[发明专利]基于高密度循环流化气化工艺合成气中COS的水解方法

说明书

技术领域：

本发明涉及煤气化与整体煤气化联合循环(IGCC)技术领域，尤其涉及一种应用于基于高密度循环流化煤气化工艺产生的典型合成气中COS的水解方法。

背景技术：

目前我国以煤为主的能源结构所带来的环保问题已经面临越来越大的国际压力，急需洁净煤技术的突破和创新。

我国洁净煤利用技术处在一个快速发展阶段，整体煤气化联合循环(IGCC)在世界上被普遍认为是将煤转化为电能最高效、清洁的方式之一。

IGCC过程中，首先通过气化炉在一定温度与压力条件下将煤转化为合成气，产生的合成气经过净化处理后进入燃气轮机做功，燃气轮机产生的高温烟气通过余热锅炉加热锅炉给水，产生过热蒸汽继续进入蒸汽轮机做功，实现能量的梯级利用。一个典型的IGCC电站包含气化岛、净化岛与动力岛。

其中气化炉是IGCC气化岛中的核心部件，气化岛中其他备煤，给煤，排灰等装置均为其服务。气化炉中的工艺过程决定了煤气化产生合成气的组分、温度与压力等条件。

东莞电化集团建设的IGCC电厂采用了世界先进的输运床反应器整体煤气化技术(TRIG^TM)，该工程同时承担了发展煤气化为基础的多联产示范工程任务。

TRIG^TM技术为先进的煤气化技术，已经经过了超过4万小时的中试装置试验，东莞电化集团采用的TRIG^TM为世界首台商业化装置。目前煤气化技术可以分为3类，即固定床，流化床与气流床。其中固定床气化技术的代表为常压煤气发生炉、鲁奇加压气化炉与BGL加压气化炉(碎煤熔渣气化炉)；流化床气化炉的代表为HTW气化炉、U-GAS气化炉与灰熔聚气化炉等；气流床气化炉的代表为TEXACO气化炉、SHELL气化炉与GSP气化炉等。TRIG^TM技术明显区别与其他煤气化技术。其特性为中温操作(1000℃)，采用高密度循环流化方式进行煤气化过程，并在IGCC电站中采用空气气化方式，节省了空分装置投资。

采用TRIG^TM技术气化炉其典型操作温度为920～1150℃，气化压力范围2.7～3.3MPa，产生的合成气由气化炉顶部排出后，进入废热锅炉系统副产中压过热蒸汽回收热量。经废热锅炉回收热量后的煤气，温度降至316℃，再进入颗粒控制装置脱除合成气中的细灰，除尘后的合成气尘含量小于0.1ppm(wt)。

经过滤后的煤气，进入文丘里洗涤器、洗涤塔洗涤降温至150℃并饱和水蒸汽后送往下游净化单元。

由上游煤气化装置来的150℃的粗煤气在粗煤气蒸汽加热器中被中压蒸汽加热至170～220℃后进入COS水解反应器，煤气从水解反应器顶部进入，在反应器中发生如下反应：

COS+H₂O＝＝H₂S+CO₂

出COS水解反应器的粗煤气与来自甲基二乙醇胺(MDEA)脱酸装置净化气进行热交换，净化气被加热，粗煤气被冷却。净化气被加热至165℃后送往燃机发电系统。

上述合成气中含有17.0％H₂O(体积)，并有0.478％NH₃(体积)。通过在实验室同等气源条件下评价，在体积含量17.0％H₂O条件下，目前华烁科技股份有限公司研发生产并得到大规模应用的两种氧化铝系催化剂(专利CN01106660.1和201110250178.8)均会导致1.5％以上CO气产生CO+H₂O＝＝H₂+CO₂变换副反应，消耗了大量有效成分CO，导致合成气热值下降，国内外的钛系催化剂(如AXENS公司CRS-31催化剂)虽然不发生CO+H₂O＝＝H₂+CO₂变换副反应，但实验中观察到在微量氧条件下发生了明显的克劳斯反应，产生硫磺，硫磺氧化生成SO₂和SO₃，再同合成气中的大量NH₃反应生成硫酸铵，堵塞催化剂内孔，导致催化剂失活。

发明内容：