CN106336902A - 一种合成氨或甲醇系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种合成氨或甲醇系统，涉及合成氨/甲醇工艺技术领域，为解决合成氨或甲醇系统中热量利用率低，水蒸汽用量较多的问题。所述合成氨或甲醇系统包括：依次相连的制氧系统、气化系统、变换系统、脱硫系统、脱碳系统和合成系统；制氧系统为深冷空分制氧设备或者变压吸附制氧设备；气化系统包括用于加压1.51MPa～4.0MPa连续气化的气化反应炉，气化反应炉的炉壁为半夹套结构或全夹套结构，气化反应炉的炉壁的内腔与气化反应炉的底部连通，以将水蒸汽通入所述气化反应炉内。所述合成氨或甲醇系统用于连续加压气化并生成合成氨或者甲醇，热量利用率较高，外界水蒸汽用量较少，耗电量较少。

Description

一种合成氨或甲醇系统
技术领域
本发明涉及制取合成氨/甲醇工艺技术领域，尤其是涉及一种合成氨或甲醇系统。
背景技术
目前，现有技术的合成氨系统和制取甲醇系统中的工艺流程基本相同，合成过程通常为：气化→粗脱硫→压缩机→变换→精脱硫→压缩机→脱碳→压缩机→合成→最终产品。其中，通过气化装置中的气化反应炉进行气化反应，气化反应炉中参与气化反应的气化剂中包括水蒸汽，因此在气化反应过程中需要向气化反应炉内通入大量水蒸汽，水蒸汽的消耗量较大。此外，气化反应炉生产出来的煤气温度较高，需要进行降温后才能输送至下一工艺流程，在现有技术中是使用冷水激冷洗涤的方式为煤气降温，从而造成热利用效率低。此外，现有气化装置多为常压间歇式，需要使用压缩设备压缩到较高压力才能满足合成需求，煤气压缩耗电非常大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种合成氨或甲醇系统，以解决现有技术中存在的合成氨系统中热量利用率低，水蒸汽用量较多，耗电量较大的技术问题。
本发明提供的合成氨或甲醇系统，包括：依次相连的制氧系统、气化系统、变换系统、脱硫系统、压缩系统、脱碳系统和合成系统；
所述制氧系统为深冷空分制氧设备或者变压吸附制氧设备；
所述气化系统包括用于加压1.51MPa～4.0MPa连续气化的气化反应炉，所述气化反应炉的炉壁为半夹套结构，包括夹套部和耐火部，所述夹套部的内腔与所述气化反应炉的底部连通，以将水蒸汽通入所述气化反应炉内；
所述气化系统还包括洗涤饱和塔，所述洗涤饱和塔的底部设置有出水口，所述洗涤饱和塔的出水口通过输水管路与水轮机相连。
较佳地，所述变换系统包括气水分离罐、设备电炉、热交换器、变换炉、中压蒸汽废锅、低变炉、低压蒸汽废锅、锅炉水预热器、脱盐水预热器和水分离器；其中，
所述气水分离罐和所述气化系统连接，所述气水分离罐分别与所述设备电炉和所述热交换器连接，所述设备电炉和所述热交换器均与所述变换炉连接，所述变换炉与所述中压蒸汽废锅连接，所述中压蒸汽废锅与所述热交换器连接，所述热交换器与所述低变炉连接，所述低变炉与所述低压蒸汽废锅连接，所述低压蒸汽废锅与所述锅炉水预热器连接，所述锅炉水预热器与所述脱盐水预热器连接，所述脱盐水预热器与所述水分离器连接，所述水分离器与脱硫系统连接。
可选地，所述脱碳系统包括至少两台脱碳塔。
优选地，所述脱硫系统包括：冷却塔，所述冷却塔连接有脱硫塔，所述脱硫塔连接有清洗塔，所述脱硫塔与贫液槽和富液槽相连，所述贫液槽和所述富液槽均与脱硫再生槽相连，所述脱硫再生槽与硫泡沫槽相连，所述硫泡沫槽与压滤机相连，所述压滤机与熔硫釜相连。
进一步地，所述脱硫塔的数量为多个，各所述脱硫塔串联或者并联连接。
优选地，所述深冷空分制氧机包括液氧泵和液氮泵。
较佳地，所述气化系统还包括旋风分离器和与所述旋风分离器相连的灰水处理系统，所述灰水处理系统包括沉降槽、灰水槽、除氧水槽和含尘焦油槽，所述沉降槽分别与所述旋风分离器、所述含尘焦油槽和所述灰水槽相连，所述灰水槽与所述除氧水槽相连。
进一步地，所述水轮机的排水口与所述灰水处理系统相连。
优选地，所述灰水槽与回水泵相连，所述除氧水槽与除氧水泵相连。
相对于现有技术，本发明所述的合成氨或甲醇系统具有以下优势：
本发明所述的合成氨或甲醇系统中，气化系统采用煤或者焦炭为原料，气化剂为氧气+水蒸汽，还可以是富氧+水蒸汽、氧气+水蒸汽+CO2、富氧+水蒸汽+CO2、氧气+CO2或者富氧+CO2。氧气由制氧系统提供，原料与气化剂在气化系统的气化反应炉内进行气化反应生成煤气，在反应过程中，气化反应炉内温度较高，因此在夹套部的内腔中通入冷却水，冷却水在使得炉壁降温的同时，水蒸发为水蒸汽，水蒸汽经由气化反应炉底部进入气化反应炉内部，进入气化反应炉内的水蒸汽的温度低于气化反应炉的内部温度，因此，可以起到对于气化反应炉的底部区域降温的作用。
当使用的气化剂中包含水蒸汽时，夹套部中产生的水蒸汽可预热后进入气化反应炉，作为气化剂的成分之一参与气化反应。
当使用的气化剂中不包含水蒸汽时，夹套部产生的水蒸汽可用于预热气化剂。气化系统将煤气送入变换系统，变换系统变换后的气体送入脱硫系统进行脱硫，脱硫系统进行脱硫处理后将脱硫变换气体送入压缩系统，经过压缩加压后的气体送入脱碳系统，脱碳系统将气体进行脱碳操作后经加压后进入合成系统以生产合成氨(或者甲醇)。
在反应的过程中，夹套部中的冷却水在对炉壁进行冷却、保护炉壁的同时副产水蒸汽，由于本气化反应炉使用的气化剂中包含水蒸汽，因此，夹套部中的水蒸汽能够经由气化反应炉的气化剂入口进入气化反应炉内，从而减少了外界通入的水蒸汽的量。综上，与现有技术中的合成氨系统或者制取甲醇的系统相比，本发明提供的合成氨或甲醇系统利用气化反应产生的热量副产水蒸汽，并在将水蒸汽通入气化反应炉中作为气化剂的一部分参与反应时提高了热量的利用率，且减少了外界水蒸汽的通入量。
进一步地，当气化剂为CO2+氧气或者CO2+富氧，水蒸汽不作为气化剂时，能进一步的降低原料煤、和蒸汽的消耗，甚至不消耗蒸汽。从而使得煤气中水蒸汽含量极少，因煤气洗涤冷却而产生的废水基本消除，煤气中的组分更适合作为燃料气使用。
此外，由于气化系统中的洗涤饱和塔与水轮机相连，因此洗涤饱和塔中排出的灰水进入水轮机用于发电，从而提高废水利用率。
此外，由于与现有技术中常压状态运行的气化装置相比，本发明提供的合成氨或甲醇系统中的气化系统提高了运行压力，提高了压缩系统的进气压力，从而降低了压缩气体所需消耗的电能。
本发明的另一目的在于提出另一种合成氨或甲醇系统，以解决现有技术中存在的合成氨或者制取甲醇的系统中热量利用率低，水蒸汽用量较多、耗电量较多的技术问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种合成氨或甲醇系统，包括：依次相连的制氧系统、气化系统、变换系统、脱硫系统、压缩系统、脱碳系统和合成系统；
所述制氧系统为深冷空分制氧设备或者变压吸附制氧设备；
所述气化系统包括用于加压1.51MPa～4.0MPa连续气化的气化反应炉，所述气化反应炉的炉壁为全夹套结构，所述全夹套结构内设置有冷却水腔室，所述冷却水腔室与所述气化反应炉的底部连通，以将水蒸汽通入所述气化反应炉内；
所述气化系统还包括洗涤饱和塔，所述洗涤饱和塔的底部设置有出水口，所述洗涤饱和塔的出水口通过输水管路与水轮机相连。
相对于现有技术，本发明所述的合成氨或甲醇系统具有以下优势：
本发明所述的合成氨或甲醇系统中，气化系统采用煤或者焦炭为原料，气化剂为氧气+水蒸汽，还可以是富氧+水蒸汽、氧气+水蒸汽+CO2、富氧+水蒸汽+CO2、氧气+CO2或者富氧+CO2。氧气由制氧系统提供，原料与气化剂在气化系统的气化反应炉内进行气化反应生成煤气，在反应过程中，气化反应炉内温度较高，因此在全夹套结构的冷却水腔室中通入冷却水，冷却水在使得炉壁降温的同时，水蒸发为水蒸汽，水蒸汽经由气化反应炉底部进入气化反应炉内部，进入气化反应炉内的水蒸汽可以用于降低气化反应炉内部的温度。
当气化反应使用的气化剂中包含有水蒸汽的时候，冷却水腔室中产生的水蒸汽作为气化剂的成分之一参与气化反应。气化系统将煤气送入变换系统，变换系统变换后的气体送入脱硫系统进行脱硫，脱硫系统进行脱硫处理后将脱硫变换气体送入脱碳系统，脱碳系统将气体进行脱碳操作后经加压后进入合成系统以生产合成氨(或甲醇)。
在反应的过程中，全夹套结构中的冷却水在对炉壁进行冷却、保护炉壁的同时副产水蒸汽，由于本气化反应炉使用的气化剂中包含水蒸汽，因此，全夹套结构中的水蒸汽能够进入气化反应炉内，从而减少了外界通入的水蒸汽的量。当使用的气化剂中不包含水蒸汽，仅为CO2+氧气或者CO2+富氧时，夹套部产生的水蒸汽可用于预热气化剂，水蒸汽不作为气化剂，能进一步的降低原料煤、和蒸汽的消耗，甚至不消耗蒸汽。从而使得煤气中水蒸汽含量极少，因煤气洗涤冷却而产生的废水基本消除，煤气中的组分更适合作为燃料气使用。综上，与现有技术中的合成氨系统或者制取甲醇系统相比，本发明提供的合成氨或甲醇系统利用气化反应产生的热量副产水蒸汽，并在将水蒸汽通入气化反应炉中作为气化剂的一部分参与反应时提高了热量的利用率，且减少了外界水蒸汽的通入量。
进一步地，当气化剂使用CO2+氧气或者CO2+富氧时，除了节省蒸汽用量外，还能消除气化系统中废水的产生。
此外，由于气化系统中的洗涤饱和塔与水轮机相连，因此洗涤饱和塔中排出的灰水进入水轮机用于发电，从而提高废水利用率。
此外，由于与现有技术中常压状态运行的气化装置相比，本发明提供的合成氨或甲醇系统中的气化系统提高了运行压力，提高了压缩系统的进气压力，从而降低了压缩气体所需消耗的电能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的合成氨或甲醇系统使用的气化剂中包含水蒸汽时的工艺流程示意图；
图2为本发明实施例提供的合成氨或甲醇系统使用的气化剂包含CO2时的工艺流程示意图；
图3为本发明实施例提供的合成氨或甲醇系统中气化系统的工艺流程示意图；
图4为本发明实施例提供的合成氨或甲醇系统中变换系统的工艺流程示意图；
图5为本发明实施例提供的合成氨或甲醇系统中脱硫系统的工艺流程示意图。
图中：100-制氧系统；200-气化系统；300-变换系统；400-脱硫系统；500-压缩系统；600-脱碳系统；700-合成系统；201-气化反应炉；202-旋风分离器；203-煤气废锅；204-洗涤饱和塔；205-闪蒸罐；206-沉降槽；207-灰水槽；208-除氧水槽；209-含尘焦油槽；210-水轮机；304-气水分离罐；305-热交换器；306-设备电炉；307-一段变换部；308-二段变换部；309-中压蒸汽废锅；310-低变炉；311-低压蒸汽废锅；312-锅炉水预热器；313-脱盐水预热器；314-水分离器；401-冷却塔；402-脱硫塔；403-清洗塔；404-脱硫再生槽；405-富液槽；406-贫液槽；407-硫泡沫槽；408-压滤机；409-熔硫釜。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例一
如图1-5所示，本发明实施例提供的合成氨或甲醇系统，包括：依次相连的制氧系统100、气化系统200、变换系统300、脱硫系统400、压缩系统500、脱碳系统600和合成系统700；制氧系统100为深空控制制氧设备或者变压吸附制氧设备；气化系统200包括用于加压1.51MPa～4.0MPa连续气化的气化反应炉201，气化反应炉201的炉壁为半夹套结构，包括夹套部和耐火部，夹套部的内腔通过汽包与气化反应炉201底部连通。夹套部位于气化反应炉201的下部区域，气化反应炉201的上部区域为由耐火材料制成的耐火部，耐火部内设置有隔热衬里。夹套部内壁采用碳钢+不锈钢复合钢板或者碳钢+不锈钢堆焊，且夹套部具有吸收热膨胀量消除热应力变形能力，耐火部向火面为耐磨浇注料或者重质耐火料衬里。气化反应炉201的下部区域设置有环形管，汽包通过蒸汽主管与环形管连接，环形管设置有多个蒸汽入口，汽包内的水蒸汽经由环形管的蒸汽入口进入气化反应炉201内部。
气化系统200还包括除尘分离装置、煤气废锅203、洗涤饱和塔204和灰水处理系统，洗涤饱和塔204底部的出水口通过输水管路与水轮机210相连。除尘分离装置与气化反应炉201相连，除尘分离装置包括一个或多个旋风分离器202，当旋风分离器202的数量为多个，多个旋风分离器202串联连接，位于两端的旋风分离器202分别与气化反应炉201和煤气废锅203连接。煤气废锅203与洗涤饱和塔204相连，除尘分离器、煤气废锅203和洗涤饱和塔204均与灰水处理系统相连，水轮机210设置于洗涤饱和塔204与灰水处理系统之间；灰水处理系统包括沉降槽206、灰水槽207、除氧水槽208和含尘焦油槽209，沉降槽206分别与旋风分离器202、煤气废锅203相连，含尘焦油槽209和沉降槽206底部相连，灰水槽207与沉降槽206上部相连，灰水槽207与除氧水槽208相连，具体地，旋风分离器202的底部连接有灰锁斗，灰锁斗与沉降槽206相连；灰水槽207与回水泵相连，除氧水槽208与除氧水泵相连。
与现有技术中使用的常压间歇式固定床气化系统200相比，本发明实施例提供的合成氨或甲醇系统中，气化系统200包括气化反应炉201，在使用过程中，在气化反应炉201中进行加压1.51MPa～4.0MPa连续气化，也就是说，将现有的常压间歇式固定床气化改为加压1.51MPa～4.0MPa连续气化的气化系统200，生产水汽比(煤气中蒸汽与干气的比值)0.6～0.8的半水煤气，通过变换系统300进行变换反应改变煤气中一氧化碳、二氧化碳和氢气组成比例，使其达到设定氢氮比(干气中氮气和氮气比值)，在制取合成氨时该设定氢氮比为氨合成所需的氢氮比，在制取甲醇时该氢氮比为甲醇合成所需氢碳比,再经过脱硫系统400进行脱硫、压缩系统500进行加压、以及脱碳系统600进行脱碳处理，最终由压缩系统500加压进入合成系统700生产合成氨(或者甲醇)。
本发明实施例的合成氨或甲醇系统中，气化系统200采用煤或者焦炭为原料，气化剂为氧气+水蒸汽，还可以是富氧+水蒸汽、氧气+水蒸汽+CO2、富氧+水蒸汽+CO2、氧气+CO2或者富氧+CO2，氧气由制氧系统100提供，原料与气化剂在气化系统200的气化反应炉201内进行气化反应生成煤气，在反应过程中，气化反应炉201内温度较高，因此在夹套结构的内腔中通入冷却水，冷却水在使得炉壁降温的同时，水蒸发为水蒸汽，水蒸汽进入气化反应炉201内部，进入气化反应炉201内的水蒸汽的温度低于气化反应炉201的内部温度，因此，可以起到对于气化反应炉201的底部区域降温的作用。
当使用的气化剂中包含水蒸汽时，夹套部和或煤气废锅203中产生的水蒸汽可进入气化反应炉201，作为气化剂的成分之一参与气化反应。
进一步地，当使用的气化剂中不包含水蒸汽(CO2+氧气或者CO2+富氧)时，夹套部中产的蒸汽送到煤气废锅203中过热，过热之后的水蒸汽用于加热气化剂，气化剂加热后进入气化反应炉201中参与气化反应。水蒸汽不作为气化剂，能进一步的降低原料煤、和蒸汽的消耗，甚至不消耗蒸汽。从而使得煤气中水蒸汽含量极少，因煤气洗涤冷却而产生的废水基本消除，煤气中的组分更适合作为燃料气使用。
气化系统200将煤气送入变换系统300，变换系统300变换后的气体送入脱硫系统400进行脱硫，脱硫系统400进行脱硫处理后将脱硫变换气体送入脱碳系统600，脱碳系统600将气体进行脱碳操作后经加压后进入合成系统700以生产合成氨(或者甲醇)。当使用的气化剂中不包含水蒸汽时，夹套部和或煤气废锅203中产生的水蒸汽还可用于预热气化剂。
在反应的过程中，夹套部中的冷却水在对炉壁进行冷却、保护炉壁的同时副产水蒸汽，当本气化反应炉201使用的气化剂中包含水蒸汽，夹套部和或煤气废锅203中的水蒸汽能够经由气化反应炉201的气化剂入口进入气化反应炉201内，从而减少了外界通入的水蒸汽的量。综上，与现有技术中的合成氨系统相比，本发明实施例提供的合成氨或甲醇系统利用气化反应产生的热量副产水蒸汽，并在将水蒸汽通入气化反应炉201中作为气化剂的一部分时提高了热量的利用率，且减少了外界水蒸汽的通入量。当使用的气化剂中包含CO2时，使煤气中的C元素来源除了原料煤以外，还有气化剂中的CO2。使得单位原料产气量得到提高。且因为气化剂中没有水蒸汽的存在，因此反应器内反应生成的氢气量大大减少，从而煤气中的甲烷含量也能实现大幅度下降，从而降低了煤气中含有的甲烷对于最终产量的影响。
此外，由于气化系统200中的洗涤饱和塔204与水轮机210相连，因此洗涤饱和塔204中排出的灰水进入水轮机210用于发电，从而提高废水利用率。
进一步地，与现有技术中的合成氨系统相比，气化系统200与变换系统300之间无需连接压缩机，因此现有技术中的压缩机就可以通过改造来实现利旧使用，由于在本实施例提供的合成氨系统的气化系统200送出的煤气压力最高能达到4.0MPa，能够达到现有压缩机的四级气缸的出口压力，所以改造后，压缩机第一、二、三、四级气缸不再使用，因此，需要对现有压缩机的做如下改造：第一、二、三级气缸原本均为低压级气缸，第四级气缸原本为中压级气缸，将现有的压缩机第一、二、三、四级气缸进行改造，使其改造为中压级气缸或者高压级气缸。使得改造后的压缩机中，中压级气缸和高压级气缸均为三缸形式，即三缸五级气缸、三缸六级气缸和双缸六级气缸。如此一来，可以大大提高压缩机的打气能力，在气体总量不变的情况下，能够减少压缩机运行台数，从而节省大量的耗电量。改造后，将不再使用的压缩机可继续利旧改造他用。
本实施例中，变换系统300包括气水分离罐304，气水分离罐304和气化系统200连接，气水分离罐304分别与设备电炉306和热交换器305连接，设备电炉306和热交换器305均与变换炉连接，热交换器305与低变炉310连接，低变炉310与低压蒸汽废锅311连接，低压蒸汽废锅311与锅炉水预热器312连接，锅炉水预热器312与脱盐水预热器313连接，脱盐水预热器313与水分离器314连接，水分离器314与脱硫系统400连接。具体地，变换炉包括一段变换部307和二段变换部308，一段变换部307和二段部分别与中压蒸汽废锅309的进气端和出气端连通。中压蒸汽废锅309将一段变换部307输出的煤气中的热量带走，且中压蒸汽废锅309与二段变换部308相连，以调节煤气进入二段变换部308的温度，同时，中压蒸汽废锅309副产中压饱和蒸汽。低压蒸汽废锅311用于对低变炉310输出的煤气进行降温，同时副产低压蒸汽。
本实施例中，脱碳系统600可为碳丙方式脱碳或者变压吸附方式脱碳。由于与现有技术中的合成氨系统相比，本实施例中的合成氨系统中，从变换系统300输送出的变换气中二氧化碳的量有大量增加。此外，由于采用了氧气作为气化系统200的气化剂，煤气中没有合成氨所需的氮气，因此在脱碳系统600中设置有加压氮气加入口。因此，本实施例中的脱碳系统600与现有技术中的脱碳系统600相比有如下区别：脱碳塔的数量为多个(至少两个)，采用串联或者并联方式设置，增加脱碳系统600的脱碳处理能力；在脱碳系统600入口处增加加压氮气加入口，加压氮气来自于制氧系统100。加入氮气后使用作氨合成的煤气中氢氮比(氢气与氮气体积比)达到要求比例。
本实施例中，脱硫系统400包括：冷却塔401，冷却塔401连接有脱硫塔，脱硫塔连接有清洗塔403，脱硫塔与贫液槽406和富液槽405相连，贫液槽406和富液槽405均与脱硫再生槽404相连，脱硫再生槽404与硫泡沫槽407相连，硫泡沫槽407与压滤机408相连，压滤机408与熔硫釜409相连。进一步地，脱硫塔的数量为一个或多个，当脱硫塔402数量为多个时，各脱硫塔402串联或者并联连接。
在使用本实施例提供的固定床加压气化装置的过程中，使用煤或者焦炭为原料，气化剂为氧气+水蒸汽，还可以是富氧+水蒸汽、氧气+水蒸汽+CO2、富氧+水蒸汽+CO2、氧气+CO2或者富氧+CO2。气化剂经过预热混合后由气化反应炉201的气化剂入口进入炉内，原料自气化反应炉201的顶部进料口进入炉内，气体自下而上通过气化反应炉201内的灰层、氧化层、第一还原层、第二还原层、干馏层和干燥层；气化剂经由灰层吸收显热升高，经氧化层煤(或者焦炭)与氧气发生燃烧反应生成CO2，气\固物料温度迅速升高达1100～1200℃，之后上升气流进入第一还原层和第二还原层，煤(或焦炭)与高温气体发生煤气化反应：C+CO2→2CO、C+H20→CO+H2，此气化反应为吸热反应，上升气流温度下降到850～900℃再次进入干馏层和干燥层，在此层上升气流与进炉冷原料煤(或焦炭)接触进行热交换，气流最后温度下降到500～550℃，从气化反应炉201的气体出口导出；冷煤(或焦炭)在干馏层和干燥层中受热升温以及在气体作用下，将存于煤(或焦炭)中的挥发份和水分溢出进入上升气流随出口煤气带走。
入炉煤(或焦炭)按一定比例粒度，贮于原料仓，按照一定计量进入变压锁斗，按时间顺序控制加入给料罐和气化反应炉201中，与上升气流逆向移动，由上而下通过干燥层、干馏层、第二还原层、第一还原层、氧化层和灰层，此时入炉煤(或焦炭)已经燃烧及气化反应变成灰渣，灰渣再经过排渣口排入到排渣锁斗，灰渣从排渣锁斗的排渣阀外排。
气化反应炉201生产的煤气进入旋风分离器202分离除尘后进入煤气废锅203。来自装置外的锅炉给水(软水)进入废热锅炉换热列管换热产生蒸汽通过汽包蒸汽出口引出后进入上部的蒸汽过热器换热列管，将饱和蒸汽过热后引至气化反应炉201中供气化自用。煤气经过换热降温后在煤气废锅203下部再进行一次除尘分离，之后引出煤气废锅203，温度下降至180～230℃送入到洗涤饱和塔204。
煤气由洗涤饱和塔204底部进气口经塔内设置的垂直塔盘与塔顶下来的洗涤水逆流接触，煤气经水洗涤降温、传热传质，煤气中尘和杂质得到进一步洗涤清除，同时煤气中水蒸汽达到饱和，送入到下一工序。
洗涤饱和塔204、旋风分离器202、煤气废锅203底部排出高含灰黑水经过闪蒸罐205，灰水温度下降到100℃以下后送入沉降槽206，水中细灰汇集与沉降槽206底部送入到含尘焦油槽209，再通过泵压外送。沉降槽206顶部溢流出来的清液送入到灰水槽207，再经由灰水槽207的灰水泵送回系统循环使用。
与现有技术中的合成氨系统相比，由于本实施例中的合成氨或甲醇系统中，气化系统200实现连续气化操作运行，因此，应用同种型号、同等尺寸的气化反应炉201时，本实施例提供的合成氨系统中的气化系统200产气量能提高2倍以上，气化效率得到大大的提高；因为气化效率得到大大的提高，同等生产规模下，需要的操作人员数量也大大减少，节约了大量人员成本；此外，气化系统200实现连续气化操作运行，仅在气化系统200开、停的时候对不合格气体进行排放，不合格气体排放频率低，便于处理。此外，气化系统200因为实现了连续性操作，从而取消了气柜，节省了大量的占地空间，取消了气柜这一重大危险源系统，管理难度也大大降低。
气化系统200产生的煤气不再使用液体水来激冷，而是采用废锅回收预热，副产高品味的中压过热蒸汽，热利用效率大大提高；
气化系统200不使用空气作为气化剂，流程简化，动力设备大大减少。大功率的空气鼓风机、循环水泵等设备均无需使用，从而降低电耗。在气化过程中，当气化剂中包含CO2时，脱碳系统600中产生的CO2经由CO2输送管路送入混合器，与其他气化剂所需气体混合预热后通入气化反应炉201内，从而减少外界通入的CO2量。
变换系统300产生的高氨氮废水全部能送到气化系统200使用，无需进行进一步净化处理，从而节省了污水处理成本。
在气化系统200中的灰水处理系统使得气化系统200中排出的废水实现循环重复利用，只有少量清灰水外排使水系统中离子得以保持在一个安全的平衡范围之内。经过闪蒸罐205处理之后的废水，其中氨氮大大降低，使得外排的清灰水处理方便，处理难度降低。
随着气化系统200操作压力的提高，煤气中甲烷的含量也提高。甲烷热值大约9400Kcal/Nm3，热电锅炉动力煤热值约5500Kcal/kg，1Nm3甲烷＝1.71kg动力煤。把甲烷送入到蒸汽锅炉中，能替代大量的动力煤，从而节省大量的运行成本。
实施例二
本发明实施例二提供了另一种合成氨或甲醇系统，包括：依次相连的制氧系统100、气化系统200、变换系统300、脱硫系统400、压缩系统500、脱碳系统600和合成系统700；制氧系统100为深冷空分制氧设备或者变压吸附制氧设备；气化系统200包括用于加压1.51MPa～4.0MPa连续气化的气化反应炉201，气化反应炉201的炉壁为全夹套结构，全夹套结构内设置有冷却水腔室，冷却水腔室与气化反应炉201连通；气化系统200还包括洗涤饱和塔204，洗涤饱和塔204的底部设置有出水口，洗涤饱和塔204的出水口通过输水管路与水轮机210相连。
本发明实施例的合成氨或甲醇系统中，气化系统200采用煤或者焦炭为原料，气化剂为氧气+水蒸汽，还可以是富氧+水蒸汽、氧气+水蒸汽+CO2、富氧+水蒸汽+CO2、氧气+CO2或者富氧+CO2，氧气由制氧系统100提供，原料与气化剂在气化系统200的气化反应炉201内进行气化反应生成煤气，在反应过程中，气化反应炉201内温度较高，因此在冷却水腔室中通入冷却水，冷却水在使得炉壁降温的同时，水蒸发为水蒸汽，水蒸汽经由气化反应炉201底部进入气化反应炉201内部，进入气化反应炉201内的水蒸汽的温度低于气化反应炉201的内部温度，因此，可以起到对于气化反应炉201的底部区域降温的作用。此外，进入气化反应炉201的水蒸汽与废渣接触，从在降低废渣的温度的同时还可提高废渣的湿度，从而减轻在排渣过程中出现的扬尘扬灰现象。
当使用的气化剂中包含水蒸汽时，冷却水腔室中产生的水蒸汽可预热后进入气化反应炉201，作为气化剂的成分之一参与气化反应。气化系统200将煤气送入变换系统300，变换系统300变换后的气体送入脱硫系统400进行脱硫，脱硫系统400进行脱硫处理后将脱硫变换气体送入压缩系统500，加压后送入脱碳系统600，脱碳系统600将气体进行脱碳操作后经加压后进入合成系统700以生产合成氨(或者甲醇)。
在反应的过程中，全夹套结构中的冷却水在对炉壁进行冷却、保护炉壁的同时副产水蒸汽，由于本气化反应炉201使用的气化剂中包含水蒸汽，因此，全夹套结构中的水蒸汽能够经由气化反应炉201的气化剂入口进入气化反应炉201内，从而减少了外界通入的水蒸汽的量。当使用的气化剂中不包含水蒸汽，仅为CO2+氧气或者CO2+富氧时，夹套部产生的水蒸汽可用于预热气化剂，水蒸汽不作为气化剂，能进一步的降低原料煤、和蒸汽的消耗，甚至不消耗蒸汽。从而使得煤气中水蒸汽含量极少，因煤气洗涤冷却而产生的废水基本消除，煤气中的组分更适合作为燃料气使用。综上，与现有技术中的合成氨系统或者制取甲醇系统相比，本发明实施例提供的合成氨或甲醇系统利用气化反应产生的热量副产水蒸汽，并在将水蒸汽通入气化反应炉201中作为气化剂的一部分时提高了热量的利用率，且减少了外界水蒸汽的通入量。
此外，由于气化系统200中的洗涤饱和塔204与水轮机210相连，因此洗涤饱和塔204中排出的灰水进入水轮机210用于发电，从而提高废水利用率。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种合成氨或甲醇系统，其特征在于，包括：依次相连的制氧系统、气化系统、变换系统、脱硫系统、压缩系统、脱碳系统和合成系统；
所述制氧系统为深冷空分制氧设备或者变压吸附制氧设备；
所述气化系统包括用于加压1.51MPa～4.0MPa连续气化的气化反应炉，所述气化反应炉的炉壁为半夹套结构，包括夹套部和耐火部，所述夹套部的内腔与所述气化反应炉的底部连通，以将水蒸汽通入所述气化反应炉内；
所述气化系统还包括洗涤饱和塔，所述洗涤饱和塔的底部设置有出水口，所述洗涤饱和塔的出水口通过输水管路与水轮机相连。
2.根据权利要求1所述的合成氨或甲醇系统，其特征在于，所述变换系统包括气水分离罐、设备电炉、热交换器、变换炉、中压蒸汽废锅、低变炉、低压蒸汽废锅、锅炉水预热器、脱盐水预热器和水分离器；其中，
所述气水分离罐和所述气化系统连接，所述气水分离罐分别与所述设备电炉和所述热交换器连接，所述设备电炉和所述热交换器均与所述变换炉连接，所述变换炉与所述中压蒸汽废锅连接，所述中压蒸汽废锅与所述热交换器连接，所述热交换器与所述低变炉连接，所述低变炉与所述低压蒸汽废锅连接，所述低压蒸汽废锅与所述锅炉水预热器连接，所述锅炉水预热器与所述脱盐水预热器连接，所述脱盐水预热器与所述水分离器连接，所述水分离器与脱硫系统连接。
3.根据权利要求1所述的合成氨或甲醇系统，其特征在于，所述脱碳系统包括至少两台脱碳塔。
4.根据权利要求1所述的合成氨或甲醇系统，其特征在于，所述脱硫系统包括：冷却塔，所述冷却塔连接有脱硫塔，所述脱硫塔连接有清洗塔，所述脱硫塔与贫液槽和富液槽相连，所述贫液槽和所述富液槽均与脱硫再生槽相连，所述脱硫再生槽与硫泡沫槽相连，所述硫泡沫槽与压滤机相连，所述压滤机与熔硫釜相连。
5.根据权利要求4所述的合成氨或甲醇系统，其特征在于，所述脱硫塔的数量为多个，各所述脱硫塔串联或者并联连接。
6.根据权利要求1所述的合成氨或甲醇系统，其特征在于，所述深冷空分制氧机包括液氧泵和液氮泵。
7.根据权利要求1所述的合成氨或甲醇系统，其特征在于，所述气化系统还包括旋风分离器和与所述旋风分离器相连的灰水处理系统，所述灰水处理系统包括沉降槽、灰水槽、除氧水槽和含尘焦油槽，所述沉降槽分别与所述旋风分离器、所述含尘焦油槽和所述灰水槽相连，所述灰水槽与所述除氧水槽相连。
8.根据权利要求7所述的合成氨或甲醇系统，其特征在于，所述水轮机的排水口与所述灰水处理系统相连。
9.根据权利要求7所述的合成氨或甲醇系统，其特征在于，所述灰水槽与回水泵相连，所述除氧水槽与除氧水泵相连。
10.一种合成氨或甲醇系统，其特征在于，包括：依次相连的制氧系统、气化系统、变换系统、脱硫系统、压缩系统、脱碳系统和合成系统；
所述制氧系统为深冷空分制氧设备或者变压吸附制氧设备；
所述气化系统包括用于加压1.51MPa～4.0MPa连续气化的气化反应炉，所述气化反应炉的炉壁为全夹套结构，所述全夹套结构内设置有冷却水腔室，所述冷却水腔室与所述气化反应炉的底部连通，以将水蒸汽通入所述气化反应炉内；
所述气化系统还包括洗涤饱和塔，所述洗涤饱和塔的底部设置有出水口，所述洗涤饱和塔的出水口通过输水管路与水轮机相连。
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