CN107502389A - 一种加氢气化排焦冷却系统及其工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种加氢气化排焦冷却系统及其工艺，包括有加氢气化炉、半焦冷却流化床、流化床汽包、流化床循环泵、半焦收集罐、半焦锁斗和半焦冷却器组成的冷却系统，加氢气化炉产生的半焦通过密相输送方式送至半焦冷却流化床下部，半焦冷却流化床内的底部设有风帽，半焦通入到风帽上方的半焦冷却流化床内，且半焦冷却流化床内置冷却水管，风帽下方的半焦冷却流化床内通入流化气，通过流化气将冷却后的半焦推送至半焦冷却流化床上部的出口溢流至半焦收集罐，然后再通过半焦锁斗和半焦冷却器将半焦最终冷却至低于80℃。本发明采用干法排焦，运用流化床冷却器间接换热，并副产低压饱和蒸汽，不产生含尘污水；同时工艺简洁、易操作、安全、稳定。

Description

一种加氢气化排焦冷却系统及其工艺

技术领域：

本发明属于高温固体颗粒的冷却技术领域，主要涉及一种加氢气化排焦冷却系统及其工艺。

背景技术：

粉煤加氢气化是粉煤与高温氢气在高压条件下反应生成甲烷、高附加值油品和固体半焦的工艺。在粉煤的加氢气化过程中会产生大量固体半焦，其中，固体半焦约为粉煤原料的30～50%，且出口温度高达800℃，成为制约其规模放大及整体热效率进一步提高的关键因素。

目前，半焦冷却普遍采用直接喷淋的方式进行冷却，但该方法用水量大，产生大量含尘污水，容易造成环境污染和半焦质量损失。

为了解决这一技术问题，现有工艺随后提出使用盘管及夹套的间接冷却方式。然而，盘管及夹套冷却中，由于盘管及夹套结构上的限制，换热系数不高，只有半焦距离盘管及夹套较近时换热效果才较好，距离盘管及夹套较远时换热效果就会较差，因而不能有效冷却高温半焦，进而不能高效回收半焦所夹带的显热；而且盘管及夹套的冷却方式不能连续冷却高温半焦，导致工艺规模放大困难。

为回收上述高品质热量、提高整个工艺的热效率，现有技术中常采用流化床冷却器，使物料呈流态化，增加了固体、气体及换热管间的传热效率，是目前公认的用于固体物料冷却的先进方法。但是，由于该高温半焦颗粒的粒径较小（10～100μm），颗粒多孔吸水，堆密度较小（90～200kg/m³），属于A类固体颗粒，在普通的流化床冷却器中无法正常流化，且在冷却器中的停留时间极短，所以其换热效果极差。

发明内容：

本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种加氢气化排焦冷却系统及其工艺，能够解决高温轻质微细固体颗粒在流化床冷却器中无法正常流化、在冷却器中停留时间短，换热效果差的技术问题，可以实现连续冷却高温半焦，并高效回收高温半焦的显热。工艺简洁、易操作、安全、稳定。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种加氢气化排焦冷却系统，包括有加氢气化炉、半焦冷却流化床、流化床汽包、流化床循环泵、半焦收集罐、半焦锁斗和半焦冷却器组成的冷却系统，其特征在于：所述加氢气化炉产生的半焦通过密相输送方式送至半焦冷却流化床下部，所述半焦冷却流化床内的底部设有风帽，所述半焦通入到风帽上方的半焦冷却流化床内，且半焦冷却流化床内置冷却水管，所述风帽下方的半焦冷却流化床内通入流化气，通过流化气将冷却后的半焦推送至半焦冷却流化床上部的出口溢流至半焦收集罐，然后再通过半焦锁斗和半焦冷却器将半焦最终冷却至低于80℃。

所述的加氢气化炉产生的半焦采用合成气通过密相输送方式送至半焦冷却流化床下部。

所述的冷却水管中通过流化床循环泵泵入锅炉给水，采用锅炉给水与半焦进行换热，换热的锅炉给水进入流化床汽包副产低压饱和蒸汽，汽包中的水通过流化床循环泵强制循环重新进入半焦冷却流化床，流化床汽包采用液位控制进入汽包的补充水量。

所述的半焦收集罐的出料口与半焦锁斗的进料口之间设有管道，所述管道中设有切断阀，所述半焦锁斗的下端部设有高压气体进气口，且连接有进气管道，下端部设有泄压排气口，且安装有泄压排气阀。

所述的半焦锁斗的出料口与半焦冷却器的进料口之间设有管道，且管道中设有切断阀，所述半焦冷却器为列管式半焦冷却器，其内的冷却水管中不断通入循环冷却水。

一种加氢气化排焦冷却工艺，其特征在于：具体包括以下步骤：

（1）采用合成气通过密相输送方式将加氢气化炉底部高温高压半焦输送至半焦冷却流化床下部；

（2）在半焦冷却流化床底部通入一定量的流化气，流化气通过风帽均匀分布，推动上部的半焦缓慢向上移动，与锅炉给水进行换热，对半焦进行第一步冷却；

（3）半焦冷却流化床中部设置冷却水管，管内通入锅炉给水，与热的半焦进行换热，换热后的锅炉给水进入流化床汽包，副产低压饱和蒸汽，汽包中的水通过流化床循环泵强制循环重新进入半焦冷却流化床，流化床汽包采用液位控制进入汽包的补充水量；

（4）上述（2）被冷却后的半焦通过半焦冷却流化床上部的出口溢流至半焦收集罐；

（5）半焦锁斗每隔一定的时间，将半焦收集罐中的半焦输送至半焦冷却器；

（6）半焦冷却器内置冷却水管，采用循环冷却水对半焦进行进一步冷却，将半焦冷却至低于80℃，再通过气力输送将半焦送至界区，半焦在半焦冷却器中的停留时间约30分钟；

（7）上述（5）的半焦锁斗收料时，采用高压气体充压至于半焦收集罐相同的压力后，打开半焦收集罐下部切断阀，将半焦收集罐中的半焦排至半焦锁斗，半焦锁斗中的半焦到达高料位后，关闭半焦收集罐下部切断阀；

（8）上述（5）的半焦锁斗泄料时；先将半焦锁斗泄压至于半焦冷却器相同压力后，打开半焦锁斗下部切断阀，将半焦锁斗中的半焦排至半焦冷却器，半焦锁斗中的半焦到达低料位后，关闭半焦锁斗下部切断阀。

所述的半焦由高温高压通过半焦冷却流化床、半焦收集罐、半焦锁斗和半焦冷却器的冷却和泄压过程，最终排放温度为低于80℃，压力为常压，同时，半焦冷却流化床汽包副产低压蒸汽。

本发明的优点是：

（1）本发明实现了一种新半焦冷却排放流程；解决了高温轻质微细固体颗粒在流化床冷却器中无法正常流化、在冷却器中停留时间短，换热效果差的技术问题，实现了连续冷却高温半焦，并高效回收高温半焦的显热。

（2）本发明采用干法排焦，运用流化床冷却器间接换热，并副产低压饱和蒸汽，不产生含尘污水；采用锁斗泄压排焦工艺，将高压半焦转变成常压半焦，工艺简洁、易操作、安全、稳定。

附图说明：

图1为本发明的工艺流程图。

图中：A—加氢气化炉、B—半焦冷却流化床、C—流化床汽包、D—流化床循环泵、E—半焦收集罐、F—半焦锁斗、G—半焦冷却器；

1—高温高压半焦、2—低温半焦、3—常压冷却半焦、4—合成气、5—锅炉给水、6—低压饱和蒸汽、7—半焦锁斗泄压排放气、8—循环冷却水、9—N₂ 、10-流化气；

具体实施方式：

参见附图。

一种加氢气化排焦冷却系统，包括有加氢气化炉A、半焦冷却流化床B、流化床汽包C、流化床循环泵D、半焦收集罐E、半焦锁斗F和半焦冷却器G组成的冷却系统，其特征在于：所述加氢气化炉A产生的半焦通过密相输送方式送至半焦冷却流化床B下部，所述半焦冷却流化床B内的底部设有风帽，所述半焦通入到风帽上方的半焦冷却流化床内，且半焦冷却流化床内置冷却水管，所述风帽下方的半焦冷却流化床内通入流化气，通过流化气将冷却后的半焦推送至半焦冷却流化床上部的出口溢流至半焦收集罐E，然后再通过半焦锁斗F和半焦冷却器G将半焦最终冷却至低于80℃。

所述的加氢气化炉A产生的半焦采用合成气4通过密相输送方式送至半焦冷却流化床B下部。

所述的冷却水管中通过流化床循环泵泵入锅炉给水5，采用锅炉给水5与半焦进行换热，换热的锅炉给水进入流化床汽包副产低压饱和蒸汽6，汽包中的水通过流化床循环泵强制循环重新进入半焦冷却流化床，流化床汽包采用液位控制进入汽包的补充水量。

所述的半焦收集罐E的出料口与半焦锁斗F的进料口之间设有管道，所述管道中设有切断阀，所述半焦锁斗F的下端部设有高压N₂ 9进气口，且连接有进气管道，下端部设有泄压排气口，且安装有泄压排气阀7。

所述的半焦锁斗F的出料口与半焦冷却器G的进料口之间设有管道，且管道中设有切断阀，所述半焦冷却器为列管式半焦冷却器，其内的冷却水管中不断通入循环冷却水。

其工艺步骤如下：

（1）采用合成气4通过密相输送方式将加氢气化炉底部高温高压半焦1输送至半焦冷却流化床下部；

（2）在半焦冷却流化床底部通入一定量的流化气10，流化气10通过风帽均匀分布，推动上部的半焦缓慢向上移动，与锅炉给水5进行换热，对半焦进行第一步冷却；

（3）半焦冷却流化床中部设置冷却水管，管内通入锅炉给水5，与热的半焦进行换热，换热后的锅炉给水进入流化床汽包C，副产低压饱和蒸汽6，汽包中的水通过流化床循环泵强制循环重新进入半焦冷却流化床B，流化床汽包采用液位控制进入汽包的补充水量；

（4）上述（2）的被冷却的低温半焦2通过半焦冷却流化床上部的出口溢流至半焦收集罐E；

（5）半焦锁斗E每隔一定的时间，将半焦收集罐中的半焦输送至半焦冷却器；

（6）半焦冷却器内置冷却水管，采用循环冷却水8对半焦进行进一步冷却，将半焦冷却至低于80℃的常压冷却半焦3，再通过气力输送将半焦送至界区，半焦在半焦冷却器中的停留时间约30分钟；

（7）上述（5）的半焦锁斗收料时，采用高压气体充压至于半焦收集罐相同的压力后，打开半焦收集罐下部切断阀，将半焦收集罐中的半焦排至半焦锁斗，半焦锁斗中的半焦到达高料位后，关闭半焦收集罐下部切断阀；

（8）上述（5）的半焦锁斗泄料时；先将半焦锁斗泄压至于半焦冷却器相同压力后，打开半焦锁斗下部切断阀，将半焦锁斗中的半焦排至半焦冷却器，半焦锁斗中的半焦到达低料位后，关闭半焦锁斗下部切断阀。

其原理是：

先通过把加氢气化的固体产物高温高压的半焦通过密相输送的方式，采用合成气送至半焦冷却流化床流化气分布器上部，半焦输送气分三股：弯头处一股为主输送气，直管段两股为辅助输送气，在半焦冷却流化床流化气分布器下部通入一股流化气，主要目的是：使半焦在流化床内部呈现流态化，推动半焦缓慢向上移动，增强半焦的换热效果。出半焦冷却流化床的半焦温度主要通过调节锅炉给水量实现自动控制，调节流化气量也可辅助调节半焦温度。另外，流化床汽包配备有：安全泄放装置（PSV）、液位和压力联锁系统（interlock）和紧急排放系统（ESD）。启动流化床汽包，当工艺参数达到设定值后，高温高压半焦向半焦冷却流化床输送。

Claims (6)

1.一种加氢气化排焦冷却系统，包括有加氢气化炉、半焦冷却流化床、流化床汽包、流化床循环泵、半焦收集罐、半焦锁斗和半焦冷却器组成的冷却系统，其特征在于：所述加氢气化炉产生的半焦通过密相输送方式送至半焦冷却流化床下部，所述半焦冷却流化床内的底部设有风帽，所述半焦通入到风帽上方的半焦冷却流化床内，且半焦冷却流化床内置冷却水管，所述风帽下方的半焦冷却流化床内通入流化气，通过流化气将冷却后的半焦推送至半焦冷却流化床上部的出口溢流至半焦收集罐，然后再通过半焦锁斗和半焦冷却器将半焦最终冷却至低于80℃。

2.根据权利要求1所述的加氢气化排焦冷却系统，其特征在于：所述的加氢气化炉产生的半焦采用合成气通过密相输送方式送至半焦冷却流化床下部。

3.根据权利要求1所述的加氢气化排焦冷却系统，其特征在于：所述的冷却水管中通过流化床循环泵泵入锅炉给水，采用锅炉给水与半焦进行换热，换热的锅炉给水进入流化床汽包副产低压饱和蒸汽，汽包中的水通过流化床循环泵强制循环重新进入半焦冷却流化床，流化床汽包采用液位控制进入汽包的补充水量。

4.根据权利要求1所述的加氢气化排焦冷却系统，其特征在于：所述的半焦收集罐的出料口与半焦锁斗的进料口之间设有管道，所述管道中设有切断阀，所述半焦锁斗的下端部设有高压气体进气口，且连接有进气管道，下端部设有泄压排气口，且安装有泄压排气阀。

5.根据权利要求1所述的加氢气化排焦冷却系统，其特征在于：所述的半焦锁斗的出料口与半焦冷却器的进料口之间设有管道，且管道中设有切断阀，所述半焦冷却器为列管式半焦冷却器，其内的冷却水管中不断通入循环冷却水。

6.一种加氢气化排焦冷却工艺，其特征在于：具体包括以下步骤：

（1）采用合成气通过密相输送方式将加氢气化炉底部高温高压半焦输送至半焦冷却流化床下部；

（2）在半焦冷却流化床底部通入一定量的流化气，流化气通过风帽均匀分布，推动上部的半焦缓慢向上移动，与锅炉给水进行换热，对半焦进行第一步冷却；

（3）半焦冷却流化床中部设置冷却水管，管内通入锅炉给水，与热的半焦进行换热，换热后的锅炉给水进入流化床汽包，副产低压饱和蒸汽，汽包中的水通过流化床循环泵强制循环重新进入半焦冷却流化床，流化床汽包采用液位控制进入汽包的补充水量；

（4）上述（2）被冷却后的半焦通过半焦冷却流化床上部的出口溢流至半焦收集罐；

（5）半焦锁斗每隔一定的时间，将半焦收集罐中的半焦输送至半焦冷却器；

（6）半焦冷却器内置冷却水管，采用循环冷却水对半焦进行进一步冷却，将半焦冷却至低于80℃，再通过气力输送将半焦送至界区，半焦在半焦冷却器中的停留时间约30分钟；

（7）上述（5）的半焦锁斗收料时，采用高压气体充压至于半焦收集罐相同的压力后，打开半焦收集罐下部切断阀，将半焦收集罐中的半焦排至半焦锁斗，半焦锁斗中的半焦到达高料位后，关闭半焦收集罐下部切断阀；

（8）上述（5）的半焦锁斗泄料时；先将半焦锁斗泄压至于半焦冷却器相同压力后，打开半焦锁斗下部切断阀，将半焦锁斗中的半焦排至半焦冷却器，半焦锁斗中的半焦到达低料位后，关闭半焦锁斗下部切断阀。