CN204918509U - 一种煤制合成气中大分子有机物的脱除与回收装置 - Google Patents

Abstract

一种煤制合成气中大分子有机物的脱除与回收装置，包括与气化炉连接的合成气降温器，其特征在于，所述装置还包括通过管路依次顺序连接的除尘器、合成气洗涤器、加热器、催化反应器、合成气换热器和合成气冷却器，除尘器与合成气降温器连接；合成气洗涤器通过管路连接有第一油水分离器，合成气换热器输出端通过管路连接有第二油水分离器，合成气冷却器输出端通过管路连接有第三油水分离器，该第一油水分离器、第二油水分离器和第三油水分离器分别通过管路与柴油中间灌连接，该柴油中间灌通过管路连接有柴油循环泵，该柴油循环泵的输出端通过管路分别与除尘器、合成气换热器、合成气冷却器连接。本实用新型提高操作的稳定性，增加能源回收利用。

Description

一种煤制合成气中大分子有机物的脱除与回收装置

技术领域

本实用新型涉及煤转化技术领域，具体地说是一种煤制合成气中大分子有机物的脱除与回收装置。

背景技术

在一些煤炭气化炉生产的合成气中,除H₂，CO，CO₂和CH₄等主要组分外，可能还有C₂H₄、C₂H₆以及C₃以上的直链／支链烃类，同时也可能有苯（含甲苯）、萘、蒽类及苯酚类物质，该类物质在某些工艺过程中，它们是很宝贵的化工原材料，但在很多工艺过程中，则作为不受欢迎的杂质。因为它们在一定温度下会产生冷凝、结晶等现象，引起管路沉积，堵塞，它们的存在可能干扰操作生产的持续性。同时，这部分有机物存在于合成气冷凝水中，大分子有机物的存在大大增加水处理难度。

合成气中含有机物的浓度大小与气化炉技术和所用煤种直接有关，烟煤、长焰煤气化生成较多的芳香烃类有机物，年轻褐煤则产生直链烃类较多。气化炉操作温度高低也是决定因素，温度越高，有机质含量越低，轻质组分比例则少些。有机质产生量也与气化炉特定型式相关，在固定床气化炉中，合成气中有机物产量最高，回收有机质作为副产品一般是必要的，也是经济的。流化床气化炉中，有机质产生量明显少于固定床，但由于温度还不是很高，根据煤种不同和操作条件不同，合成气中或多或少含有一些大分子有机物，含量为合成气的0.05～1%，一般作为副产品回收处理不经济，但往往由于它们的存在，在合成气处理的一些环节，由于有机组分的冷凝或固化导致生产操作的困难，甚至需要经常停产清理。

C₃以上及环状物质在合成气冷却后，一般进入液态或固体（结晶）状态，在合成气处理过程中如合成气洗涤水中，合成气的各级冷凝液中先后产生结晶的有机物，尽管看上去浓度在较低的50～1000PPMV级水平，但连续运行的积累，会引起沉积和在管道、换热管等的堵塞，引起操作困难，甚至需要经常停车清理。目前对于此部分物质还没有进行有效的处理回收，导致很大浪费，不利于资源的节省。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种煤制合成气大分子有机物的脱除与回收装置，以柴油作为中间介质进行煤制合成气中所含的大分子有机物的脱除，使各有机物组分在柴油中富集，部分组分可从柴油中再生出来生成副产品，柴油循环使用。

为了解决上述技术问题，本实用新型采取以下技术方案：

一种煤制合成气中大分子有机物的脱除与回收装置，包括与气化炉连接的合成气降温器，所述装置还包括通过管路依次顺序连接的除尘器、合成气洗涤器、加热器、催化反应器、合成气换热器和合成气冷却器，除尘器与合成气降温器连接；合成气洗涤器通过管路连接有第一油水分离器，合成气换热器输出端通过管路连接有第二油水分离器，合成气冷却器输出端通过管路连接有第三油水分离器，该第一油水分离器、第二油水分离器和第三油水分离器分别通过管路与柴油中间灌连接，该柴油中间灌通过管路连接有柴油循环泵，该柴油循环泵的输出端通过管路分别与除尘器、合成气换热器、合成气冷却器连接。

所述除尘器与合成气洗涤器间的管路上设置有换热器，该换热器的输入端通过管路与柴油循环泵连接。

所述第二油水分离器的输出端通过管路连接有苯酚回收装置。

所述第三油水分离器通过管路连接有氨回收装置，该氨回收装置的冷凝水出水口与苯酚回收装置的冷凝水出水口连接并通过管路接至合成气洗涤器。

所述柴油中间灌上还设置有柴油补充进管。

所述合成气冷却器内设有冷却管，该合成冷却器上设有合成气入口、合成气出口、冷却水入口和冷却水出口，在合成气入口端内设置有柴油喷嘴，该柴油喷嘴通过管路与柴油循环泵连接。

本实用新型采用柴油作为中间介质进行煤制合成气中所含的大分子有机物的脱除，并使各有机物组分在柴油中富集，部分组分可从柴油中再生出来生成副产品，柴油循环使用。既提高操作的稳定性，增加能源回收利用率，又减轻了合成气冷凝水进一步处理的要求。主要适用于流化床（输送床）煤气化生产过程。也可适应合成气中含有一定量大分子有机物，但又不便于大宗回收的气化过程如固定床和两级气流床气化等。

附图说明

附图1为本实用新型连接原理示意图；

附图2为本实用新型中合成气冷却器结构示意图。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合附图对本实用新型作进一步的描述。

如附图1和2所示，一种煤制合成气中大分子有机物的脱除与回收装置，包括与气化炉连接的合成气降温器，所述装置还包括通过管路依次顺序连接的除尘器、合成气洗涤器、加热器4、催化反应器、合成气换热器5和合成气冷却器6，除尘器与合成气降温器连接；合成气洗涤器通过管路连接有第一油水分离器21，合成气换热器5输出端通过管路连接有第二油水分离器22，合成气冷却器输出端通过管路连接有第三油水分离器23，该第一油水分离器21、第二油水分离器22和第三油水分离器23分别通过管路与柴油中间灌连接，该柴油中间灌通过管路连接有柴油循环泵3，该柴油循环泵3的输出端通过管路分别与除尘器、合成气换热器5、合成气冷却器6连接。除尘器与合成气洗涤器间的管路上设置有换热器，该换热器的输入端通过管路与柴油循环泵连接。柴油中间灌中的柴油为整个管路提供所需的柴油。该催化剂反应器可为水煤气变换反应器和羰基硫水解反应器。从合成气冷却器出来的合成气送入净化系统中。

所述合成气冷却器6内设有冷却管65，该合成冷却器6上设有合成气入口61、合成气出口64、冷却水入口63和冷却水出口66，在合成气入口61端内设置有柴油喷嘴62，该柴油喷嘴通过管路与柴油循环泵连接。合成气冷却器中的冷却水入口由外界补充冷却水。合成气换热器中还可输入其他的工艺流体，以使换热的热量能够对其他工艺流体进行加热，充分利用热量。柴油经喷嘴喷出，确保柴油能均匀进入到每一个煤气冷却管中。

此外，第二油水分离器的输出端通过管路连接有苯酚回收装置，通过对经过油水分离后的冷凝水进行处理，对其中的苯酚进行提取形成苯酚等副产品，以供其他方便使用。第三油水分离器通过管路连接有氨回收装置，该氨回收装置的冷凝水出水口与苯酚回收装置的冷凝水出水口连接并通过管路接至合成气洗涤器，采用汽提氨的方式提取氨副产品，其中处理后的冷凝水再送至合成气洗涤器中循环使用，节省资源。柴油中间灌上还设置有柴油补充进管，当柴油不足时，外界的柴油经该补充进管补充入柴油中间灌中。另外，在柴油中间灌与柴油循环泵之间的管路上，还可以将部分柴油进行回收利用，生成苯（甲苯）、萘、菲等副产品，进行回收利用。而第一油水分离器中分离后的冷凝水，其中含盐含氯的废水可送到相关场所中进行处理，避免直接排放污染环境。苯酚回收装置和氨回收装置均采用现有公知产品即可，因此在此不再详细赘述。

本实用新型中，来自气化炉的合成气（含有一定的水蒸汽）在经过合成气降温器时被第一次冷却降温，第一次冷却降温后合成气的温度一般在300～600℃。经柴油循环泵加压后的柴油被送至除尘器与合成气降温器之间的管路中并被雾化后加入到合成气气流中，由于合成气温度还较高，柴油将被蒸发成气态与合成气形成均匀混合物。

然后合成气再经除尘器进行高温除尘，并且再经过换热器进一步降温。接着再传输至合成气洗涤器中，在合成气洗涤器中被洗涤水直接接触洗涤，此时合成气洗涤器的温度仍较高，在130～200℃范围，在合成气洗涤器的操作温度下，凡是柴油中馏分沸点高于此操作温度的会在合成气洗涤器中冷凝下来。同时，来自气化炉合成气中的有机物中凡其冷凝温度和固化温度等于和高于合成气洗涤器操作温度的也将从合成气中转移至洗涤水中，由于合成气洗涤器中的洗涤水中加有柴油，洗涤水中含有的柴油对这些有机物的冷凝物或固化物具有较好的亲和性，因此那部分有机物会大部分溶解在这部分柴油中。合成气洗涤器的洗涤水进行循环使用，多余的液体排出合成气洗涤器，送至第一油水分离器中。由于柴油的密度比水的密度明显的低，柴油会浮在上层，水在下层。分离出的上层柴油送柴油中间灌进行循环利用，而下层水，一般含各种盐份，也可能含有一定的氯离子等卤素化合物，送专门含盐水处理系统进一步处理。

在经过合成气洗涤器之后，合成气的温度大概在135～185℃，合成气接着经过加热器过热，然后送催化剂反应器进行相应的催化反应，该催化剂反应器如为水煤气变换反应器或羰基硫水解反应器。之后，再经过一定的热回收后作最后的冷却。离开催化反应器的合成气温度可能在150～350℃，合成气采取分级冷却的方式。在合成气换热器中通过工艺流体，合成气较高温度的显热可被工艺回收利用，合成气先在合成气换热器中冷却，将显热用于加热其它工艺流体。在合成气进入合成气换热器之前，通过柴油循环泵喷入适量的柴油，此部分柴油经雾化后与合成气直接接触，此时柴油主要以液体形式存在并被合成气夹带一起流动，当合成气在合成气换热器中逐步冷却时，部分有机物进一步冷凝或固化时，并且不易溶解于水中，夹带的柴油液滴则将有机物冷凝物或固化物溶解其中，这样在整个合成气换热器中，表观上仍然只有部分液体状态的柴油与合成气一起流动，没有固体出现。如此在合成气换热器的一侧换热表面不产生有机冷凝物的沉积，从而保证合成气换热器冷却面长期保持高效的传热效果。

当合成气在65～100℃以上温度下冷却时，合成气中含有的在水中具有较高溶解度的有机物如苯酚将基本冷凝出来并极易溶解在水中。在合成气冷却器之后的冷凝液进行油水分离后，上层柴油送中间灌，底层水中含有较多的苯酚类物质，底层水分离出来。将一部分底层水送苯酚回收。当液体经冷却后部分苯酚会由于低温下溶解度降低而直接结晶析出，再经进一步萃取可将水中的苯酚尽量提取出来。苯酚作为副产品回收。经分离苯酚的煤气冷凝水和其余部分分离出来底层水一起循环至煤气合成气洗涤器洗涤煤气。合成气换热器换热后的冷凝水被排至第二油水分离器中进行处理，可提取苯酚等副产品，并且其处理后的冷凝水可再次送入合成气洗涤器中循环使用。

在合成气换热器之后，合成气温度较低（大概在65～100℃），但还需要在合成气冷却器中用冷却水进一步冷却。在合成气冷却器之前，喷入适量的柴油，此部分柴油经雾化后与合成气直接接触，此时柴油主要以液体形式存在并被合成气夹带一起流动，当合成气在合成气冷却器中逐步冷却，部分有机物进一步冷凝或固化时，夹带的柴油液滴则将有机物冷凝物或固化物溶解其中，这样在整个合成气冷却器中，表观上仍然只有部分液体状态与合成气一起流动，没有固体出现。如此在合成气一侧换热表面，不产生有机冷凝物的沉积，从而保证冷却器冷却面长期保持高效的传热效果，也保证生产连续稳定。。

当合成气在20～65℃温度下冷却时，合成气中大部分氨气会被冷却并溶解在冷凝水中。在合成气冷却器之后的冷凝液进行油水分离后，上层柴油送中间灌，底层水中含有较多氨。在氨回收单元将底层水中氨提出后，氨为副产品，汽提后水被送至煤气合成气洗涤器循环使用。

随着循环的柴油吸收了合成气中的有机物，柴油量逐步增加，特定的有机物组分（如萘等）在柴油中富集，浓度会逐步提高。将从油水分离器分离出的柴油中取出一部分（通常由柴油中间灌中取出），送柴油至加工与回收系统，对柴油所吸收的有机物组分，如苯（含甲苯）、萘、菲、蒽和苊等浓度较高的组分进行分离回收，获得较高经济价值的副产品。

经加工回收处理后的柴油可再次被返回系统中用于有机物吸收。在不进行有机物组分回收的案例中，柴油仍然可被用于燃料之用，只是其可燃组分有所变化。当然，此时要留意柴油中可能也已吸收了少部分的硫化氢（H2S）和氨(NH3)等少量物质，在环保措施应予以考虑。

在工厂生产过程中，根据需要进行少量柴油补充，补充的柴油可由柴油中间灌的柴油补充管补充，主要弥补用于柴油加工回收和必要的置换部分。

根据合成气中有机组分的特点，可以在柴油中添加特定的添加剂，以增加有机质的吸收效率。如按照合成气中大分子有机物的总含量0.05%～1%，水蒸汽含量4%～40%计算，柴油的循环量可为合成气流量的1%～20%。

需要说明的是，上所述并非是对本实用新型技术方案的限定，在不脱离本实用新型的创造构思的前提下，任何显而易见的替换均在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种煤制合成气中大分子有机物的脱除与回收装置，包括与气化炉连接的合成气降温器，其特征在于，所述装置还包括通过管路依次顺序连接的除尘器、合成气洗涤器、加热器、催化反应器、合成气换热器和合成气冷却器，除尘器与合成气降温器连接；

合成气洗涤器通过管路连接有第一油水分离器，合成气换热器输出端通过管路连接有第二油水分离器，合成气冷却器输出端通过管路连接有第三油水分离器，该第一油水分离器、第二油水分离器和第三油水分离器分别通过管路与柴油中间灌连接，该柴油中间灌通过管路连接有柴油循环泵，该柴油循环泵的输出端通过管路分别与除尘器、合成气换热器、合成气冷却器连接。

2.根据权利要求1所述的煤制合成气中大分子有机物的脱除与回收装置，其特征在于，所述除尘器与合成气洗涤器间的管路上设置有换热器，该换热器的输入端通过管路与柴油循环泵连接。

3.根据权利要求2所述的煤制合成气中大分子有机物的脱除与回收装置，其特征在于，所述第二油水分离器的输出端通过管路连接有苯酚收装置。

4.根据权利要求3所述的煤制合成气中大分子有机物的脱除与回收装置，其特征在于，所述第三油水分离器通过管路连接有氨回收装置，该氨回收装置的冷凝水出水口与苯酚回收装置的冷凝水出水口连接并通过管路接至合成气洗涤器。

5.根据权利要求4所述的煤制合成气中大分子有机物的脱除与回收装置，其特征在于，所述柴油中间灌上还设置有柴油补充进管。

6.根据权利要求5所述的煤制合成气中大分子有机物的脱除与回收装置，其特征在于，所述合成气冷却器内设有冷却管，该合成冷却器上设有合成气入口、合成气出口、冷却水入口和冷却水出口，在合成气入口端内设置有柴油喷嘴，该柴油喷嘴通过管路与柴油循环泵连接。