一種煤氣化脫硫工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種煤氣化脫硫工藝，其特征在于：將CaO、CaCO3混合均勻后，與煤、氣化劑一起進(jìn)入高溫氣化爐發(fā)生反應(yīng)，在生成CO、H2等合成氣的同時(shí)，CaCO3發(fā)生CaCO3=CaO+CO2分解反應(yīng)生成CaO，氣相中的揮發(fā)S和H2S與進(jìn)入氣化爐中的CaO以及CaCO3分解生成的CaO反應(yīng)生成CaS，使S進(jìn)入固相，以保證合成氣中的H2S含量小于20mg/Nm3。本發(fā)明可以有效防止H2O存在情況下CaO脫硫時(shí)CaS薄密層的形成，避免CaS層對(duì)脫硫效果的影響。同時(shí)可在煤氣化的同時(shí)進(jìn)行脫硫，節(jié)省后續(xù)煤氣降溫脫硫工序，在投資、占地、能耗、運(yùn)行成本上的優(yōu)勢(shì)十分明顯。尤其適合于需要高溫低硫合成氣的場(chǎng)合，可不降溫直接利用，省去合成煤氣降溫脫硫后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(shù)領(lǐng)域】
[0001]本專利屬于煤氣化的【技術(shù)領(lǐng)域】，是針對(duì)煤氣化產(chǎn)生高溫氣體中的H2S脫除的新工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)能源資源的基本特點(diǎn)是富煤、貧油、少氣，煤炭是我國(guó)重要的基礎(chǔ)能源，在一次能源消耗結(jié)構(gòu)中煤炭比例占70%以上。煤氣化作為煤化工產(chǎn)業(yè)的龍頭技術(shù)，在我國(guó)工業(yè)領(lǐng)域占有非常重要的地位，基于煤氣化技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)發(fā)電、制烯烴、制氫、制海綿鐵等的聯(lián)產(chǎn)。
[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(guó)內(nèi)外應(yīng)用最廣泛同時(shí)技術(shù)最先進(jìn)的氣化技術(shù)，典型的代表有Shell干煤粉氣化和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(shí)煤中所含的S大都以H2S的形式進(jìn)入氣相。對(duì)于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(dá)1350°C~1700°C的氣流床氣化工藝。由石灰石或白云石煅燒獲得的CaO脫硫劑，雖然具有吸收H2S反應(yīng)速率快且能完全轉(zhuǎn)化的優(yōu)點(diǎn)，但由于煤氣化的氣化劑含有大量的H2O,當(dāng)過多H2O存在時(shí)，會(huì)使Ca0+H2S=CaS+H20反應(yīng)產(chǎn)物CaS層發(fā)生燒結(jié)，形成薄密的殼層，阻止H2S進(jìn)入脫硫劑顆粒內(nèi)部接觸未反應(yīng)的CaO，大大影 響脫硫反應(yīng)的速率和轉(zhuǎn)化率。
[0005]綜上所述，對(duì)于煤氣化高溫煤氣的脫硫，目前沒有較好的辦法，必須在后續(xù)工序進(jìn)行降溫和脫硫后，才能進(jìn)行多聯(lián)產(chǎn)生產(chǎn)，不僅工序復(fù)雜，同時(shí)煤氣自身所帶的大量顯熱未得到充分利用，導(dǎo)致整體工藝能耗高、效率低，這在煤氣化發(fā)電、制海綿鐵等領(lǐng)域尤為明顯。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于:針對(duì)目前煤氣化工藝后續(xù)降溫脫硫工序帶來的工序復(fù)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(jìn)行氣化的同時(shí)進(jìn)行脫硫，保證氣化爐產(chǎn)生的合成氣中H2S〈20mg/Nm3。
[0007]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案。
[0008]一種煤氣化脫硫工藝，將CaO、CaCO3混合均勻后，與煤、氣化劑一起進(jìn)入高溫氣化爐發(fā)生反應(yīng)，在生成CO、H2等合成氣的同時(shí)，CaCO3發(fā)生CaCO3=CaCHCO2分解反應(yīng)生成CaO，氣相中的揮發(fā)S和H2S與進(jìn)入氣化爐中的CaO以及CaCO3分解生成的CaO反應(yīng)生成CaS，使S進(jìn)入固相，以保證合成氣中的H2S含量小于20mg/Nm3。
[0009]進(jìn)一步，所述的進(jìn)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(jìn)一步，所述的進(jìn)入高溫氣化爐的CaO和CaCO3, CaCO3與CaO的摩爾比CaC03/Ca0為2~3。[0011]進(jìn)一步，所述的進(jìn)入高溫氣化爐的CaO和CaCO3,其粒度范圍為75微米~150微米。
[0012]進(jìn)一步，所述的氣化劑為O2和H2O,或者為02、H2O和C02。。
[0013]進(jìn)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(jìn)一步，所述的高溫氣化爐，氣化溫度為900°C~1700°C。
[0015]本發(fā)明采用混合均勻的CaO和CaCO3,與煤、氣化劑一起進(jìn)入高溫氣化爐，在氣化的同時(shí)使煤氣中的硫與CaO反應(yīng)生成CaS進(jìn)入固相，保證合成氣中的H2S小于20mg/Nm3，參與反應(yīng)的CaO為進(jìn)入氣化爐中的CaO以及CaCO3分解生成的CaO。本發(fā)明的有益效果有如下兩點(diǎn)。
[0016]I)采用CaO與CaCO3混合均勻的方式進(jìn)行脫硫，可以利用CaO脫硫反應(yīng)的高速率和高轉(zhuǎn)化率，同時(shí)CaCO3發(fā)生分解生成CaO和C02，CO2從混合后的顆粒表面放出，使顆粒表面形成多孔結(jié)構(gòu)，防止CaO脫硫產(chǎn)物CaS層的燒結(jié)，使H2S可以接觸到顆粒內(nèi)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(chǎn)生的CaO可以與直接進(jìn)入氣化爐的CaO —起作為脫硫劑使用。
[0017]2)相較傳統(tǒng)的煤氣化降溫脫硫工序，本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單易行，可節(jié)省后續(xù)煤氣降溫脫硫工序，在投資、占地、能耗、運(yùn)行成本上優(yōu)勢(shì)明顯，尤其適合于需要高溫低硫合成氣的場(chǎng)合，如發(fā)電、直接還原生產(chǎn)海綿鐵領(lǐng)域，采用本發(fā)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后又加熱升溫的能耗損失，能耗和運(yùn)行成本上的優(yōu)勢(shì)非常明顯。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
[0019]圖1為本發(fā)明所述的煤氣化脫硫工藝示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
[0021]如圖所示，本實(shí)施例一種煤氣化脫硫工藝，包括以下步驟。
[0022]I)將CaOXaCO3混合均勻后，與煤、氣化劑一起進(jìn)入高溫氣化爐發(fā)生反應(yīng)，在生成C0、H2等合成氣的同時(shí)，CaCO3發(fā)生CaCO3=CaCHCO2分解反應(yīng)生成CaO，氣相中的揮發(fā)S和H2S與進(jìn)入氣化爐中的CaO以及CaCO3分解生成的CaO反應(yīng)生成CaS，使S進(jìn)入固相，以保證合成氣中的H2S含量小于20mg/Nm3。
[0023]2)上述步驟I)中，進(jìn)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(shí)CaCO3與CaO的摩爾比CaC03/Ca0為2~3。
[0024]3)上述步驟I)中，進(jìn)入高溫氣化爐的CaO和CaCO3，其粒度范圍為75微米~150微米。
[0025]4)上述步驟I)中，進(jìn)行氣化反應(yīng)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(fā)明將CaO和CaCO3混合均勻后，利用CaCO3分解產(chǎn)生CO2的方式使顆粒表面形成多孔結(jié)構(gòu)，可以有效防止高溫煤氣化反應(yīng)H2O作為氣化劑存在情況下采用CaO脫硫時(shí)CaS薄密層的形成，避免CaS層對(duì)脫硫效果的影響，可在煤氣化的同時(shí)進(jìn)行脫硫，節(jié)省后續(xù)煤氣降溫脫硫工序，在投資、占地、能耗、運(yùn)行成本上的優(yōu)勢(shì)十分明顯，尤其適合于需要高溫低硫合成氣的場(chǎng)合，可不降溫直接利用，省去合成煤氣降溫脫硫后又加熱升溫的能耗損失。
[0028]第一實(shí)施例1)將粒度75微米的CaO和CaCO3混合均勻后，與煤、H2O和O2 —起進(jìn)入高溫流化床氣化爐發(fā)生反應(yīng)，氣化溫度900°C，在生成C0、H2等合成氣的同時(shí)，CaCO3發(fā)生CaCO3=CaCHCO2分解反應(yīng)生成CaO，氣相中的揮發(fā)S和H2S與進(jìn)入氣化爐中的CaO以及CaCO3分解生成的CaO反應(yīng)生成CaS，使S進(jìn)入固相，以保證合成氣中的H2S含量小于20mg/Nm3。
[0029]2)上述步驟I)中，進(jìn)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(shí)CaCO3與CaO的摩爾比CaC03/Ca0為2。
[0030]本實(shí)施例將CaO和CaCO3混合均勻后，利用CaCO3分解產(chǎn)生CO2的方式使顆粒表面形成多孔結(jié)構(gòu)，防止CaO脫硫產(chǎn)物CaS層的燒結(jié)，避免了有H2O存在情況下CaO脫硫的缺陷，可在煤氣化的同時(shí)進(jìn)行脫硫，節(jié)省后續(xù)煤氣降溫脫硫工序，在投資、占地、能耗、運(yùn)行成本上的優(yōu)勢(shì)十分明顯。
[0031]第二實(shí)施例1)將粒度100微米的CaO和CaCO3混合均勻后，與煤、H20和O2 —起進(jìn)入高溫氣流床氣化爐發(fā)生反應(yīng)，氣化溫度1350°C，在生成CO、H2等合成氣的同時(shí)，CaCO3發(fā)生CaCO3=CaCHCO2分解反應(yīng)生成CaO，氣相中的揮發(fā)S和H2S與進(jìn)入氣化爐中的CaO以及CaCO3分解生成的CaO反應(yīng)生成CaS，使S進(jìn)入固相，以保證合成氣中的H2S含量小于20mg/Nm3。
[0032]2)上述步驟I)中，進(jìn)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(shí)CaCO3與CaO的摩爾比CaC03/Ca0為2.5。
[0033]本實(shí)施例將CaO和CaCO3混合均勻后，利用CaCO3分解產(chǎn)生CO2的方式使顆粒表面形成多孔結(jié)構(gòu)，防止CaO脫硫產(chǎn)物CaS層的燒結(jié)，避免了有H2O存在情況下CaO脫硫的缺陷，可在煤氣化的同時(shí)進(jìn)行脫硫，節(jié)省后續(xù)煤氣降溫脫硫工序，在投資、占地、能耗、運(yùn)行成本上的優(yōu)勢(shì)十分明顯。
[0034]第三實(shí)施例1)將粒度150微米的CaO和CaCO3混合均勻后，與煤、H20、CO2和O2 —起進(jìn)入高溫氣流床氣化爐發(fā)生反應(yīng)，氣化溫度1700 °C，在生成CO、H2等合成氣的同時(shí)，CaCO3發(fā)生CaCO3=CaCHCO2分解反應(yīng)生成CaO，氣相中的揮發(fā)S和H2S與進(jìn)入氣化爐中的CaO以及CaCO3分解生成的CaO反應(yīng)生成CaS，使S進(jìn)入固相，以保證合成氣中的H2S含量小于20mg/Nm3。
[0035]2)上述步驟I)中，進(jìn)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(shí)CaCO3與CaO的摩爾比CaC03/Ca0為3。
[0036]本實(shí)施例將CaO和CaCO3混合均勻后，利用CaCO3分解產(chǎn)生CO2的方式使顆粒表面形成多孔結(jié)構(gòu)，防止CaO脫硫產(chǎn)物CaS層的燒結(jié)，避免了有H2O存在情況下CaO脫硫的缺陷，可在煤氣化的同時(shí)進(jìn)行脫硫，節(jié)省后續(xù)煤氣降溫脫硫工序，在投資、占地、能耗、運(yùn)行成本上的優(yōu)勢(shì)十分明顯。
[0037]最后說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【權(quán)利要求】
1.一種煤氣化脫硫工藝，其特征在于:將CaO、CaCO3混合均勻后，與煤、氣化劑一起進(jìn)入高溫氣化爐發(fā)生反應(yīng)，在生成C0、H2等合成氣的同時(shí)，CaCO3發(fā)生CaCO3=CaCHCO2分解反應(yīng)生成CaO，氣相中的揮發(fā)S和H2S與進(jìn)入氣化爐中的CaO以及CaCO3分解生成的CaO反應(yīng)生成CaS，使S進(jìn)入固相，以保證合成氣中的H2S含量小于20mg/Nm3。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種煤氣化脫硫工藝，其特征在于:所述的進(jìn)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(jù)權(quán)利要求1所述的一種煤氣化脫硫工藝，其特征在于:所述的進(jìn)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(jù)權(quán)利要求1所述的一種煤氣化脫硫工藝，其特征在于:所述的進(jìn)入高溫氣化爐的CaO和CaCO3，其粒度范圍為75微米~150微米。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種煤氣化脫硫工藝，其特征在于:所述的氣化劑為O2和H2O。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種煤氣化脫硫工藝，其特征在于:所述的氣化劑為02、H2O和 CO2。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種煤氣化脫硫工藝，其特征在于:所述的高溫氣化爐為流化床氣化爐。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述 的一種煤氣化脫硫工藝，其特征在于:所述的高溫氣化爐為氣流床氣化爐。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種煤氣化脫硫工藝，其特征在于:所述的高溫氣化爐，氣化溫度為900°C~1700°C。
【文檔編號(hào)】C10J3/06GK103789042SQ201410077752
【公開日】2014年5月14日 申請(qǐng)日期:2014年3月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月5日
【發(fā)明者】陳凌, 張賢明, 歐陽平 申請(qǐng)人:重慶工商大學(xué)