煤气净化技术

　　本书是《煤清洁转化新技术丛书》之一，是作者根据研究经验并结合国内外煤气净化技术的试验经验编著而成的。详细地介绍了煤气净化理论基础、煤气脱硫、煤气干法脱硫、煤气高温脱硫、硫回收工艺、煤气除尘、一氧化碳变换、二氧化碳的脱除、煤气中其他杂质的脱除、煤气净化工艺在IGCC中的应用等内容，重点突出了煤气净化工艺和煤气高温净化技术的原理、现状、应用及发展趋势。内容全面，突出先进性和实用性。本书可供能源、能力、机械、环保等行业的科研、教学、设计等技术人员使用。本书前言我国是一个能源大国，但又是一个人均能源资源占有量较少的贫国。我国的人均能源资源占有量为全世界人均水平的1/2，为美国人均水平的1/10。而且，一次能源结构中75以上是煤。预计到21世纪中叶，甚至到21世纪末，我国以煤为主的能源结构将不会改变。煤的高效、清洁利用，是我国经济和社会可持续发展的战略选择，是保证我国能源稳定可靠供应以及可持续发展的重要科技基础。为了满足未来经济、社会和环境协调发展对能源的需求，煤炭的洁净利用必须以科学的发展观，依靠科技进步，走出一条兼顾高效、环保和经济的煤炭利用的新型工业化道路，发展基于煤气化的煤基能源及化工系统是在可预见范围内最有效的技术途径，已成为能源领域科技界和企业界的共识。以煤气化为基础的能源及化工系统不仅能较好地解决煤转化过程中提高效率和降低污染物排放的问题，而且，能生产液体燃料和氢等能源产品，对缓解交通能源紧张问题有重要的意义。以煤气化为基础的能源及化工系统正在成为世界范围内高效、清洁、经济地开发和利用煤炭的热点技术和重要发展方向。煤炭的气化和液化技术、煤气化联合循环发电技术等都已得到工业应用。国内，在国家计划的支持下，通过自主研发和引进国外先进技术，煤气净化也取得了相当的进展。煤气净化是以煤气化为基础的能源及化工系统中不可或缺的核心技术，是进一步提高转化效率、降低污染物排放的关键所在。煤气净化技术主要包括除尘、脱硫和硫回收、脱除二氧化碳、脱除重金属及卤化物等，常规的煤气净化技术已广泛应用于煤化工和煤气化发电系统中。随着煤气化技术的发展，煤气净化技术在规模和净化精度方面均有了长足的发展。近十年来，煤气化联合循环发电技术已进入了商业化，这对煤气净化技术提出了不同的要求，促使常规煤净化技术向高温煤气净化发展。由于常规煤气净化工艺通常是在常温状态下运行，从气化炉产生的高温煤气必须经过冷却降温才能进入煤气净化工艺，这使发电系统损失了大量的有效能。为了提高转化效率，高温煤气净化技术应运而生。高温煤气净化工艺能够提高效率并简化系统、降低造价，已成为国际能源领域研究开发的热点。然而，高温煤气净化技术尚未实现商业化，仍有许多技术难题有待解决。以煤气化为基础的能源和化工系统的发展，为人们描绘了能源梯级利用的、环境污染最小化、成本最低而效率最大化的前景，并预留了减排二氧化碳和通向氢能经济的技术窗口，同时也对煤气净化技术提出了更高的要求。本书的作者作为项目负责人，完成了“八五”攻关项目“整体煤气化联合循环（IGCC）示范项目技术可行性研究”、“九五”攻关专题“高温煤气除尘工艺和设备的研究开发”和“高温煤气脱硫工艺和设备的研究开发”、国家重点基础研究发展规划（973）课题“煤气高温净化”。作者对化工行业的煤气净化技术进行了比较研究，结合世界上已投运IGCC示范电站净化系统的选择及运行情况，提出了我国第一座IGCC示范电站净化系统的选择意见。同时，作者还进行了高温煤气除尘、脱硫、脱氯、脱碱金属的理论和试验研究，完善了高温煤气净化的基础理论，并开发出了几种高温净化工艺和脱除剂。本书是在上述研究的基础上，结合国内外煤气净化技术的实践经验编著而成的。为了推动以煤气化为基础的能源、电力和化工系统的应用和发展，能使更多的煤化工和能源工作者熟悉煤气净化基本理论和工艺设备，特编著本书，以供读者参考。本书内容全面，突出先进性和实用性，可供能源、电力、化工、机械、环保等行业的科研、教学、设计等技术人员使用。本书共分10章，第1章介绍煤气净化的基础理论，第2章到第5章介绍煤气脱硫技术，第6章介绍煤气除尘技术，第7章、第8章介绍一氧化碳变换和二氧化碳脱除，第9章介绍卤化物、砷和碱金属的脱除，第10章介绍煤气净化工艺在IGCC中的应用。本书第1章、第7章、第8章、第10章由许世森教授执笔，第2章到第5章由李春虎教授执笔，第6章、第9章由郜时旺博士执笔。陶继业、蔡铭、刘练波等同志为本书提供了许多文献资料和图表。许世森教授负责了全书的统稿。由于水平和学识所限，书中疏漏及不足之处在所难免，恳请广大读者批评指正。本书部分章节引用了国内外一些专家学者的宝贵经验和研究结果，对他们的卓越工作，在此致以深切敬意。

暂缺《煤气净化技术》作者简介

目录
第1章煤气净化理论基础
11气固分离
111气固分离的目的与要求
112颗粒捕集分离的一般机理
113气固分离设备的主要性能指标
114气固分离设备的分类
12吸收
121概述
122气体在液体中的溶解度——汽液平衡关系
123相际传质
13精馏
131精馏原理
132精馏过程的物料衡算
133精馏过程的热量衡算
134平衡级计算
135连续精馏塔的求解
136其他精馏
14吸附
141吸附过程
142吸附平衡
143物质传递
144吸附分离过程
15萃取
151液液萃取过程
152液液萃取应用于有机物质的分离
153液液萃取应用于无机物质的分离
154液液萃取的常用术语
155萃取剂的选择
参考文献
第2章煤气湿法脱硫
21硫化物脱除总论
22湿法脱硫
221低温甲醇洗法(Rectisol)
222环丁砜法
223烷基醇胺法（MEA.DEA.DIPA和MDEA）

224NHD(Selexol)法
225蒽醌二磺酸法(ADA法)
226其他脱硫方法
参考文献
第3章煤气干法脱硫
31前言
32各种脱硫剂
321铁系脱硫剂
322铝系有机硫水解催化剂
323活性炭系脱硫剂
324氧化锌脱硫剂
325分子筛系脱硫剂
326铁锰催化剂（铁锰锌系脱硫剂）
33脱硫工艺流程
参考文献
第4章煤气高温脱硫
41绪论
42目前研究过的高温煤气脱硫剂以及研究现状
421单金属氧化物
422复合金属氧化物
43氧化铁脱硫剂脱硫过程中氧化铁的晶型变化及
相关化学过程
431前言
432氧化铁及其硫化物的结构与晶型
433还原气氛中氧化铁的还原过程
434还原过程伴随的副反应及其影响
435硫化过程反应
436氧化铁脱硫剂再生过程反应
437氧化铁脱硫剂的真实脱硫过程分析
44固定床反应器中氧化铁高温煤气脱硫剂的硫化/再生
性能研究
441引言
442试验装置与试验条件
443脱硫剂的活性评价指标
444结果与讨论
45氧化铁脱硫剂在硫化/再生循环过程中的结构变化
451前言
452试验仪器
453结果分析与讨论
46脱硫剂在煅烧.硫化/再生循环中的XRD表征
461引言
462试验仪器与条件
47高温煤气脱硫剂还原硫化行为的热重研究与动力学
表征
471引言
472试验装置及条件
473结果与讨论
48ZnFe2O4脱硫剂的还原.硫化与再生
481还原
482硫化
483再生
49氧化铈高温煤气脱硫剂
491前言
492氧化铈脱硫剂
参考文献
第5章硫回收工艺
51克劳斯（Claus）法
511基本原理
512工艺流程
52Scot硫回收工艺
参考文献
第6章煤气除尘
61煤气除尘机理
62湿法除尘工艺和设备
621文丘里除尘器
622冷却及除尘设备
63干法除尘工艺和设备
631高温旋风分离器
632移动床颗粒层过滤器
633高温陶瓷过滤器
64除尘工艺和设备的综合评价
参考文献
第7章一氧化碳变换
71物理化学基础
711变换反应的热效应
712变换反应的平衡常数
713一氧化碳变换率和平衡变换率
72工艺流程和设备
721一氧化碳变换的工艺流程
722一氧化碳变换的主要设备
73变换的催化剂
731一氧化碳变换催化剂的发展情况
732一氧化碳变换催化剂的制造
733一氧化碳变换催化剂的选择
734高温变换催化剂及其动力学
735低温变换催化剂及其动力学
736宽温（耐硫）变换催化剂及其动力学
参考文献
第8章二氧化碳的脱除
81物理化学基础
82主要的工艺流程
821低温甲醇法
822聚乙二醇二甲醚
823碳酸丙烯酯法
824改良热钾碱法
825甲基二乙醇胺法
826氨水吸收法
827其他脱碳方法简介
83脱除工艺的比较和选择
831脱除CO2方法的比较
832脱除CO2方法的选择
833中国应用于生产的各种脱CO2工艺
参考文献
第9章煤气中其他杂质的脱除
91卤化物的脱除
911高温煤气中氯化氢脱除特性与脱氯剂开发
912高温煤气中氯化氢脱除反应动力学研究
92煤气中微量砷的脱除
921煤气化时煤中砷含量的转移
922煤气中砷化物的危害
923煤气中砷的脱除
93高温煤气中碱金属的脱除
931高温煤气中碱金属蒸气脱除研究
932高温煤气中碱金属蒸气脱除机理与反应动力学

参考文献
第10章煤气净化工艺在IGCC中的应用
101IGCC系统对煤气净化的要求
102IGCC常温煤气净化工艺
1021常温煤气除尘工艺
1022常温煤气脱硫工艺
103IGCC高温净化商业应用的前景
104IGCC示范电站中煤气净化工艺技术特点及运行
状况
参考文献