浅谈煤气净化技术(修改稿)

浅谈煤气净化技术

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摘要：本文首先概述了煤气中所含杂质及其危害，介绍了煤气净化技术及一些设备，然后结合各种不同煤气的特性单独对一些煤气的净化方法做了介绍，包括焦炉煤气中焦油的脱除及回收、氨类的脱除、萘的脱除工艺、苯类的脱除及回收和S H 2的脱除；高炉煤气的净化处理中的高压洗涤塔文氏管系统、高压串联调径文氏管系统、常压洗涤文氏管系统；转炉煤气的净化中的煤气湿法净化。同时对煤气的脱硫做了单独介绍，叙述了煤气脱硫中的化学吸收法脱硫和干法脱硫的工艺原理、优缺点和各种脱硫剂的选择等。

关键词：净化、脱硫、焦炉煤气、设备、处理

目 录

第一节 概述 (1)

1.1 煤气中的杂质及其危害 (1)

1.2 煤气中杂质的脱除方法 (1)

第二节 煤气净化设备及净化原理 (2)

2.1 固体颗粒的净化处理 (2)

2.1.1 粗除尘设备及操作原理 (3)

2.1.2 精除尘设备 (6)

2.1.3 布袋除尘器 (9)

2.1.4 气固分离设备的比较及应用 (10)

2.2 吸收分离 (10)

2.2.1 吸收与解吸 (10)

2.2.2 溶剂的选择 (11)

2.2.3 吸收在煤气净化中的应用 (11)

2.3 净化用其他设备 (11)

2.3.1 电捕焦油 (11)

2.3.2 脱泥脱水设备 (12)

第三节 焦炉煤气的净化处理 (12)

3.1 煤气的初冷 (13)

3.2 煤气中焦油的脱除及回收 (13)

3.3 煤气中氨类的脱除 (14)

3.4 煤气中萘的脱除工艺 (14)

3.5 煤气中苯类的脱除及回收 (14)

3.6 煤气中S H 2的脱除 (15)

3.6.1 3)(Fe OH 法 (15)

3.6.2 PDS 法 (15)

3.6.3 改良ADA 法 (16)

第四节 高炉煤气的净化处理 (17)

4.1 高压洗涤塔文氏管系统 (17)

4.2 高压串联调径文氏管系统 (18)

4.3 常压洗涤文氏管系统 (18)

第五节转炉煤气的净化处理 (18)

5.1 煤气湿法 (18)

5.2 转炉煤气干法净化回收技术 (19)

第六节脱硫 (19)

6.1 煤气脱硫方法分类 (19)

6.2 化学吸收法脱硫 (20)

6.2.1 湿式氧化法 (20)

6.2.2 中和法 (26)

6.3 干法脱硫 (26)

6.3.1 常温氧化铁法 (26)

6.3.2 中温气化铁法 (27)

6.3.3 氧化锌法 (28)

6.3.4 活性炭法 (30)

6.3.5 高温脱硫 (31)

6.3.6 其他干法脱硫简介 (32)

6.3.7 干法脱硫的主要设备 (33)

第七节煤气净化技术展望 (33)

总结 (33)

致谢 (34)

第一节 概述

1.1 煤气中的杂质及其危害

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2H 、2N 、CO 、2CO 、4CH 、未反应的O H 2；以水蒸气一氧气为气化剂时，其主要成分为错误！未找到引用源。、CO 、错误！未找到引用源。、4CH 未反应的水蒸气等。煤气杂质含量和杂质成分，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。气流床气化法如K —T 法由于采用高温操作条件，不产生焦油和酚。固定床气化法中，由于粗煤气出口温度低，而进料煤升温较慢，煤中的挥发分可能以焦油、石脑油、酚、甲酚等形式被蒸馏出而存在于粗煤气中。流化床气化法煤气组成则介于气流气化与固定床气化法之间。硫大部分转变成了S H 2(约占总量的95％)，但也有极少量COS 、2SO 以及各种硫醇(SH H C 52)和噻吩(S H C 44)。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/错误！未找到引用源。，有机硫0.5～0.8g/3m ，以低硫煤或焦为原料时，硫化氢一般为1～2g/3m ，有机硫为0.05～0．2g/错误！未找到引用源。。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/错误！未找到引用源。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。煤中的氮以3NH 、HCN 和各种硫氰酸盐(酯)的形式出现在气体中。各种卤素转化成它们相应的酸，特别是某些煤矿，矿中含氟较高，因而煤气中含氟也高。煤中还有一些被认为具有潜在危险的元素如铍、砷、硒、镉、汞和铅。

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，首先都必须把固体杂质清除干净。硫化氢及其燃烧产物(2SO )会造成人体中毒，在空气中含有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。我国城市煤气中的硫化氢要求低于20g/错误！未找到引用源。。用于冶炼优质钢时，煤气中的硫化氢允许含量为1～2g/错误！未找到引用源。。在煤气进行脱硫净化的同时，还可以生产硫磺或硫酸，也是一种重要的化工原料，应当予以回收。卤化氢及其他卤化物的危害也很大，如腐蚀设备、管道，造成催化剂中毒，若作城市煤气，燃烧时则污染环境，影响人的健康等。对于煤焦油、酚等，一方面可能在后面冷却时凝结而造成设备堵塞，以及影响煤气作为化工原料时的纯度等；另一方面，煤焦油、酚等还是重要的化工原料，有很高的回收价值。

1.2 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。

大多数煤气的预净化方法，包括带有热回收的冷却以及用水进行洗涤或急冷工序。合理的流程安排，取决于粗煤气的温度以及可冷凝副产物在气体中的含量。对于气流床气化等高温气化方法，粗煤气中不含煤焦油等，经废热锅炉等回收热量后，从气化操作中夹带出来的固体颗粒，如灰或未燃烧煤尘，可经水洗急冷操作而被脱除。同时，水洗急冷还可有效地减少或清除气体中的某些化学杂质，如卤化物、氮化物等，并可将它们从水中回收。而采用固定床和气流床气化方法时，由于煤气出口温度低，煤气中含有焦油、油、各种煤化学物质和有机硫，这样就使净化方法变得复杂起来。一般是先经废热锅炉回收热量后，再经间接冷却，重的煤焦油与固体颗粒一起返回气化炉，轻组分则送去煤焦油精炼。我国以煤为原料的中小型氮肥厂大多采用间歇式煤气发生炉生产半水煤气，一般都采用“废热锅炉一水冷洗涤一气柜一电除尘一脱硫”净化流程。

经水洗急冷净化后的煤气，固体颗粒及金属离子等已基本被清除干净，但大部分气体杂质尚留在煤气中。这些气体杂质的清除往往需要在较低的温度下进行。清除方法可分为物理溶剂法和化学法两大类。物理溶剂法很适合于从高压气流中脱除酸性气体，该法的优点是：溶液再生时耗热极少或不耗热，富液经过减压即可再生，同时溶解的酸性气体闪蒸而出。化学法有醇胺法、热钾碱法等。后面将作详细介绍。

对于粗煤气中的二氧化碳，应根据其用途决定是否必须脱除。对于低热值工业燃气，尤其是用于联合循环发电的燃气，不必脱除二氧化碳。但对中热值的城市煤气，必须脱除二氧化碳其热值才能达到城市煤气标准。

第二节煤气净化设备及净化原理

为了符合用户的需要和管线输送的要求，煤气生产出来都要通过净化处理，脱除其中有害杂质，同时充分回收利用煤气中的化工产品。煤气产生途径不同，其中所含杂质也有很大区别，因此不同煤气有其本身的净化方法和净化系统。煤气是多组分混合物，同时在产生时会漂浮着一些固体粉尘，因此煤气的净化实际上包含两部分：一部分是对固体粉尘的净化处理；另外一部分是对煤气中一些。化学组分(如氨等)进行处理排除。对固体颗粒的净化处理通常采用沉降分离法，也可采用重力沉降法、离心分离法等；对化学组分的净化处理采用的多为液体吸收法。