CN103771338B - 含轻质油水煤气变换方法和含轻质油水煤气变换系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了含轻质油水煤气变换方法和含轻质油水煤气变换系统。其中，含轻质油水煤气变换方法包括：（1）将含轻质油水煤气通入具有催化剂的变换炉内并发生氧化还原反应，以便得到含有二氧化碳、氢气、水蒸气和气态轻质油的混合气体；（2）将混合气体进行第一冷却处理，以便得到水、轻质油和二氧化碳、氢气、水蒸气以及气态轻质油的第一气液混合物；（3）将气液混合物进行第一气液分离，以便得到含有水和液态轻质油的第一液体混合物和含有二氧化碳、氢气的第一煤气。利用上述方法对含轻质油水煤气进行处理能够显著减少过热蒸汽的消耗，能耗少、成本低。

Description

含轻质油水煤气变换方法和含轻质油水煤气变换系统

技术领域

本发明涉及水煤气变换工艺，具体而言，本发明涉及含轻质油水煤气变换方法和含轻质油水煤气变换系统。

背景技术

一氧化碳变换是甲烷合成、氨合成、羰基合成及制氢等生产过程中的重要转化工艺过程。在一氧化碳变换过程中通过将一氧化碳转化氢气来调节氢碳比，再通过不同类型的反应过程生产合成甲烷、氨、甲醇、氢气等化工产品。

然而，现有的水煤气的处理手段还有待进一步改进。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种更加节能，过热蒸汽消耗量少，成本低的含轻质油水煤气变换方法和系统。

根据本发明的一个方面，本发明提出了一种含轻质油水煤气变换方法，根据本发明实施例的含轻质油水煤气变换方法包括：

（1）将所述含轻质油水煤气通入具有催化剂的变换炉内并发生氧化还原反应，以便得到含有二氧化碳、氢气、水蒸气和气态轻质油的混合气体；

（2）将所述混合气体进行第一冷却处理，以便得到水、轻质油和二氧化碳、氢气、水蒸气以及气态轻质油的第一气液混合物；

（3）将所述第一气液混合物进行第一气液分离，以便得到含有水和液态轻质油的第一液体混合物和含有二氧化碳、氢气的第一煤气。

（4）将所述第一液体混合物进行油水分离处理，以便得到水和液态轻质油。

根据本发明实施例的含轻质油水煤气变换方法无需预先对含轻质油水煤气进行冷凝分离轻质油，进而避免了将含轻质油水煤气中的水蒸汽进行冷凝，从而省去了在氧化还原反应过程中额外补给水蒸气的步骤，另外，避免了再次对其进行复热处理，进而省去了大量的换热器和过热水蒸汽的消耗，从而显著降低了处理成本。

另外，根据本发明上述实施例的含轻质油水煤气变换方法还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，所述含轻质油水煤气中包含一氧化碳、氢气、水蒸气和气态轻质油。

在本发明的一些实施例中，所述氧化还原反应的温度为250～380摄氏度。由此，可以有效防止轻质油中的苯和甲苯与水煤气中其他组分发生化学反应，进而提高制备得到的煤气的纯度。

在本发明的一些实施例中，所述含轻质油水煤气变换系统进一步包括：（4）在步骤（1）中将所述含轻质油水煤气送入变换炉内发生氧化还原反应之前，利用所述混合气体对所述含轻质油水煤气进行预热。由此，可以充分利用反应后的混合气体的热量对反应前的含轻质油水煤气进行预热，使其达到250～380℃的反应温度，进而提高含轻质油水煤气的变换效率。

在本发明的一些实施例中，所述含轻质油水煤气变换系统进一步包括：（5）将步骤（3）中得到的所述第一煤气进行第二冷却处理，以便得到水、轻质油和二氧化碳、氢气、水蒸气以及气态轻质油的第二气液混合物；（6）将所述第二气液混合物进行第二气液分离处理，以便得到含有水和液态轻质油的第二液体混合物和含有二氧化碳、氢气的第二煤气。由此，可以对第一煤气中残余的水蒸气和轻质油进行充分冷凝，以便进一步提高第一煤气的纯度。

在本发明的一些实施例中，所述含轻质油水煤气变换系统进一步包括：（7）将步骤（6）中得到的所述第二煤气进行第三冷却处理，以便得到水、轻质油和二氧化碳、氢气、水蒸气以及气态轻质油的第三气液混合物；（8）将所述第三气液混合物进行第三气液分离处理，以便得到含有水和液态轻质油的第三液体混合物和含有二氧化碳、氢气的第三煤气。由此，可以对第二煤气中残余的水蒸气和轻质油进行充分冷凝，以便进一步提高第二煤气的纯度。

在本发明的一些实施例中，所述含轻质油水煤气变换系统进一步包括：（9）将步骤（3）中得到的所述第一液体混合物和步骤（6）中得到的所述第二液体混合物进行第四冷却处理；（10）将步骤（9）中经过所述第四冷却处理得到的混合物进行油水分离处理，以便得到水和液态轻质油。由此，可以便于进一步对含有水蒸气和轻质油的油水混合物进行油水分离。

在本发明的一些实施例中，所述含轻质油水煤气变换系统进一步包括：（11）将步骤（8）中得到的所述第三液体混合物进行油水分离处理，以便得到水和液态轻质油；（12）将步骤（11）中得到的所述水进行气提处理，以便除去所述水中的氨气。由此，可以有效避免微量组分的循环累计，提高了变换气的纯度，同时减少氨气溶解水中了对设备造成腐蚀。

在本发明的一些实施例中，所述第一冷却处理采用废热锅炉进行以产生饱和蒸汽；所述第二冷却处理采用脱盐水进行冷却；所述第三冷却处理和第四冷却处理分别采用循环水进行冷却。由此，可以显著提高冷却处理效率，以便提高煤气的纯度。

在本发明的一些实施例中，用于所述第一冷却处理的废热锅炉水的温度120℃；用于所述第二冷却处理的脱盐水的温度为40℃；用于所述第三冷却处理和第四冷却处理的循环水的温度为32℃。由此，可以进一步提高冷却处理效率。

根据本发明的另一方面，本发明提出了一种含轻质油水煤气变换系统，根据本发明实施例的含轻质油水煤气变换系统包括：

变换炉，所述变换炉内具有催化含轻质油水煤气进行氧化还原反应的催化剂；

废热锅炉，所述废热锅炉与所述变换炉相连，以便对从所述变换炉内排出的变换后气进行冷却；

气液分离装置，所述气液分离装置与所述废热锅炉相连；以及

油水分离装置，所述油水分离装置与所述气液分离装置相连，且用于对所述气液分离装置中分离出的液体混合物进行油水分离。

根据本发明实施例的含轻质油水煤气变换系统可以有效地对含轻质油水煤气中的一氧化碳进行变换，较传统的变换含有轻质油的水煤气的设备省去了较多的换热器，进而避免了过热蒸汽的消耗，从而显著降低了设备投资和能源消耗方面的处理成本。

另外，根据本发明上述实施例的含轻质油水煤气变换系统还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，所述的含轻质油水煤气变换系统进一步包括：预热器，所述预热器具有水煤气进口，水煤气出口，变换后气进口和变换后气出口，其中，所述水煤气出口与所述变换炉的进气口相连，所述变换后气进口与所述变换炉的出气口相连，所述变换后气出口与所述废热锅炉的进气口相连。由此，可以充分利用反应后的混合气体的热量对反应前的含轻质油水煤气进行预热，使其达到250～380℃的反应温度，进而提高含轻质油水煤气的变换效率。

在本发明的一些实施例中，所述气液分离装置包括多级气液分离组件，所述多级气液分离组件包括一级气液分离组件、二级气液分离组件和三级气液分离组件。由此，可以显著提高气液分离效率，从而提高煤气纯度。

在本发明的一些实施例中，所述一级气液分离组件包括第一气液分离器，所述二级气液分离组件包括第一冷却器和第二气液分离器，所述三级气液分离组件包括第二冷却器和第三气液分离器。由此，可以进一步提高气液分离效率。

在本发明的一些实施例中，所述油水分离装置包括第一油水分离器和第二油水分离器，其中，所述第二油水分离器与所述第一气液分离器和所述第二气液分离器相连，以便对从所述第一气液分离器和第二气液分离器中排出的液体混合物进行油水分离，所述第一油水分离器与所述第三气液分离器相连，以便对从所述第三气液分离器中排出的液体混合物进行油水分离。由此，可以显著提高油水分离效率。

在本发明的一些实施例中，所述的含轻质油水煤气变换系统进一步包括：气提装置，所述气提装置与所述第一油水分离器相连，以便对从所述第一油水分离器中分离得到的水中溶解的氨气进行气提处理。由此，可以有效避免微量组分的循环累计，提高了变换气的纯度，同时减少氨气溶解水中了对设备造成腐蚀。

在本发明的一些实施例中，所述废热锅炉包括依次相连的第一废热锅炉和第二废热锅炉。由此，可以显著提高冷却效率。

在本发明的一些实施例中，所述第一冷却器为脱盐水冷却器，所述第二冷却器为循环水冷却器。由此，可以进一步提高冷却效率。

在本发明的一些实施例中，所述的含轻质油水煤气变换系统进一步包括：第四冷却器，所述第四冷却器与所述第一气液分离器、第二气液分离器以及所述第二油水分离器相连，以便对从所述第一气液分离器和第二气液分离器中排出的液体混合物进行冷却。由此，可以便于进一步对含有水蒸气和轻质油的油水混合物进行油水分离。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明一个实施例的含轻质油水煤气变换方法的流程图；

图2是根据本发明另一个实施例的含轻质油水煤气变换方法的流程图；

图3是根据本发明一个实施例的含轻质油水煤气变换系统的结构示意图；

图4是根据本发明另一个实施例的含轻质油水煤气变换系统的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

现有传统的含油水煤气变换工艺多采用首先将出洗涤塔的水煤气冷却分离轻质油。该工艺方法不可避免地将水煤气中的部分水蒸汽也给冷凝成液体，使合成气变成了干气。经过冷却除轻质油的干气还要再次被复热后与过热蒸汽进行反应获得煤气。再次复热不仅需要设置大量的换热器，还需要大量热源，同时还需要大量过热水蒸汽进行变换反应，导致生产系统的综合能耗比较高。

为此，本发明提出了一种含轻质油水煤气变换方法，下面参考附图1-2详细描述根据本发明的具体实施例的含轻质油水煤气变换方法。

S100：使含轻质油水煤气发生氧化还原反应

首先将含轻质油水煤气通入具有催化剂的变换炉内并发生氧化还原反应，以便得到含有二氧化碳、氢气、水蒸气和气态轻质油的混合气体。

在本发明的一些实施例中，含轻质油水煤气的类型和成分并不受特别限制，例如可以是一种以褐煤等劣质煤为原料用油为载体成浆制造的工业煤气。根据本发明的具体实施例，含轻质油水煤气的主要成分是一氧化碳和氢气、水蒸气以及从气化炉中带出的气态轻质油。由于气态轻质油比较容易影响一氧化碳和水蒸气发生氧化还原反应，或者气态轻质油中包含的苯和甲苯也发生反应产生新的物质，进而影响变换得到煤气的纯度。本发明的发明人发现，通过控制含轻质油水煤气在变换炉内的反应温度，可以有效避免轻质油对氧化还原反应造成影响。由此可以避免了预先对含轻质油水煤气进行冷凝除去轻质油，进而可以避免大量能源浪费。

根据本发明的具体实施例，现有的轻质油的水煤气的变换为了防止轻质油与水煤气中的其他成分发生反应，进而预先将轻质油进行冷凝分离，导致处理成本过高。本发明利用轻质油发生加氢等反应的温度较高的特点，通过控制和选择水煤气的变换反应温度与轻质油的反应温度不重合，进而可以有效达到轻质油不发生反应，而仅一氧化碳和水蒸气发生氧化还原反应。

根据本发明的具体实施例，通过大量实验筛选，发明人发现，可以使含轻质油水煤气在250～380℃的条件下进行反应。该温度范围不仅不低于水蒸气露点温度、轻质油液化温度以及催化剂起活温度，可以有效避免水蒸气和轻质油冷凝成液态，同时还可以使得催化剂产生催化作用，进一步提高一氧化碳与水蒸气的反应效率，进而提高煤气的纯度。同时通过控制还原反应在250～380℃下进行，还可以有效防止轻质油中的苯和甲苯与水煤气中其他组分发生化学反应，进而提高制备得到的煤气的纯度。

S200：第一冷却处理

在本发明的一些实施例中，将上述变换炉内排出的反应后的混合气体进行第一冷却处理，以便得到水、轻质油和二氧化碳、氢气、水蒸气以及气态轻质油的第一气液混合物。根据本发明的具体实施例，可以利用废热锅炉进行第一冷却处理。例如也可以采用串联的两个废热锅炉进行第一冷却处理，由此可以进一步提高冷却效率，进而提高水蒸气和轻质油的分离率，提高煤气的纯度。根据本发明的实施例，第一冷却处理采用的装置不受特别限制，根据本发明的具体实施例，第一冷却处理可以采用废热锅炉进行以产生饱和蒸汽。根据本发明的实施例，第一冷却处理采用的废热锅炉水的温度并不受特别限制，根据本发明的具体示例，第一冷却处理采用的废热锅炉水的温度可以为120℃，由此，可以有效地对水蒸汽和轻质油进行冷凝。

S300：第一气液分离处理

根据本发明的具体实施例，将经过第一冷却处理后得到的第一气液混合物进行第一气液分离，以便得到含有水和液态轻质油的第一液体混合物和含有二氧化碳、氢气的第一煤气。

S400：对含轻质油水煤气进行预热

根据本发明的具体实施例，上述实施例的含轻质油水煤气变换方法还可以进一步包括：在将含轻质油水煤气送入变换炉内发生氧化还原反应之前，利用变换炉排出的反应后的混合气体对含轻质油水煤气进行预热。由于水煤气的变换是放热反应，因此，充分利用反应后的混合气体的热量对反应前的含轻质油水煤气进行预热，使其达到250～380℃的反应温度，可以进一步提高含轻质油水煤气的变化效率。

S500：第二冷却处理

根据本发明的具体实施例，上述实施例的含轻质油水煤气变换方法还可以进一步包括：将步骤S300中得到的第一煤气进行第二冷却处理，以便得到水、轻质油和二氧化碳、氢气、水蒸气以及气态轻质油的第二气液混合物。根据本发明的实施例，第二冷却处理采用的冷媒并不受特别限制，根据本发明的具体实施例，第二冷却处理采用的冷媒可以为脱盐水。根据本发明的实施例，脱盐水的温度并不受特别限制，根据本发明的具体实施例，用于第二冷却处理的脱盐水的温度可以为40℃。由此，可以显著提高第二冷却效率，从而提高第一煤气纯度。

S600：第二气液分离处理

根据本发明的具体实施例，将步骤S500中得到的第二气液混合物进行第二气液分离处理，以便得到含有水和液态轻质油的第二液体混合物和含有二氧化碳、氢气的第二煤气。

S700：第三冷却处理

根据本发明的具体实施例，上述实施例的含轻质油水煤气变换方法还可以进一步包括：将步骤S600中得到的第二煤气进行第三冷却处理，以便得到水、轻质油和二氧化碳、氢气、水蒸气以及气态轻质油的第三气液混合物。根据本发明的实施例，进行第三冷却处理的冷媒并不受特别限制，根据本发明的具体实施例，进行第三冷却处理的冷媒可以为循环水。根据本发明的实施例，循环水的温度并不受特别限制，根据本发明的具体实施例，循环水的温度可以为32摄氏度。由此，可以对第二煤气中残余的水蒸气和轻质油进行充分冷凝，以便进一步提高第二煤气的纯度。

S800：第三气液分离处理

根据本发明的具体实施例，将步骤S700中得到的第三气液混合物进行第三气液分离处理，以便得到含有水和液态轻质油的第三液体混合物和含有二氧化碳、氢气的第三煤气。

S900：第四冷却处理

根据本发明的具体实施例，上述实施例的含轻质油水煤气变换方法还可以进一步包括：将步骤S300中得到的第一液体混合物和步骤S600中得到的第二液体混合物进行第四冷却处理。由此可以便于进一步随水蒸气和轻质油的油水混合物进行油水分离。根据本发明的实施例，进行第四冷却处理的冷媒并不受特别限制，根据本发明的具体实施例，进行第四冷却处理的冷媒可以为循环水。根据本发明的实施例，循环水的温度并不受特别限制，根据本发明的具体实施例，循环水的温度可以为32摄氏度。由此，可以显著提高第三煤气的效率。

S1000：油水分离处理

根据本发明的具体实施例，分别将步骤S900中经过第四冷却处理得到的混合物进行油水分离处理，以及将步骤S800中得到的第三液体混合物进行油水分离处理，以便得到水和液态轻质油。

S1100：气提处理

根据本发明的具体实施例，将步骤S1000中由将步骤S800中得到的第三液体混合物进行油水分离处理得到的水进行气提处理，以便除去水中的氨气。由于经过第三冷却处理后得到的水的温度较低，其中的氨气含量较高，因此对水中的氨气进行分离，进而有效避免了微量组分的循环累计，提高了变换气的纯度，同时减少氨气溶解水中了对设备造成腐蚀。

在本发明的另一个方面，本发明提出了一种含轻质油水煤气变换系统，下面参考图3-4对本发明实施例的含轻质油水煤气变换系统进行详细描述，根据本发明的实施例，该系统包括：

变换炉100：变换炉100内具有催化含轻质油水煤气进行氧化还原反应的催化剂，用于将含轻质油水煤气通入具有催化剂的变换炉100内并发生氧化还原反应，从而可以得到含有二氧化碳、氢气、水蒸气和气态轻质油的混合气体。根据本发明的实施例，变换炉可以具有变换炉的进气口101和变换炉的出气口102。

在本发明的一些实施例中，含轻质油水煤气的类型和成分并不受特别限制，例如可以是一种以褐煤等劣质煤为原料用油为载体成浆制造的工业煤气。根据本发明的具体实施例，含轻质油水煤气的主要成分是一氧化碳和氢气、水蒸气以及从气化炉中带出的气态轻质油。由于气态轻质油比较容易影响一氧化碳和水蒸气发生氧化还原反应，或者气态轻质油中包含的苯和甲苯也发生反应产生新的物质，进而影响变换得到煤气的纯度。本发明的发明人发现，通过控制含轻质油水煤气在变换炉内的反应温度，可以有效避免轻质油对氧化还原反应造成影响。由此可以避免了预先对含轻质油水煤气进行冷凝除去轻质油，进而可以避免大量能源浪费。

根据本发明的具体实施例，现有的轻质油的水煤气的变换为了防止轻质油与水煤气中的其他成分发生反应，进而预先将轻质油进行冷凝分离，导致处理成本过高。本发明利用轻质油发生加氢等反应的温度较高的特点，通过控制和选择水煤气的变换反应温度与轻质油的反应温度不重合，进而可以有效达到轻质油不发生反应，而仅一氧化碳和水蒸气发生氧化还原反应。

根据本发明的具体实施例，通过大量实验筛选，发明人发现，可以使含轻质油水煤气在250～380℃的条件下进行反应。该温度范围不仅不低于水蒸气露点温度、轻质油液化温度以及催化剂起活温度，可以有效避免水蒸气和轻质油冷凝成液态，同时还可以使得催化剂产生催化作用，进一步提高一氧化碳与水蒸气的反应效率，进而提高煤气的纯度。同时通过控制还原反应在250～380℃下进行，还可以有效防止轻质油中的苯和甲苯与水煤气中其他组分发生化学反应，进而提高制备得到的煤气的纯度。

废热锅炉200，废热锅炉200与变换炉100相连，用于对从变换炉内排出变换后气进行冷却处理。根据本发明的实施例，废热锅炉200可以包括依次相连的第一废热锅炉210和第二废热锅炉220。具体的，将上述变换炉内排出的含有二氧化碳、氢气、水蒸气和气态轻质油的混合气体反应后的变换后气依次经过第一废热锅炉和第二废热锅炉进行第一冷却处理，从而可以得到水、轻质油和二氧化碳、氢气、水蒸气以及气态轻质油的第一气液混合物。

根据本发明的实施例，采用废热锅炉对从变换炉排出的反应后的混合气体进行第一冷却处理的冷媒并不受特别限制，根据本发明的具体实施例，采用废热锅炉对从变换炉排出的变换后气进行第一冷却处理的冷媒可以为废热锅炉水。根据本发明的实施例，用于第一冷却处理的废热锅炉水的温度并不受特别限制，根据本发明的具体实施例，废热锅炉水的温度可以为120℃。由此，可以有效地对水蒸汽和轻质油进行冷凝。

根据本发明的实施例，采用第一废热锅炉和第二废热锅炉对从变换炉排出的反应后的混合气体进行冷却的的同时，又能实现对变换后气所携带的热量进行回收。由此可以进一步提高冷却效率，进而提高水蒸气和轻质油的分离率，提高煤气的纯度。

气液分离装置300，气液分离装置300与废热锅炉200相连，用于对所得气液混合物进行气液分离处理，从而可以得到含有水和液态轻质油的液体混合物和含有二氧化碳、氢气的煤气。

根据本发明的实施例，气液分离装置300可以包括多级气液分离组件，根据本发明的具体实施例，多级气液分离组件包括一级气液分离组件、二级气液分离组件、三级气液分离组件。根据本发明的实施例，一级气液分离组件可以包括第一气液分离器310，二级气液分离组件包括第一冷却器320和第二气液分离器330，三级气液分离组件包括第二冷却器340和第三气液分离器350。

根据本发明的具体实施例，采用第一气液分离器310对经过第一冷却处理后得到的第一气液混合物进行第一气液分离处理，以便得到含有水和液态轻质油的第一液体混合物和含有二氧化碳、氢气的第一煤气。

根据本发明的实施例，采用第一冷却器320对从第一分离器310中所得到的第一煤气进行第二冷却处理，以便得到水、轻质油和二氧化碳、氢气、水蒸气以及气态轻质油的第二气液混合物。根据本发明的实施例，在第一冷却器320中进行第二冷却处理采用的冷媒并不受特别限制，根据本发明的具体实施例，第二冷却处理采用的冷媒可以为脱盐水。根据本发明的实施例，脱盐水的温度并不受特别限制，根据本发明的具体实施例，用于第二冷却处理的脱盐水的温度可以为40℃。由此，可以显著提高第二冷却效率，从而提高第一煤气纯度。

根据本发明的具体实施例，采用第二气液分离器330对第二气液混合物进行第二气液分离处理，以便得到含有水和液态轻质油的第二液体混合物和含有二氧化碳、氢气的第二煤气。

根据本发明的具体实施例，采用第二冷却器340对所得的第二煤气进行第三冷却处理，以便得到水、轻质油和二氧化碳、氢气、水蒸气以及气态轻质油的第三气液混合物。根据本发明的实施例，在第二冷却器中进行第三冷却处理的冷媒并不受特别限制，根据本发明的具体实施例，进行第三冷却处理的冷媒可以为循环水。根据本发明的实施例，循环水的温度并不受特别限制，根据本发明的具体实施例，循环水的温度可以为32摄氏度。由此，可以对第二煤气中残余的水蒸气和轻质油进行充分冷凝，以便进一步提高第二煤气的纯度。

根据本发明的具体实施例，采用第三气液分离器350对所得第三气液混合物进行第三气液分离处理，以便得到含有水和液态轻质油的第三液体混合物和含有二氧化碳、氢气的第三煤气。由此，可以对变换后气中的水蒸气和轻质油进行充分冷凝，以便进一步提高煤气的纯度。

油水分离装置400，油水分离装置400与气液分离装置300相连，且适于对气液分离装置中300分离出的液体混合物进行油水分离。根据本发明的实施例，油水分离装置400可以包括第一油水分离器410和第二油水分离器420，根据本发明的实施例，第一油水分离器410与第三气液分离器350相连，以便对从第三气液分离器350中排出的液体混合物进行分离。根据本发明的具体实施例，第二油水分离器420与第一气液分离器310和第二气液分离器330相连，以便对从第一气液分离器310和第二气液分离器330中排出的液体混合物进行油水分离。由此可以得到单独的水和轻质油产品。

根据本发明的实施例，含轻质油水煤气变换系统进一步包括：

预热器500：根据本发明的实施例，预热器500具有水煤气进口501，水煤气出口502，变换后气进口503和变换后气出口504，根据本发明的具体实施例，水煤气出口502与变换炉的进气口101相连，变换后气进口503与变换炉的出气口102相连，变换后气出口504与废热锅炉的进气口相连。具体地，由于水煤气的变换是放热反应，因此，充分利用反应后的混合气体的热量对反应前的含轻质油水煤气进行预热，使其达到250～380℃的反应温度，可以进一步提高含轻质油水煤气的变化效率。

气提装置600，气体装置600与第一油水分离器410相连，以便对从第一油水分离器410中分离得到的水中溶解的氨气进行气提处理。具体地，由于经过第三冷却处理后得到的水的温度较低，其中的氨气含量较高，因此对水中的氨气进行分离，进而有效避免了微量组分的循环累计，提高了变换气的纯度，同时减少氨气溶解水中了对设备造成腐蚀。

第四冷却器700：第四冷却器700与第一气液分离器310、第二气液分离器330以及第二油水分离器420相连，以便对从第一气液分离器310和第二气液分离器330中排出的液体混合物进行冷却。根据本发明的具体实施例，第四冷却器中冷媒并不受特别限制，根据本发明的具体实施例，可以采用循环水进行第四冷却处理。根据本发明的实施例，用于第四冷却处理的循环水的温度可以为并不受特别限制，根据本发明的具体实施例，用于第四冷却处理的循环水的温度可以为32℃，由此可以便于进一步随水蒸气和轻质油的油水混合物进行油水分离。

下面参考具体实施例，对本发明进行描述，需要说明的是，这些实施例仅仅是描述性的，而不以任何方式限制本发明。

实施例

如图4所示，含轻质水煤气变换系统包括：500-预热器；100-变换炉；210-第一废锅；220-第二废锅；310-第一冷凝液分离器；320-脱盐水冷却器；330-第二冷凝液分离器；340-循环水冷却器1；350第三冷凝液分离器；410-第一油水分离器；420-第二油水分离器；700-循环水冷却器2；600-汽提塔。

处理步骤：将10万标方/小时干基粗煤气(含轻质水煤气)通入预热器-500中，并与变换炉-100出来的变换气进行热量交换，温度升高至250℃左右，进入变换炉进行水煤气变换反应。出变换炉-100的变换气经过预热器500温度由380℃降温至350℃。该变换气先后进入第一废锅-210与第二废锅-220，在分别利用热量副产2.5MPa、0.5MPa饱和蒸汽后，温度降至160℃。此时气相中的水与轻质油部分冷凝为液态，进入第一冷凝分离器-310进行气液相分离。气相部分进入脱盐水冷却器-320继续交换热量，温度降至80℃，此时气相中的水与轻质油部分冷凝为液态，进入第二冷凝分离器-330进行气液相分离。气相部分进入循环水冷却器1-340进行最后交换热量，温度降至40℃，在第三冷凝分离器-350进行气液相分离后，气相部分送往下游工序。

第一、第二冷凝液分离器中分离下来的液相组分混合后进入循环水冷却器2-700冷却至40℃后，进入第二油水分离器-420将水与轻质油分离出来。第三冷凝液分离器中分离下来的液相组分进入第一油水分离器-410将水与轻质油分离出来。

第一油水分离器-410分离出来的水中含有一定量的氨，送往汽提塔-600蒸汽气提除氨。

采用上述装置对含轻质油水煤气进行变换处理，无需消耗热量，也无需注入过热蒸汽，显著降低处理成本。

对比例

将10万标方/小时干基粗煤气（含轻质油水煤气）采用传统的变换工艺进行处理，采用出洗涤塔的含轻质油水煤气先经冷却，将其中的轻质油冷凝下来，并分离出去，同时部分水蒸气也被冷凝了下来，水煤气变成了干气。再经复热处理与过热蒸汽送入变换炉进行氧化还原反应。

采用上述传统变换方法导致流程中设置了大量的换热器，流程复杂投资高。处理上述流量的干基粗煤气，每小时需要加过热蒸汽27吨，因此消耗大量过热水蒸汽，导致生产系统的综合能耗较高。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (17)

1.一种含轻质油水煤气变换方法，其特征在于，包括：

(1)将所述含轻质油水煤气通入具有催化剂的变换炉内并发生氧化还原反应，以便得到含有二氧化碳、氢气、水蒸气和气态轻质油的混合气体；

(2)将所述混合气体进行第一冷却处理，以便得到水、轻质油和二氧化碳、氢气、水蒸气以及气态轻质油的第一气液混合物；

(3)将所述第一气液混合物进行第一气液分离，以便得到含有水和液态轻质油的第一液体混合物和含有二氧化碳、氢气的第一煤气；

(4)在步骤(1)中将所述含轻质油水煤气送入变换炉内发生氧化还原反应之前，利用所述混合气体对所述含轻质油水煤气进行预热；

(5)将步骤(3)中得到的所述第一煤气进行第二冷却处理，以便得到水、轻质油和二氧化碳、氢气、水蒸气以及气态轻质油的第二气液混合物；以及

(6)将所述第二气液混合物进行第二气液分离处理，以便得到含有水和液态轻质油的第二液体混合物和含有二氧化碳、氢气的第二煤气。

2.根据权利要求1所述含轻质油水煤气变换方法，其特征在于，所述含轻质油水煤气中包含一氧化碳、氢气、水蒸气和气态轻质油。

3.根据权利要求1所述含轻质油水煤气变换方法，其特征在于，所述氧化还原反应的温度为250～380摄氏度。

4.根据权利要求1所述含轻质油水煤气变换方法，其特征在于，进一步包括：

(7)将步骤(6)中得到的所述第二煤气进行第三冷却处理，以便得到水、轻质油和二氧化碳、氢气、水蒸气以及气态轻质油的第三气液混合物；

(8)将所述第三气液混合物进行第三气液分离处理，以便得到含有水和液态轻质油的第三液体混合物和含有二氧化碳、氢气的第三煤气。

5.根据权利要求4所述含轻质油水煤气变换方法，其特征在于，进一步包括：

(9)将步骤(3)中得到的所述第一液体混合物和步骤(6)中得到的所述第二液体混合物进行第四冷却处理；

(10)将步骤(9)中经过所述第四冷却处理得到的混合物进行油水分离处理，以便得到水和液态轻质油。

6.根据权利要求5所述含轻质油水煤气变换方法，其特征在于，进一步包括：

(11)将步骤(8)中得到的所述第三液体混合物进行油水分离处理，以便得到水和液态轻质油；

(12)将步骤(11)中得到的所述水进行气提处理，以便除去所述水中的氨气。

7.根据权利要求5所述含轻质油水煤气变换方法，其特征在于，所述第一冷却处理采用废热锅炉进行以产生饱和蒸汽；所述第二冷却处理采用脱盐水进行冷却；所述第三冷却处理和第四冷却处理分别采用循环水进行冷却。

8.根据权利要求7所述的含轻质油水煤气变换方法，其特征在于，用于所述第一冷却处理的废热锅炉水的温度120℃；用于所述第二冷却处理的脱盐水的温度为40℃；用于所述第三冷却处理和第四冷却处理的循环水的温度为32℃。

9.一种含轻质油水煤气变换系统，其特征在于，包括：

变换炉，所述变换炉内具有催化含轻质油水煤气进行氧化还原反应的催化剂；

废热锅炉，所述废热锅炉与所述变换炉相连，以便对从所述变换炉内排出的变换后气进行冷却；

气液分离装置，所述气液分离装置与所述废热锅炉相连；以及

油水分离装置，所述油水分离装置与所述气液分离装置相连，且用于对所述气液分离装置中分离出的液体混合物进行油水分离。

10.根据权利要求9所述的含轻质油水煤气变换系统，其特征在于，进一步包括：

预热器，所述预热器具有水煤气进口，水煤气出口，变换后气进口和变换后气出口，

其中，所述水煤气出口与所述变换炉的进气口相连，所述变换后气进口与所述变换炉的出气口相连，所述变换后气出口与所述废热锅炉的进气口相连。

11.根据权利要求9所述的含轻质油水煤气变换系统，其特征在于，所述气液分离装置包括多级气液分离组件，所述多级气液分离组件包括一级气液分离组件、二级气液分离组件和三级气液分离组件。

12.根据权利要求11所述的含轻质油水煤气变换系统，其特征在于，所述一级气液分离组件包括第一气液分离器，所述二级气液分离组件包括第一冷却器和第二气液分离器，所述三级气液分离组件包括第二冷却器和第三气液分离器。

13.根据权利要求12所述的含轻质油水煤气变换系统，其特征在于，所述油水分离装置包括第一油水分离器和第二油水分离器，

其中，所述第一油水分离器与所述第三气液分离器相连，以便对从所述第三气液分离器中排出的液体混合物进行油水分离，

所述第二油水分离器与所述第一气液分离器和所述第二气液分离器相连，以便对从所述第一气液分离器和第二气液分离器中排出的液体混合物进行油水分离。

14.根据权利要求13所述的含轻质油水煤气变换系统，其特征在于，进一步包括：

气提装置，所述气提装置与所述第一油水分离器相连，以便对从所述第一油水分离器中分离得到的水中溶解的氨气进行气提处理。

15.根据权利要求9所述的含轻质油水煤气变换系统，其特征在于，所述废热锅炉包括依次相连的第一废热锅炉和第二废热锅炉。

16.根据权利要求12所述的含轻质油水煤气变换系统，其特征在于，所述第一冷却器为脱盐水冷却器，所述第二冷却器为循环水冷却器。

17.根据权利要求13所述的含轻质油水煤气变换系统，其特征在于，进一步包括：

第四冷却器，所述第四冷却器与所述第一气液分离器、第二气液分离器以及所述第二油水分离器相连，以便对从所述第一气液分离器和第二气液分离器中排出的液体混合物进行冷却。