的形式出现在气体中。

卤素：各种卤素转化成它们相应的酸或盐。

其它元素：煤中还有一些被认为具有潜在危险的元素如镀、砷、硒、镉、汞和铅。

3、危害固体杂质会堵塞管道、设备等，从而造成系统阻力增大，甚至使整个生产无法进行。

因此，无论生产什么用途的煤气，首先都必须把2242224222544333333固体杂质清除干净。

硫化氧及其燃烧产物(SO)会造成人体中毒，在2空气中含有0.1%的硫化氢就能致人死命。

硫化物的存在还会腐蚀管道和设备，而且给后工序的生产带来危害，如造成催化剂中毒、使产品成分不纯或色泽较差等。

二、煤气中杂质的脱除方法煤气的净化包括固体颗粒的清除和气体杂质的净化．一般分为预净化和净化两个阶段。

固体颗粒的清除：水洗急冷。

气体杂质的净化：物理溶剂法，化学法。

第二节、固体颗粒的清除——除尘一、除尘的原理及方法1、气流床气化的粗煤气中固体颗粒的清除气流床气化的粗煤气温度高，固体颗粒含量也高。

如K-T法中炉气出口温度约为1816℃，并稍具正压。

这时直接用水来使气体急冷．以使其挟带的熔渣微滴固化，然后使气体通过废热锅炉产生蒸汽，同时降低煤气自身温度到177℃左右。

气体再经两级文氏洗涤器洗涤净化和冷却，温度降至35℃，然后进去脱硫。

K-T法除尘净化的工艺流程如图6-1所示。

2、固定床气化的粗煤气中固体颗粒的清除：连续式气化的粗煤气中固体颗粒的清除（鲁奇(Lurgi)气化法）：鲁奇(Lurgi)气化过程为加压操作．且气体中含有焦油和油，粗煤气的预净化比较复杂。

从气化炉出来的粗煤气温度为427～437，气体首先通过急冷冷却器，而后通过废热锅炉，离开时温度约为154。

焦油、油和冷凝液在此处收集予以分离。

重质焦油(大部分颗粒物质积聚在此焦油内)返回到气化炉。

接着进行两级气体间接冷却，在第一级即中间收集余下的焦油、油和水。

在第二级，气体被冷却到30～38．此处只收集油和水。

最后为了脱除轻质油，用洗油对气体进行逆流洗涤。

制取高热质煤气时，需在废热锅炉后的工序中加入变换炉。

这种配置方式可使气体的冷却和再加热都简化到最低程度。

另外，重质油在变换催化剂上部脱硫，同时COS 和CS 2转变成H 2S 和CO 2。

C ︒C ︒C︒间歇式气化制半水煤气或水煤气的中固体颗粒的清除：从煤气炉出来的半水煤气先经过燃烧蓄热室，再经过废热锅炉回收废热后，去洗气塔5后进煤气柜6，煤气柜体积很大，不仅可以起到储存气体的作用，同时还可以起到重力除尘的作用。

从煤气柜中出来的气体再进去电除尘器最后除尘。

间歇式气化制半水煤气或水煤气时，废热回收和固体颗粒的净化工艺流程如图6-3所示。

二、除尘的主要设备1、煤气中矿尘清除的主要设备，按清除原理可分为：沉降室：重力沉降，如煤气柜和废热锅炉就相当于重力沉降室旋风分离器：离心力电除尘器：依靠高压静电场文氏洗涤器：水水膜除尘器：水洗涤塔：水2、电除尘器电除尘器的主要特点：除尘效率高；设备生产能力范围较大，即适应性较强；流体阻力小；电除尘器的分类和特点：干式电除尘器：科尘返搅湿式电除尘器：操作连续、稳定，但只能在较低温度下使用湿式电除尘器的结构：它由除尘室和高压供电两部分组成。

湿式电除尘器的工作原理：除尘摩中的电晕电极接高压直流电成为负极，沉淀电极接地成为正极，两极间的距离不大，一般为16.7～20kPa。

电晕电极的直径较小，一般为1.5～2.5mm的细丝。

在两极间供以50～90kV的高压直流电，形成不均匀的高压电场。

在电晕电极上电场强度特别大，使导线上产生电晕放电，娃在电晕电极线周围的气体在高电场强度的作用下发生电离t带负电的离子充满整个电场的有效空133间，密度可达10离子／米以上。

带负电的离子在电场的作用下，从电晕电极向沉淀电极移动，与粉尘相遇时，炉气中的分散粉尘颗粒将其吸附，从而带电。

带电的粉尘在电场作用下移向沉淀电极．在电极上放电，使粉尘成为中性并聚集在沉淀电极上，干式经振打、湿式可用水或其他液体冲洗进收尘斗中而被清除。

通常电晕极供以负电．因为阴离子比阳离子话跃，阴极电晕比阳极稳定。

编号：No.23课题：第六章煤气的净化------6-2脱硫（1）授课内容：● 煤气脱硫方法分类●`化学吸收法脱硫知识目标：● 了解脱硫方法分类● 掌握湿法脱硫中的改良ADA法、萘醌法脱硫、栲胶法脱硫的原理●了解湿法脱硫主要设备能力目标：湿法脱硫中的改良ADA法、萘醌法脱硫、栲胶法脱硫的工艺流程。

思考与练习：第三节脱硫一、煤气脱硫方法分类脱硫技术分为三大类：原煤脱硫、煤气脱硫和烟气脱硫。

而煤气脱硫无论在技术上还是在经济上均优于其他两类。

煤气脱硫（按脱硫剂的状态分类）：干法：活性炭法、氧化铁法、氧化锌法、氧化锰法、分子筛法、加氢转化法、水解转化法和离子变换树脂法。

干法的优点：干法脱硫工艺简单、技术成熟可靠，具有脱硫效率高、操作简便、设备简单、维修方便、可较完全地除去煤气中的硫化氢和大部分氰化氢等优点。

干法的缺点：反应速度缓慢、设备体积庞大、操作不连续、劳动强度大、使用前后期脱硫效率和阻力变化较大、较难回收硫磺、脱硫剂再生困难、不宜于含硫较高的煤气等缺点湿法：化学吸收法：化学吸收法是以碱溶液吸收原料气中硫化氢的。

再生时，使吸收液温度升高或压力降低，经化学吸收生成的化合物即会分解，放出硫化氢从而使吸收剂复原。

主要有乙醇胺法、改良热钾碱法、碳酸钠法、氨水中和法等。

湿式氧化法：湿式氧化法是利用含有催化剂的碱溶液吸收硫化氢的。

其再生时则是利用催化剂使空气中的氧将硫化氢氧化成单质硫。

氧化法有砷碱法、改良砷碱法、ADA 法、萘醌法、氨水催化法、EDTA 法、氧化煤法、栲胶法等。

物理吸收法：物理吸收法是利用有机溶剂为吸收剂进行脱硫，完全是物理过程。

吸收硫化氧后的溶液，当压力降低时，即放出硫化氢而吸收剂复原。

如低温甲酵法等。

此外．也可以固体作吸收剂，如分子筛、活性炭和氧化铁箱来脱除气体中的硫。

物理化学吸收法:环丁砜法是后面发展起来的一种物理化学吸收法。

它用环丁砜和烷基醇胺的混合物作吸收剂，烷基醇胺对硫化氢进行化学吸收，而环丁砜对硫化氢进行的是物理吸收。

二、化学吸收法脱硫(一)湿式氧化法实事氧化法是将气体中的硫化氢吸收至溶液中，以催化剂作为载氧体，使其氧化成单质硫，从而达到脱硫的目的。

其化学反应可用下式表示：硫化氢为酸性气体，吸收剂必须为碱性物质。

一般常用碳酸钠(过去曾用碳酸钾)、氨水等。

根据所选载氧体的不同，常见的湿式氧化S O H O S H +→+22221法有：改良ADA 法、萘醌法、氨水催化法、改良砷碱法、络合铁法、栲胶法等。

1、 改良ADA 法(亦称蒽醌二磺酸钠法)(1)基本原理：该脱硫法的反应机理可分为四个阶段。

第一阶段，在pH —8.5～9.2范围内，在脱硫塔内稀碱液吸收硫化氢生成硫氢化物。

Na C03 + H S NaHS + NaHCO (6-1) 第二阶段，在液相中，硫氢化物被偏钒酸钠迅速氧化成硫。

而偏钒酸钠被还原成焦钒酸钠。

2NaHS + 4NaV0 + H 0Na V O + 4NaOH + 2S (6-2)第三阶段，还原性的焦钒酸钠与氧化态的ADA 反应，生成还原态的ADA ，而焦钒酸钠则被ADA 氧化，再生成偏钒酸钠盐第四阶段，还原态ADA 被空气中的氧氧化成氧化态的ADA ，恢复了ADA 的氧化性能。

反应式(6-1)中消耗的碳酸钠由反应式(6-2)生成的氢氧化钠得到T 补偿。

恢复活性后的溶液循环使用。

22−→−332−→←249↓O H CO Na NaHCO NaOH 2323+=+当气体中含有二氧化碳、氧、氰化氢时，尚有下列副反应发生：气体中混有这些杂质是不可避免的。

可见，总有一些碳酸钠消耗在副反应上，因而在进行物料平衡计算时，应把这些反应计入。

(2)影响溶液对硫化氢吸收速度的因素影响溶液对硫化氧吸收速度的因素主要有：溶液的组分、吸收温度、吸收压力等。

①溶液的组分。

包括总碱度、碳酸钠浓度、溶液的pH 值及其他组分。

②溶液的总碱度和碳酸钠浓度：溶液的总碱度和碳酸钠浓度是影响溶液对硫化氢吸收速度的主要因素。

目前国内在净化低硫原料气时多采用总碱度为0.4mol ／L 、碳酸钠为0.1mol ／L 的稀溶液。

随原料气中硫化氢含量的增加，可相应提高溶液浓度，直到采用总碱度为1.0mol ／L ，碳酸钠为0.4mol/L 的浓溶液。

③溶液的pH 值④溶液中其他组分的影响：偏钒酸盐与硫化氢反应相当快。

但当出现硫化氢局部过浓时，会形成“钒-氧-硫”322322NaHCO O H CO CO Na →++O H O NaS O NaHS 232222+→+332NaHCO NaCNS S HCN CO Na +→++222422252N SO CO SO Na O NaCNS +++→+黑色沉淀。

添加少量酒石酸钠钾可防止生成“钒-氧硫”沉淀。

酒石酸钠钾的用量应与钒浓度有一定比例，酒石酸钠钾的浓度一般是偏钒酸钠钾的一半左右。

溶度中的杂质对脱硫有很大影响，例如硫代硫酸钠，硫氰化钠以及原料气中夹带的焦油、苯、萘等对脱硫都有害。

⑤温度：吸收和再生过程对温度均无严格要求。

温度在15～60范围内均可正常操作。