煤化工工艺学第4章第七节讲解.ppt

组分;4.7.1.1 焦炉煤气用作城市煤气 城市煤气主要指城市居民生活、公共福利事业和部分工业使用的煤气。从使用的经济性及安全性角度考虑，作为城市煤气的气源应符合下列质量要求： （1）城市煤气组成变化的华白指数W（W=高位发热量/√比重）波动一般不超过±5%。 （2）煤气低热值大于14.65 MJ/m3。 （3）煤气的毒性小，其CO含量应低于10%。 （4）煤气中所含杂质应允许含量指标见表4-17。 ;焦炉煤气经化产回收和净化后完全能满足上述要求，可作为城市煤气的主要气源。为保证城市煤气的供应，可用低热值的发生炉煤气或高炉煤气来加热焦炉，而将焦炉煤气全部作为城市煤气。 4.7.1.2 焦炉煤气中回收高纯氢气 焦炉煤气中富含大量氢气，而氢气可作为重要的化工原料气，因此从中回收高纯氢气具有十分重要的价值。一般回收方法有深冷分离法、膜分离法、变压吸附法，这3种方法已实现工业化。 ;图4-52膜分离器;（3） 变压吸附法（PSA法） PSA 法是利用微孔吸附剂（如炭分子筛、沸石分子筛）对不同气体的吸附容量随压力的不同而有差异的特性，在吸附剂选择吸附的条件下，加压吸附除去混合物中的杂质组分，减压解吸这些杂质而使吸附剂得以再生。图4-53为吸附模式图，焦炉煤气（COG）在通过塔时，由于吸附剂对氢的吸附容量小，氢气通过微孔逸出，其他气体分子（N2、CO、CH4、CO）被吸附在微孔内，只有氢可以从氢的混合气体被分离出来。 从焦炉煤气中分离氢气时，由于焦炉煤气中的焦油和微量氧都将使吸附剂的吸附性能下降，为了高效率回收高纯氢气，必须先除去其中的焦油和氢。 为了达到连续吸附和连续取得所需产品的目的，以及尽量减少氢的损失，PSA法一般可以选择4个吸附塔的循环操作工艺。图4-54所示为四塔式PSA流程示意图，工艺过程可分为加压吸附（A）、减压解吸（B）、净化冲洗（C）、充压（D）4个工序。;;① 加压吸附 原料气从底部进入吸附塔，在一定压力下原料气中除氢以外的组分被选择吸附，产品氢的一部分送入产品气缓冲罐，另一部分作为另一塔的二次充压气均压，当杂质组分即将穿透时停止吸附，转到另一吸附塔吸附。 ② 减压解?? 吸附停止后进行减压解吸，先将塔内气体与另一塔实行第一次压力均衡，均压完毕后，塔内剩余气体顺出口方向去冲洗已经逆向放压完毕的塔，之后再将塔内气体由原料气入口端排出，逆向放压使塔内降至最低压力，在此过程中绝大部分吸附质得到解吸。 ③ 净化冲洗 用另一正在减压塔的顺向放压气从产品气出口逆向冲洗，将残留塔内的吸附质冲洗干净，使吸附剂再生完全。 ④ 充压 净化冲洗完毕后，先与正在减压的塔进行第一次均压，再用加压吸附过程中的部分产品气对塔逆向第二次均压到操作压力。图4-54中所示：A塔正在吸附，压力最高；B塔正在减压解吸；C塔处于净化冲洗阶段，压力最低（一般为大气压）；而D塔正在充压。四塔不断交替执行以上几个步骤，以此达到连续分离和净化气体的目的。 PSA法的工艺过程简单，且能耗低，其产品氢的纯度达99%以上，具有广泛的应用前景。; 用焦炉煤气生产化工产品主要有2个途径：一是将焦炉煤气进行深冷分离得到H2、CH4、和CnHm等各种成分，再分别加以利用制取各种化工产品；二是将焦炉煤气直接进行重整，变成以氢气和一氧化碳为主要成分的化工原料气，制取各种化工产品。 （1） 深冷分离法 如前所述，深冷分离法不仅能分离出高纯度的氢气，同时还能分离出CH4、和CnHm等成分，如分别加以利用通过如图4-55所示各种途径制取许多产品。;（2）重整为化工原料气 焦炉煤气重整为化工原料气的方法很多，目前应用广泛的主要有部分氧化法和加压蒸汽催化转化法。 ① 部分氧化法 该法用氧气或空气使焦炉煤气中的甲烷等进行不完全氧化，使甲烷转化为氢气和一氧化碳，再经一氧化碳变换反应将一氧化碳转化为氢气，制取以H2+CO为主的化工原料气，主反应如下： 2CH4+O2 → CO+4H2 CO+H2O → CO-2+2H2 ② 加压蒸汽催化转化法 该法利用两段镍催化剂进行水蒸气转化，使焦炉煤气中的甲烷转化成一氧化碳和氢气，转化后的气体再经过一氧化碳变换，将一氧化碳与水蒸气反应变换为氢气。其主反应如下： CO+H2O → CO2+2H2 通过部分氧化和加压蒸汽催化转化，生成以氢气和一氧化碳为主的合成原料气，我国目前主要用于合成氨、尿素及联产甲醇，还开发出合成二甲醚、烯烃和天然气等新技术（如图4-56所示）。;;4.7.2 粗苯的精制 粗苯精制目的是得到苯、甲苯、二甲苯等产品，它们是宝贵的有机化工原料。粗苯精制包括酸洗或加氢、精馏分离、环戊二烯加工以及高沸点馏分中的茚与古马隆的加工利用。 4.7.2.1