CN211284269U - 荒煤气净化系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及荒煤气净化领域，公开了一种荒煤气净化系统。该系统包括依次连通的预处理单元、制氢单元、硫回收单元、碳回收单元、分离单元、氢回收单元和氮回收单元；所述预处理单元用于回收荒煤气中的氨、酚、油、氰化物和萘，所述制氢单元用于利用所述预处理气中的一氧化碳与水蒸汽反应生成氢气，所述硫回收单元用于回收硫化氢，所述碳回收单元用于回收二氧化碳，得到脱碳气，所述分离单元用于将所述脱碳气进行分离，得到含氢气和氮气的混合气，所述氢回收单元用于提纯并回收氢气，所述氮回收单元用于提纯并回收氮气。该装置能够有效净化荒煤气，分离并回收荒煤气中的氨、酚、油类、氰化物、萘、硫化氢、二氧化碳、氢气和氮气。
Description
技术领域
本实用新型涉及化工行业中的净化领域，具体涉及一种荒煤气净化系统。
背景技术
目前，炼钢、煤化工、石油化工等行业都会有荒煤气的产生，荒煤气成分复杂，利用率低，直接排放会污染环境，对环保造成压力，用作燃料直接燃烧也会产生大量有害尾气。为了提升荒煤气的利用价值，减少环保的压力，目前会对荒煤气进行净化。但是，目前对荒煤气的净化中唯有荒煤气中的二氧化碳是直接排放，航天炉、水煤浆炉、壳牌炉粗煤气工艺过程中最终二氧化碳废气，也都是直接排放。
在荒煤气制氢工艺中的提氢阶段会产生PSA(变压吸附)尾气，PSA尾气一般送入锅炉进行燃烧，实属变相排放，即使是大气化工艺变换后的净煤气用PSA提氢，仍是产生15％左右的尾气量。
实用新型内容
本实用新型的目的是为了克服现有技术存在的荒煤气净化中二氧化碳和PSA(变压吸附)工艺尾气直接排放的问题，提供一种荒煤气净化装置，分离并回收荒煤气中的氨、萘、酚、油、硫化物、二氧化碳、氢气和氮气，实现荒煤气净化过程中氨、萘、酚、油、硫化物、二氧化碳、氢气、氮气和 PSA工艺尾气零排放的目的。
为了实现上述目的，本实用新型提供一种荒煤气净化系统，其中，该系统包括依次连通的预处理单元、制氢单元、硫回收单元、碳回收单元、分离单元、氢回收单元和氮回收单元；其中，所述预处理单元用于将荒煤气中的氨、酚、油、氰化物和萘进行回收得到预处理气；所述制氢单元用于利用所述预处理气中的一氧化碳与水蒸汽进行变换反应生成氢气，得到变换气；所述硫回收单元用于脱除并回收所述变换气中的硫化氢，得到脱硫气；所述碳回收单元用于脱除并回收所述脱硫气中的二氧化碳，得到脱碳气；所述分离单元用于将所述脱碳气进行分离，得到含氢气和氮气的混合气；所述氢回收单元用于提纯并回收所述混合气中的氢气，得到富氮气体；所述氮回收单元用于将所述富氮气体进行提纯并回收氮气。
优选地，所述预处理单元包括水洗涤系统、氨回收系统、酚类回收系统、油类回收系统、氰化物处理系统和萘回收系统；其中，所述水洗涤系统连通氨回收系统、酚类回收系统和萘回收系统，酚类回收系统、油类回收系统和氰化物处理系统依次连通；水洗涤系统用于吸收荒煤气中的氨、酚类物质、油类物质和氰化物，得到洗涤气；其中，氨送入氨回收系统，酚类物质、油类物质和氰化物的混合物依次进入酚类回收系统、油类回收系统、氰化物处理系统，萘回收系统用于吸收并回收洗涤气中的萘，得到预处理气。
优选地，所述制氢单元包括两级变换系统和蒸汽设备；两级变换系统用于将来自蒸汽设备的水蒸汽与所述预处理气中的一氧化碳进行变换反应得到含有氢气的所述变换气。
优选地，所述硫回收单元包括脱硫系统、精脱硫系统和硫磺回收系统；其中所述脱硫系统连通精脱硫系统和硫磺回收系统，所述精脱硫系统连通硫磺回收系统，脱硫系统和精脱硫系统用于脱除所述变换气中的硫化氢，脱硫系统脱除的硫化氢和精脱硫系统脱除的硫化氢一起或单独进入硫磺回收系统。
优选地，所述碳回收单元包括依次连通的脱碳系统、压缩系统、提纯系统和冷却系统；其中，所述脱碳系统用于吸收脱硫气中的二氧化碳，从脱碳系统采出的富碳气体依次通过压缩系统、提纯系统和冷却系统得到纯化的二氧化碳。
优选地，所述压缩系统包括依次连通的压缩机、换热器、除油器；其中所述压缩机用于压缩富碳气体，换热器将压缩机出口的部分富碳气体进行降温后与压缩机出口的其余富碳气体混合进入除油器得到脱油气。
优选地，所述提纯系统包括依次连通的除油设备、脱硫设备、变温吸附提纯设备、换热设备、液化设备和纯化设备。
优选地，所述除油设备和所述脱硫设备用于依次脱除脱油气中残余的油类物质和硫化氢，得到一次净化气，该一次净化气中的含油量＜1ppm、含硫量s＜0.1ppm，所述变温吸附提纯设备用于将一次净化气中的二氧化碳进行分离并提纯，得到二次净化气。
优选地，所述除油设备可以为除油塔，更优选地，所述除油塔的数量为 1-3个。
优选地，所述脱硫设备可以为脱硫塔，更优选地，所述脱硫塔的数量为 1-3个。
优选地，所述纯化设备顶部设有减压阀a，所述减压阀a用于将纯化设备顶部的再生气进行减压降温，所述换热设备用于将来自变温吸附提纯设备的二次净化气与来自纯化设备顶部的经减压降温的再生气进行换热，换热设备底部采出换热升温的再生气。
优选地，所述装置还包括纯化设备顶部出口连通换热设备顶部入口的管线上设有减压阀b，用于将来自纯化设备的再生气进一步进行减压降温。
优选地，所述换热设备底部采出换热升温的再生气进入变温吸附提纯设备，作为变温吸附提纯设备的热源。
优选地，所述冷却系统用于对液化设备提供冷源。
优选地，所述冷却系统用于对来自纯化设备底部的纯化二氧化碳进行降温。
优选地，所述分离单元采用变温吸附分离工艺、真空变压吸附分离工艺、深冷分离工艺或膜分离工艺，更优选为膜分离工艺。
优选地，所述氢回收单元包括变压吸附提纯系统。
通过上述技术方案，本实用新型的装置能够有效的分离并回收荒煤气中的氨、萘、酚、油、硫化物、二氧化碳、氢气和氮气，具有氨、萘、酚、油、硫化物、二氧化碳、氢气、氮气和PSA工艺尾气零排放的优势。
附图说明
图1是本实用新型提供的一种荒煤气净化系统的示意图。
附图标记说明
| 1、预处理单元 | 2、制氢单元 | 3、硫回收单元 |
| 4、碳回收单元 | 5、分离单元 | 6、氢回收单元 |
| 7、氮回收单元 | 11水洗涤系统 | 12、氨回收系统 |
| 13、酚回收系统 | 14、油类回收系统 | 15氰化物处理系统 |
| 16、萘回收系统 | 21、两级变换系统 | 22、蒸汽设备 |
| 31、脱硫系统 | 32、精脱硫系统 | 33、硫磺回收系统 |
| 41、脱碳系统 | 42、压缩系统 | 43、提纯系统 |
| 44、冷却系统 | 421、压缩机 | 422、换热器 |
| 423、除油器 | 431、除油设备 | 432、脱硫设备 |
| 433、变温吸附提纯设备 | 434、换热设备 | 435、液化设备 |
| 436、纯化设备 | 437、减压阀a | 438、减压阀b |
| 61变压吸附提纯系统 |
具体实施方式
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本实用新型提供了一种荒煤气净化系统，如图1所示，其中，该系统包括依次连通的预处理单元1、制氢单元2、硫回收单元3、碳回收单元4、分离单元5、氢回收单元6和氮回收单元7；其中，所述预处理单元1用于将荒煤气中的氨、酚、油、氰化物和萘进行回收得到预处理气；所述制氢单元 2用于利用所述预处理气中的一氧化碳与水蒸汽反应生成氢气，得到变换气；所述硫回收单元3用于脱除并回收所述变换气中的硫化氢，得到脱硫气；所述碳回收单元4用于脱除并回收所述脱硫气中的二氧化碳，得到脱碳气；所述分离单元5用于将所述脱碳气进行分离，得到含氢气和氮气的混合气；所述氢回收单元6用于提纯并回收所述混合气中的氢气，得到富氮气体；所述氮回收单元7用于将所述富氮气体进行提纯并回收氮气。
根据本实用新型，优选地，所述预处理单元1包括水洗涤系统11、氨回收系统12、酚类回收系统13、油类回收系统14、氰化物处理系统15和萘回收系统16，更优选地，所述水洗涤系统11连通氨回收系统12、酚类回收系统13和萘回收系统16，酚类回收系统13、油类回收系统14和氰化物处理系统15依次连通，水洗涤系统11用于吸收荒煤气中的氨、酚类物质、油类物质和氰化物，得到洗涤气，氨送入氨回收系统12，酚类物质、油类物质和氰化物的混合物依次进入酚类回收系统13、油类回收系统14、氰化物处理系统15，萘回收系统16用于吸收并回收洗涤气中的萘，得到预处理气。
根据本实用新型，优选地，所述制氢单元2包括两级变换系统21和蒸汽设备22；所述两级变换系统21用于将来自蒸汽设备22的水蒸汽与所述预处理气中的一氧化碳进行变换反应得到变换气。
根据本实用新型，优选地，所述硫回收单元3包括脱硫系统31、精脱硫系统32和硫磺回收系统33，更优选地，所述脱硫系统31连通精脱硫系统 32和硫磺回收系统33，所述精脱硫系统32连通硫磺回收系统33，脱硫系统 31和精脱硫系统32用于脱除变换气中的硫化氢，脱硫系统31脱除的硫化氢和精脱硫系统32脱除的硫化氢一起或单独进入硫磺回收系统33。
根据本实用新型，优选地，所述碳回收单元4包括依次连通的脱碳系统 41、压缩系统42、提纯系统43和冷却系统44，更优选地，所述脱碳系统41 用于吸收脱硫气中的二氧化碳，从脱碳系统采出的富碳气体依次通过压缩系统42、提纯系统43和冷却系统44得到纯化的二氧化碳。
根据本实用新型，优选地，所述压缩系统42包括依次连通的压缩机421、换热器422、除油器423，更优选地，所述压缩机421用于压缩富碳气体，换热器422将压缩机421出口的部分富碳气体进行降温后与压缩机421出口的其余富碳气体混合进入除油器423得到脱油气。
根据本实用新型，优选地，所述提纯系统43包括依次连通的除油设备 431、脱硫设备432、变温吸附提纯设备433、换热设备434、液化设备435 和纯化设备436。
根据本实用新型，优选地，所述换热器422将压缩机421出口的部分富碳气体进行降温后，换热器422吸收的热量可为纯化设备436提供热源。
根据本实用新型，所述除油设备431和所述脱硫设备432用于依次脱除脱油气中残余的油类物质和硫化氢，得到一次净化气，该一次净化气中的含油量＜1ppm、含硫量s＜0.1ppm，所述变温吸附提纯设备433用于将一次净化气中的二氧化碳进行分离并提纯，得到二次净化气。
根据本实用新型，所述除油设备431可以为除油塔，优选地，所述除油塔的数量为1-3个。
根据本实用新型，所述脱硫设备432可以为脱硫塔，优选地，所述脱硫塔的数量为1-3个。
根据本实用新型，优选地，所述纯化设备436顶部设有减压阀437，所述减压阀437用于将纯化设备436顶部的再生气进行减压降温，所述换热设备434用于将来自变温吸附提纯设备433的二次净化气与来自纯化设备436 顶部的经减压降温的再生气进行换热，换热设备434底部采出换热升温的再生气。
根据本实用新型，优选地，所述装置还包括纯化设备436顶部出口连通换热器434顶部入口的管线上设有减压阀438，用于将来自纯化设备436的再生气进一步进行减压降温。
根据本实用新型，优选地，所述换热设备434底部采出换热升温的再生气进入变温吸附提纯设备433，作为变温吸附提纯设备433的热源。
根据本实用新型，所述冷却系统44用于对液化设备435提供冷源。
根据本实用新型，所述冷却系统44用于对来自纯化设备436底部采出的纯化二氧化碳进行降温。
根据本实用新型，所述冷却系统44可以为氨制冷系统或冷却机制冷系统。
根据本实用新型，优选地，所述分离单元5可采用变温吸附分离工艺、真空变压吸附分离工艺、深冷分离工艺或膜分离工艺，更优选地，所述分离单元5采用膜分离工艺。
根据本实用新型，优选地，所述氢回收单元6包括变压吸附提纯系统61。
以下将通过实施例对本实用新型进行详细描述。
以下结合本实用新型提供的图1所示的系统，说明进行荒煤气净化的工艺操作。
该系统包括依次连通的预处理单元1、制氢单元2、硫回收单元3、碳回收单元4、膜分离单元5、氢回收单元6和氮回收单元7。
将荒煤气进入预处理单元1，在预处理单元1中，水洗涤系统11吸收荒煤气中的氨、酚类物质、油类物质和氰化物，得到洗涤气，其中，氨送入氨回收系统12，酚类物质、油类物质和氰化物的混合物依次进入酚类回收系统 13、油类回收系统14、氰化物处理系统15，萘回收系统16分离并回收洗涤气中的萘，得到预处理气；
预处理气进入制氢单元2，在制氢单元2中，来自蒸汽设备22的水蒸汽与预处理气中的一氧化碳在两级变换系统21(高温变换进口温度300-310℃，出口335-350℃，低温变换进口温度205-215℃，出口255-265℃，)中进行变换反应得到含氢气的变换气；
变换气进入硫回收单元3，在硫回收单元3中，脱硫系统31和精脱硫系统32依次脱除变换气中的硫化氢，得到脱硫气，脱除的硫化氢送入硫磺回收系统33，生成硫磺进行回收；
脱硫气进入碳回收单元4，在碳回收单元4中，脱硫气进入脱碳系统41 脱除二氧化碳，得到脱碳气，脱除的二氧化碳经压缩机421压缩后，一部分经过换热器422降温后与其余部分混合进入除油器423进行除油，得到脱油气，脱油气依次经过脱油设备431和脱硫设备432，得到一次净化气，一次净化气中含油量＜1ppm、含硫量s＜0.1ppm，将一次净化气送入变温吸附提纯设备433分离并提纯一次净化气中的二氧化碳，得到二次净化气，二次净化气送入换热设备434与来自纯化设备436的再生气进行换热降温(二次净化气与再生气的温差为10-12℃)，降温后的二次净化气送入液化设备435 进行液化，得到液化二氧化碳，液化二氧化碳送入纯化设备436，纯化设备 436底部得到纯化的二氧化碳，顶部得到再生气，从纯化设备436顶部采出的再生气，经减压阀a 437和减压阀b 438两次减压降温后进入换热设备434 与一次净化气进行换热升温，升温后的再生气从换热设备434底部采出送入变温吸附提纯设备433，作为热源升温变温吸附提纯设备433后排出；从纯化设备436底部采出的纯化二氧化碳送入冷却系统经再次降温得到产品二氧化碳；
脱碳气进入分离系统5进行分离，得到含氢气和氮气的混合气；
混合气进入氢回收系统6，在氢回收系统6中，混合气进入变压吸附提纯系统61提纯并回收氢气，得到富氮气；
富氮气进入氮回收单元7，在氮回收单元7中，富氮气经提纯得到氮气。
以上详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于此。在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本实用新型所公开的内容，均属于本实用新型的保护范围。
Claims (20)
1.一种荒煤气净化系统，其特征在于，该系统包括依次连通的预处理单元(1)、制氢单元(2)、硫回收单元(3)、碳回收单元(4)、分离单元(5)、氢回收单元(6)和氮回收单元(7)；
其中，所述预处理单元(1)用于将荒煤气中的氨、酚、油、氰化物和萘进行回收得到预处理气；
所述制氢单元(2)用于利用所述预处理气中的一氧化碳与水蒸汽进行变换反应生成氢气，得到变换气；
所述硫回收单元(3)用于脱除并回收所述变换气中的硫化氢，得到脱硫气；
所述碳回收单元(4)用于脱除并回收所述脱硫气中的二氧化碳，得到脱碳气；
所述分离单元(5)用于将所述脱碳气进行分离，得到含氢气和氮气的混合气；
所述氢回收单元(6)用于提纯并回收所述混合气中的氢气，得到富氮气体；
所述氮回收单元(7)用于将所述富氮气体进行提纯并回收氮气。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述预处理单元(1)包括水洗涤系统(11)、氨回收系统(12)、酚类回收系统(13)、油类回收系统(14)、氰化物处理系统(15)和萘回收系统(16)；
其中，所述水洗涤系统(11)连通氨回收系统(12)、酚类回收系统(13)和萘回收系统(16)，酚类回收系统(13)、油类回收系统(14)和氰化物处理系统(15)依次连通；
水洗涤系统(11)用于吸收荒煤气中的氨、酚类物质、油类物质和氰化物，得到洗涤气；其中，氨送入氨回收系统(12)，酚类物质、油类物质和氰化物的混合物依次进入酚类回收系统(13)、油类回收系统(14)、氰化物处理系统(15)，萘回收系统(16)用于吸收并回收洗涤气中的萘，得到所述预处理气。
3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述制氢单元(2)包括两级变换系统(21)和蒸汽设备(22)；两级变换系统(21)用于将来自蒸汽设备(22)的水蒸汽与所述预处理气中的一氧化碳进行变换反应得到含有氢气的所述变换气。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述硫回收单元(3)包括脱硫系统(31)、精脱硫系统(32)和硫磺回收系统(33)；其中所述脱硫系统(31)连通精脱硫系统(32)和硫磺回收系统(33)，所述精脱硫系统(32)连通硫磺回收系统(33)，脱硫系统(31)和精脱硫系统(32)用于脱除所述变换气中的硫化氢，脱硫系统(31)脱除的硫化氢和精脱硫系统(32)脱除的硫化氢一起或单独进入硫磺回收系统(33)。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述碳回收单元(4)包括依次连通的脱碳系统(41)、压缩系统(42)、提纯系统(43)和冷却系统(44)；其中，所述脱碳系统(41)用于吸收脱硫气中的二氧化碳，从脱碳系统采出的富碳气体依次通过压缩系统(42)、提纯系统(43)和冷却系统(44)得到纯化二氧化碳。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述压缩系统(42)包括依次连通的压缩机(421)、换热器(422)、除油器(423)；其中所述压缩机(421)用于压缩富碳气体，换热器(422)将压缩机(421)出口的部分富碳气体进行降温后与压缩机(421)出口的其余富碳气体混合进入除油器(423)得到脱油气。
7.根据权利要求5或6所述的系统，其特征在于，所述提纯系统(43)包括依次连通的除油设备(431)、脱硫设备(432)、变温吸附提纯设备(433)、换热设备(434)、液化设备(435)和纯化设备(436)。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述除油设备(431)和所述脱硫设备(432)用于依次脱除脱油气中残余的油类物质和硫化氢，得到一次净化气，该一次净化气中的含油量＜1ppm、含硫量s＜0.1ppm，所述变温吸附提纯设备(433)用于将一次净化气中的二氧化碳进行分离并提纯，得到二次净化气。
9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述除油设备(431)为除油塔。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述除油塔的数量为1-3个。
11.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述脱硫设备(432)为脱硫塔。
12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述脱硫塔的数量为1-3个。
13.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述纯化设备(436) 顶部设有减压阀a(437)，所述减压阀a(437)用于将纯化设备(436)顶部的再生气进行减压降温，所述换热设备(434)用于将来自变温吸附提纯设备(433)的二次净化气与来自纯化设备(436)顶部的经减压降温的再生气进行换热，换热设备(434)底部采出换热升温的再生气。
14.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，所述系统还包括纯化设备(436)顶部出口连通换热设备(434)顶部入口的管线上设有减压阀b(438)，用于将来自纯化设备(436)的再生气进一步进行减压降温。
15.根据权利要求13或14所述的系统，其特征在于，所述换热设备(434)底部采出换热升温的再生气进入变温吸附提纯设备(433)，作为变温吸附提纯设备(433)的热源。
16.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述冷却系统(44)用于对液化设备(435)提供冷源。
17.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述冷却系统(44)用于对来自纯化设备(436)底部采出的纯化二氧化碳进行降温。
18.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述分离单元(5)采用变温吸附分离工艺、真空变压吸附分离工艺、深冷分离工艺或膜分离工艺。
19.根据权利要求18所述的系统，其特征在于，所述分离单元(5)采用膜分离工艺。
20.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述氢回收单元(6) 包括变压吸附提纯系统(61)。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112961712A (zh) * | 2021-02-08 | 2021-06-15 | 赛鼎工程有限公司 | 焦炉煤气深度净化制lng联产氢气的系统及方法 |
| CN115636393A (zh) * | 2022-09-30 | 2023-01-24 | 中国神华煤制油化工有限公司 | 一种低质煤气的转化系统和方法 |
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2019
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |