Design of Synthesis Gas Deep Desulfurization System

Abstract

Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б.Н. Ельцина, г. Екатеринбург В ходе экспериментов на термогравиметрическом анализаторе были определены кинетические ха-рактеристики чистой окиси цинка ГОСТ 10262-73 и динамические характеристики сорбента Katalco 32-4 Johnson Matthey. Полученные данные позволили рассчитать объем сорбента, достаточный для полной очистки газа от сероводорода; длительность рабочего цикла сорбента; степень конверсии сорбента, а так же основные кинетические характеристики реакции поглощения сероводорода оксидом цинка. Модели-рование химических процессов с учетом нестационарной гидродинамики позволило спрогнозировать степень конверсии оксида цинка марки Zn2OSC на разных изотермах, а так же параметры процесса с чистой окисью цинка и с сорбентом Katalco в диапазоне температур 250-950 °C. Расчеты проводились в пакете ANSYS Fluent.Ключевые слова: сероводород, сероочистка, оксид цинка, кинетика, нестационарная многофазная гидродинамика. ТеплоэнергетикаBulletin of the South Ural State University. Ser. Power Engineering.2016, vol. 16, no. 4, pp. 5-11 6 ности решаемой проблемы [8,9]. Все описанные выше зарубежные установки используют дорого-стоящее оборудование разделения воздуха. Более того, мощности зарубежных ПГУ не превышают 300 МВт [9]. Установки кислородной газификации вынуждены стремиться использовать горячую се-роочистку, так как температура синтез газа на вхо-де в систему составляет порядка 1400 °C, что тре-бует дополнительных затрат на термостойкие ма-териалы и сорбенты, способные работать при та-ких высоких температурах. При уменьшении тем-пературы сероочистки до 500 °C возрастают эксер-гетические потери [10]. Паровоздушная газифика-ция, находящаяся на стадии освоения, позволяет снизить температуру синтез газа до 1100 °C и ис-пользовать горячую сероочистку с минимальной бинарностью цикла. Среди отечественных разра-боток в области горячей сероочистки необходимо выделить работы ОАО «ВТИ» [11,12]. Как отме-чено в указанных работах, при горновой газифи-кации углей с низким содержанием серы добавка дробленой извести позволяет снизить выбросы SO 2 . Для высокосернистых углей и нефтекокса предложена аппаратная ступень сероочистки с применением железомарганцевых поглотителей. Исследованный диапазон температур генератор-ного газа составлял 470-520 °C. Однако горновая газификация углей, работающая на аппаратах с плотным слоем, не способна обеспечить работу мощной газовой турбины. Более того, газ, содер-жащий в своем составе углеводороды, может не-гативно сказаться на работе газовой турбины [13]. Разрабатываемая сероочистка в форсирован-ных спутных слоях способна обеспечить большую производительность, а, следовательно, может быть применима в составе мощной ПГУ. Тенденция перехода от кислородной газификации к воздуш-ной заметна на примере японской ПГУ «Накозо». Хотя в ее составе продолжается использование воздухоразделительной установки, азот играет роль пневмотранспорта и соединяется с кислоро-дом в газификаторе. На сегодняшний день мощ-ность завода составляет 250 МВт, но к 2020-...