一種煤氣化脫硫工藝的製作方法
2023-10-10 17:20:19
一種煤氣化脫硫工藝的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種煤氣化脫硫工藝，其特徵在於：將CaO、CaCO3混合均勻後，與煤、氣化劑一起進入高溫氣化爐發生反應，在生成CO、H2等合成氣的同時，CaCO3發生CaCO3=CaO+CO2分解反應生成CaO，氣相中的揮發S和H2S與進入氣化爐中的CaO以及CaCO3分解生成的CaO反應生成CaS，使S進入固相，以保證合成氣中的H2S含量小於20mg/Nm3。本發明可以有效防止H2O存在情況下CaO脫硫時CaS薄密層的形成，避免CaS層對脫硫效果的影響。同時可在煤氣化的同時進行脫硫，節省後續煤氣降溫脫硫工序，在投資、佔地、能耗、運行成本上的優勢十分明顯。尤其適合於需要高溫低硫合成氣的場合，可不降溫直接利用，省去合成煤氣降溫脫硫後又加熱升溫的能耗損失。
【專利說明】一種煤氣化脫硫工藝
【技術領域】
[0001]本專利屬於煤氣化的【技術領域】，是針對煤氣化產生高溫氣體中的H2S脫除的新工藝。
【背景技術】
[0002]我國能源資源的基本特點是富煤、貧油、少氣，煤炭是我國重要的基礎能源，在一次能源消耗結構中煤炭比例佔70%以上。煤氣化作為煤化工產業的龍頭技術，在我國工業領域佔有非常重要的地位，基於煤氣化技術，可實現發電、制烯烴、制氫、制海綿鐵等的聯產。
[0003]煤氣化包括固定床氣化、流化床氣化和氣流床氣化三類，其中氣流床氣化是目前國內外應用最廣泛同時技術最先進的氣化技術，典型的代表有Shell幹煤粉氣化和GE水煤漿氣化，氣化溫度在1350°C~1700°C間。
[0004]上述煤氣化工藝的氣化溫度較高，同時煤中所含的S大都以H2S的形式進入氣相。對於煤氣化高溫煤氣的脫硫，目前沒有較好的辦法。通常的氧化鐵基、氧化鋅基、氧化銅基等高溫煤氣脫硫劑，工作溫度均在800°C以下，不適合氣化溫度可高達1350°C~1700°C的氣流床氣化工藝。由石灰石或白雲石煅燒獲得的CaO脫硫劑，雖然具有吸收H2S反應速率快且能完全轉化的優點，但由於煤氣化的氣化劑含有大量的H2O,當過多H2O存在時，會使Ca0+H2S=CaS+H20反應產物CaS層發生燒結，形成薄密的殼層，阻止H2S進入脫硫劑顆粒內部接觸未反應的CaO，大大影 響脫硫反應的速率和轉化率。
[0005]綜上所述，對於煤氣化高溫煤氣的脫硫，目前沒有較好的辦法，必須在後續工序進行降溫和脫硫後，才能進行多聯產生產，不僅工序複雜，同時煤氣自身所帶的大量顯熱未得到充分利用，導致整體工藝能耗高、效率低，這在煤氣化發電、制海綿鐵等領域尤為明顯。
【發明內容】
[0006]本發明的目的在於:針對目前煤氣化工藝後續降溫脫硫工序帶來的工序複雜、煤氣顯熱未得到充分利用等問題，提出了一種煤氣化脫硫工藝，該工藝可以在煤與氣化劑進行氣化的同時進行脫硫，保證氣化爐產生的合成氣中H2S〈20mg/Nm3。
[0007]為達到上述目的，本發明提供如下技術方案。
[0008]一種煤氣化脫硫工藝，將CaO、CaCO3混合均勻後，與煤、氣化劑一起進入高溫氣化爐發生反應，在生成CO、H2等合成氣的同時，CaCO3發生CaCO3=CaCHCO2分解反應生成CaO，氣相中的揮發S和H2S與進入氣化爐中的CaO以及CaCO3分解生成的CaO反應生成CaS，使S進入固相，以保證合成氣中的H2S含量小於20mg/Nm3。
[0009]進一步，所述的進入高溫氣化爐的CaO和CaCO3用量與氣化用煤中含硫量的摩爾比(Ca0+CaC03)/S 為 1.5 ~3。
[0010]進一步，所述的進入高溫氣化爐的CaO和CaCO3, CaCO3與CaO的摩爾比CaC03/Ca0為2~3。[0011]進一步，所述的進入高溫氣化爐的CaO和CaCO3,其粒度範圍為75微米~150微米。
[0012]進一步，所述的氣化劑為O2和H2O,或者為02、H2O和C02。。
[0013]進一步，所述的高溫氣化爐為流化床氣化爐或氣流床氣化爐。
[0014]進一步，所述的高溫氣化爐，氣化溫度為900°C~1700°C。
[0015]本發明採用混合均勻的CaO和CaCO3,與煤、氣化劑一起進入高溫氣化爐，在氣化的同時使煤氣中的硫與CaO反應生成CaS進入固相，保證合成氣中的H2S小於20mg/Nm3，參與反應的CaO為進入氣化爐中的CaO以及CaCO3分解生成的CaO。本發明的有益效果有如下兩點。
[0016]I)採用CaO與CaCO3混合均勻的方式進行脫硫，可以利用CaO脫硫反應的高速率和高轉化率，同時CaCO3發生分解生成CaO和C02，CO2從混合後的顆粒表面放出，使顆粒表面形成多孔結構，防止CaO脫硫產物CaS層的燒結，使H2S可以接觸到顆粒內部的CaO，避免了有H2O存在情況下CaO脫硫的缺陷。另外CaCO3分解產生的CaO可以與直接進入氣化爐的CaO —起作為脫硫劑使用。
[0017]2)相較傳統的煤氣化降溫脫硫工序，本發明工藝簡單易行，可節省後續煤氣降溫脫硫工序，在投資、佔地、能耗、運行成本上優勢明顯，尤其適合於需要高溫低硫合成氣的場合，如發電、直接還原生產海綿鐵領域，採用本發明工藝獲得的合成氣，可不降溫直接利用，省去合成煤氣降溫脫硫後又加熱升溫的能耗損失，能耗和運行成本上的優勢非常明顯。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]下面結合附圖和實施例對本發明作進一步描述。
[0019]圖1為本發明所述的煤氣化脫硫工藝示意圖。
【具體實施方式】
[0020]下面結合附圖和實施例對本發明作進一步描述。
[0021]如圖所示，本實施例一種煤氣化脫硫工藝，包括以下步驟。
[0022]I)將CaOXaCO3混合均勻後，與煤、氣化劑一起進入高溫氣化爐發生反應，在生成C0、H2等合成氣的同時，CaCO3發生CaCO3=CaCHCO2分解反應生成CaO，氣相中的揮發S和H2S與進入氣化爐中的CaO以及CaCO3分解生成的CaO反應生成CaS，使S進入固相，以保證合成氣中的H2S含量小於20mg/Nm3。
[0023]2)上述步驟I)中，進入高溫氣化爐的CaO和CaCO3用量與氣化用煤中含硫量的摩爾比(Ca0+CaC03)/S為1.5~3，同時CaCO3與CaO的摩爾比CaC03/Ca0為2~3。
[0024]3)上述步驟I)中，進入高溫氣化爐的CaO和CaCO3，其粒度範圍為75微米~150微米。
[0025]4)上述步驟I)中，進行氣化反應的氣化劑為O2和H2O,或02、H2O和C02。
[0026]5)上述步驟I)中，高溫氣化爐可以是流化床氣化爐，也可以是氣流床氣化爐，氣化溫度900°C~1700°C。
[0027]本發明將CaO和CaCO3混合均勻後，利用CaCO3分解產生CO2的方式使顆粒表面形成多孔結構，可以有效防止高溫煤氣化反應H2O作為氣化劑存在情況下採用CaO脫硫時CaS薄密層的形成，避免CaS層對脫硫效果的影響，可在煤氣化的同時進行脫硫，節省後續煤氣降溫脫硫工序，在投資、佔地、能耗、運行成本上的優勢十分明顯，尤其適合於需要高溫低硫合成氣的場合，可不降溫直接利用，省去合成煤氣降溫脫硫後又加熱升溫的能耗損失。
[0028]第一實施例1)將粒度75微米的CaO和CaCO3混合均勻後，與煤、H2O和O2 —起進入高溫流化床氣化爐發生反應，氣化溫度900°C，在生成C0、H2等合成氣的同時，CaCO3發生CaCO3=CaCHCO2分解反應生成CaO，氣相中的揮發S和H2S與進入氣化爐中的CaO以及CaCO3分解生成的CaO反應生成CaS，使S進入固相，以保證合成氣中的H2S含量小於20mg/Nm3。
[0029]2)上述步驟I)中，進入高溫氣化爐的CaO和CaCO3用量與氣化用煤中含硫量的摩爾比(Ca0+CaC03)/S為1.5，同時CaCO3與CaO的摩爾比CaC03/Ca0為2。
[0030]本實施例將CaO和CaCO3混合均勻後，利用CaCO3分解產生CO2的方式使顆粒表面形成多孔結構，防止CaO脫硫產物CaS層的燒結，避免了有H2O存在情況下CaO脫硫的缺陷，可在煤氣化的同時進行脫硫，節省後續煤氣降溫脫硫工序，在投資、佔地、能耗、運行成本上的優勢十分明顯。
[0031]第二實施例1)將粒度100微米的CaO和CaCO3混合均勻後，與煤、H20和O2 —起進入高溫氣流床氣化爐發生反應，氣化溫度1350°C，在生成CO、H2等合成氣的同時，CaCO3發生CaCO3=CaCHCO2分解反應生成CaO，氣相中的揮發S和H2S與進入氣化爐中的CaO以及CaCO3分解生成的CaO反應生成CaS，使S進入固相，以保證合成氣中的H2S含量小於20mg/Nm3。
[0032]2)上述步驟I)中，進入高溫氣化爐的CaO和CaCO3用量與氣化用煤中含硫量的摩爾比(Ca0+CaC03)/S為2，同時CaCO3與CaO的摩爾比CaC03/Ca0為2.5。
[0033]本實施例將CaO和CaCO3混合均勻後，利用CaCO3分解產生CO2的方式使顆粒表面形成多孔結構，防止CaO脫硫產物CaS層的燒結，避免了有H2O存在情況下CaO脫硫的缺陷，可在煤氣化的同時進行脫硫，節省後續煤氣降溫脫硫工序，在投資、佔地、能耗、運行成本上的優勢十分明顯。
[0034]第三實施例1)將粒度150微米的CaO和CaCO3混合均勻後，與煤、H20、CO2和O2 —起進入高溫氣流床氣化爐發生反應，氣化溫度1700 °C，在生成CO、H2等合成氣的同時，CaCO3發生CaCO3=CaCHCO2分解反應生成CaO，氣相中的揮發S和H2S與進入氣化爐中的CaO以及CaCO3分解生成的CaO反應生成CaS，使S進入固相，以保證合成氣中的H2S含量小於20mg/Nm3。
[0035]2)上述步驟I)中，進入高溫氣化爐的CaO和CaCO3用量與氣化用煤中含硫量的摩爾比(Ca0+CaC03) /S為3，同時CaCO3與CaO的摩爾比CaC03/Ca0為3。
[0036]本實施例將CaO和CaCO3混合均勻後，利用CaCO3分解產生CO2的方式使顆粒表面形成多孔結構，防止CaO脫硫產物CaS層的燒結，避免了有H2O存在情況下CaO脫硫的缺陷，可在煤氣化的同時進行脫硫，節省後續煤氣降溫脫硫工序，在投資、佔地、能耗、運行成本上的優勢十分明顯。
[0037]最後說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，儘管參照較佳實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的宗旨和範圍，其均應涵蓋在本發明的權利要求範圍當中。
【權利要求】
1.一種煤氣化脫硫工藝，其特徵在於:將CaO、CaCO3混合均勻後，與煤、氣化劑一起進入高溫氣化爐發生反應，在生成C0、H2等合成氣的同時，CaCO3發生CaCO3=CaCHCO2分解反應生成CaO，氣相中的揮發S和H2S與進入氣化爐中的CaO以及CaCO3分解生成的CaO反應生成CaS，使S進入固相，以保證合成氣中的H2S含量小於20mg/Nm3。
2.根據權利要求1所述的一種煤氣化脫硫工藝，其特徵在於:所述的進入高溫氣化爐的CaO和CaCO3用量與氣化用煤中含硫量的摩爾比(Ca0+CaC03)/S為1.5~3。
3.根據權利要求1所述的一種煤氣化脫硫工藝，其特徵在於:所述的進入高溫氣化爐的 CaO 和 CaCO3, CaCO3 與 CaO 的摩爾比 CaC03/Ca0 為 2 ~3。
4.根據權利要求1所述的一種煤氣化脫硫工藝，其特徵在於:所述的進入高溫氣化爐的CaO和CaCO3，其粒度範圍為75微米~150微米。
5.根據權利要求1所述的一種煤氣化脫硫工藝，其特徵在於:所述的氣化劑為O2和H2O。
6.根據權利要求1所述的一種煤氣化脫硫工藝，其特徵在於:所述的氣化劑為02、H2O和 CO2。
7.根據權利要求1所述的一種煤氣化脫硫工藝，其特徵在於:所述的高溫氣化爐為流化床氣化爐。
8.根據權利要求1所述 的一種煤氣化脫硫工藝，其特徵在於:所述的高溫氣化爐為氣流床氣化爐。
9.根據權利要求1所述的一種煤氣化脫硫工藝，其特徵在於:所述的高溫氣化爐，氣化溫度為900°C~1700°C。
【文檔編號】C10J3/06GK103789042SQ201410077752
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2014年3月5日 優先權日:2014年3月5日
【發明者】陳凌, 張賢明, 歐陽平 申請人:重慶工商大學