CN217809273U - 一种煤制甲醇降氨氮系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种煤制甲醇降氨氮系统，该系统包括第一闪蒸凝液输送管和第二闪蒸凝液输送管，第二闪蒸凝液输送管与灰水蒸氨塔连通，灰水蒸氨塔设有稀氨水输送管，灰水蒸氨塔通过第一净化水输送管与闪蒸、灰水沉淀系统连通；变换系统入口与粗煤气输送管连通，顶部通过工艺气输送管和洗氨水输送管与低温甲醇洗系统连通，侧壁连接第一氨氮凝液输送管和第二氨氮凝液输送管，第一氨氮凝液输送管与碳洗塔连通；蒸氨系统一入口与第一闪蒸凝液输送管、稀氨水输送管及第二氨氮凝液输送管连通，出口与粗氨气输送管一连接；蒸氨系统二入口通过第二氨氮凝液输送管与变换系统连通，出口连接有粗氨气输送管二。本实用新型解决了低温甲醇洗碳铵结晶的问题。

Description

一种煤制甲醇降氨氮系统

技术领域

本实用新型涉及煤化工设备技术领域，具体涉及一种煤制甲醇降氨氮系统。

背景技术

煤制甲醇工艺中8.7MPa德士古水煤浆加压气化技术是气流床，氧气和水煤浆通过德士古烧嘴混合后喷射时立即雾化进入1300℃高温气化炉内，在0.1秒内煤浆中水被气化，煤粒子被气体隔开，各煤粒独立的进行反应，气化炉在煤灰熔点以上温度发生反应，固体在气化炉内停留3-5秒钟，反应生成的粗合成气，因反应复杂生成H₂S、HCOOH、HCN、COS、NH₃等副产物。然而这些副产物在低温甲醇中的溶解度不同，在相同条件下，原料气各组分中最能溶于甲醇的是NH₃。在水煤浆加压气化中，有4.0MPa、6.5MPa、8.7MPa三个压力等级的工艺设计，因系统压力等级不同水煤浆在反应中所产生的NH₃总量也不相同，在生产实践中得出压力越高，系统中产生的NH₃越多，在低温甲醇洗系统(林德低温甲醇洗技术)中(如图1所示)，通过减压闪蒸、汽提区域是无法将其与甲醇进行有效分离的，只能在甲醇热再生塔区域进行不完全解析；随着低温甲醇洗系统的甲醇循环利用，然而甲醇中NH₃会逐渐进行累积和浓缩，当达到一定程度后，在现有的温度和压力下，由CO₂及H₂S为主要组分的酸性气管线中会形成碳氨结晶现象。当低温甲醇洗系统酸性气管线出现碳氨结晶现象后，为了从低温甲醇洗系统甲醇中NH₃最高的地方排出高浓度含NH₃甲醇，现有技术中最长使用的方案是从罐区对低温甲醇洗系统补充新鲜的精甲醇(不含NH₃)，以对低温甲醇洗系统甲醇中的NH₃含量进行稀释，避免酸性气系统出现碳氨结晶现象，此方法在大量浪费精甲醇同时，对排出的含NH₃甲醇目前暂无相关工业应用的处理工艺，造成置换排出的含NH₃甲醇存储风险极大。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决低温甲醇洗碳铵结晶问题，保证设施长期稳定运行的问题，提供一种煤制甲醇降氨氮系统。

本实用新型提供了一种煤制甲醇降氨氮系统，包括气化炉、碳洗塔、闪蒸、灰水沉淀系统，所述气化炉的进料口通过第一输送管与煤浆、氧气和氮气物料输送装置连通，且气化炉通过第二输送管和激冷水送管与碳洗塔连通，碳洗塔的顶部连接粗煤气输送管，碳洗塔的底部和气化炉的底部分别通过含氨洗涤液输送管与闪蒸、灰水沉淀系统连通，闪蒸、灰水沉淀系统的顶部通过高压灰水洗涤液输送管与碳洗塔连通；包括：所述闪蒸、灰水沉淀系统上还连接有第一闪蒸凝液输送管和第二闪蒸凝液输送管，所述第二闪蒸凝液输送管与灰水蒸氨塔连通，所述灰水蒸氨塔的顶部设有稀氨水输送管，灰水蒸氨塔通过第一净化水输送管与闪蒸、灰水沉淀系统连通；变换系统，入口与粗煤气输送管连通，顶部分别通过工艺气输送管和洗氨水输送管与低温甲醇洗系统连通，侧壁连接第一氨氮凝液输送管和第二氨氮凝液输送管，第一氨氮凝液输送管与碳洗塔连通；蒸氨系统一，入口分别与第一闪蒸凝液输送管、稀氨水输送管及第二氨氮凝液输送管连通，出口与粗氨气输送管一连接，所述变换系统与蒸氨系统一通过加压泵和第二净化水输送管连通；蒸氨系统二，入口通过第二氨氮凝液输送管与变换系统连通，出口连接有粗氨气输送管二。

较佳地，所述粗氨气输送管一和粗氨气输送管二均与粗氨气输送总管连通，所述粗氨气输送总管与氨气精制系统连通，所述氨气精制系统连通通过输出管与氨水存储装置连通。

较佳地，所述蒸氨系统一的入口还与富氢火炬凝液输送系统以及酸性气凝液输送系统连通。

较佳地，所述闪蒸、灰水沉淀系统的底部通过灰水排放管与灰水除硅除硬工段连通，所述灰水除硅除硬工段通过排放管与污水处理系统连通。

较佳地，所述低温甲醇洗系统通过第三输送管与硫回收装置连通。

较佳地，所述蒸氨系统二通过碳氨洗涤液输送管低温甲醇洗系统连通，所述蒸氨系统二通过硫回收废液输送管与硫回收装置连通。

较佳地，所述变换系统内设有温度控制装置。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1.本实用新型通过新增蒸氨系统，降低气化系统、变换系统、净化系统氨平衡；结合低温甲醇洗系统中的洗氨塔优化提升洗涤效率；配合低温甲醇洗系统中的碳铵捕集器的后置处理(指碳氨捕集器产生的含氨洗涤液由蒸氨系统处理)；解决净化装置含硫废甲醇问题(即酸性气管线碳铵结晶问题)。

2.本实用新型通过变换系统汽提剩余凝液、剩余未利用闪蒸凝液，引入现有蒸氨装置，降低气化、变换系统氨平衡，扩大蒸氨装置产能，不仅提升氨回收率；同时实现氨水增产。

4.现有蒸氨装置新增氨气精制系统，对氨气进行脱硫脱炭，使得成品氨水硫含量降至10mg/L指标以下，正常在1mg/L以下,达到热力中心脱硫脱硝氨水或氨气使用指标；实现精制氨水、氨气代替热力中心全部液氨消耗，氨水提质增效。

附图说明

图1为现有技术的生产工艺流程图；

图2为本实用新型的实际生产工艺流程图。

附图标记说明：

1.气化炉，2.碳洗塔，3.闪蒸、灰水沉淀系统，5.第二输送管，6.激冷水送管，7.变换系统，8.低温甲醇洗系统，9.硫回收装置，10.蒸氨系统一，11.粗氨气输送管一，12.蒸氨系统二，13.粗氨气输送管二，14.灰水蒸氨塔，15.粗氨气输送总管，16.氨气精制系统，17.氨水存储装置，18.灰水除硅除硬工段，19.磨煤制浆机，20.污水处理系统。

具体实施方式

下面结合附图2，对本实用新型的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本实用新型的保护范围并不受具体实施方式的限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例

如图2所示，本实用新型提供的一种煤制甲醇降氨氮系统，包括气化炉1、碳洗塔2、闪蒸、灰水沉淀系统3，所述气化炉1的进料口通过第一输送管与煤浆、氧气和氮气物料输送装置连通，且气化炉1通过第二输送管5和激冷水送管6与碳洗塔2连通，碳洗塔2的顶部连接粗煤气输送管，碳洗塔2的底部和气化炉1的底部分别通过含氨洗涤液输送管与闪蒸、灰水沉淀系统3连通，闪蒸、灰水沉淀系统3的顶部通过高压灰水洗涤液输送管与碳洗塔2连通；其特征在于，包括：所述闪蒸、灰水沉淀系统3上还连接有第一闪蒸凝液输送管和第二闪蒸凝液输送管，所述第二闪蒸凝液输送管与灰水蒸氨塔14连通，所述灰水蒸氨塔14的顶部设有稀氨水输送管，灰水蒸氨塔14通过第一净化水输送管与闪蒸、灰水沉淀系统3连通；变换系统7，入口与粗煤气输送管连通，顶部分别通过工艺气输送管和洗氨水输送管与低温甲醇洗系统8连通，侧壁连接第一氨氮凝液输送管和第二氨氮凝液输送管，第一氨氮凝液输送管与碳洗塔2连通；蒸氨系统一10，入口分别与第一闪蒸凝液输送管、稀氨水输送管及第二氨氮凝液输送管连通，出口与粗氨气输送管一11连接，所述变换系统7与蒸氨系统一10通过加压泵和第二净化水输送管连通；蒸氨系统二12，入口通过第二氨氮凝液输送管与变换系统7连通，出口连接有粗氨气输送管二13。

进一步地，所述粗氨气输送管一11和粗氨气输送管二13均与粗氨气输送总管15连通，所述粗氨气输送总管15与氨气精制系统16连通，所述氨气精制系统连通16通过输出管与氨水存储装置17连通。

进一步地，所述蒸氨系统一10的入口还与富氢火炬凝液输送系统以及酸性气凝液输送系统连通。

进一步地，所述闪蒸、灰水沉淀系统3的底部通过灰水排放管与灰水除硅除硬工段18连通，所述灰水除硅除硬工段18通过排放管与污水处理系统20连通。

进一步地，所述低温甲醇洗系统8通过第三输送管与硫回收装置9连通。

进一步地，所述蒸氨系统二12通过碳氨洗涤液输送管低温甲醇洗系统8连通，所述蒸氨系统二12通过硫回收废液输送管与硫回收装置9连通。

进一步地，所述变换系统7内设有温度控制装置。

工艺原理：

如图1-2所示，本实用新型的工艺流程图是对现有技术给出的工艺流程图进行改造和扩能，利用新增变换系统7变换冷凝液，使得各级闪蒸冷凝液综合利用、闪蒸系统和灰水沉淀系统3的闪蒸气热源回收利用以及蒸氨系统一与蒸氨系统二所蒸出的粗氨气脱碳脱硫技术，采取“现有装置整合串联、氨气低温脱硫脱碳洗涤加固体脱硫精制”的工艺路线。并将系统处理规模扩大到316t/h，结合变换凝液、闪蒸气凝液、灰水三种组分的不同特点，对蒸氨系统进行精细化设计和优化组合，解决了低温甲醇洗碳铵结晶问题，保证设施长期稳定运行；同时提升氨回收率扩大蒸氨产能，提升氨水品质，提高经济效益和环保效益，也降低了腐蚀和结垢机率。

如图1所示的工艺路线是：将由磨煤制浆机19制得的煤浆与氧气和氮气物料一起由第一输送管加入气化炉1内，气化炉1的燃烧室产生的合成气中含有大量的NH₃，经气化炉1激冷水输送管6激冷室水浴冷却后，部分NH₃溶于激冷水中，合成气从气化炉1由第二输送管5进入碳洗塔2洗涤后，部分NH₃溶于碳洗塔2洗涤液中，此时合成气中仍然含有大量NH₃，经粗煤气输送管将含有大量NH₃的粗煤气送入变换系统7，合成气进入变换系统7后，合成气热量通过变换系统7中的废锅和换热器进行吸收，合成气温度从250℃降至40℃。在合成气降温过程中，合成气中水蒸汽冷凝在变换系统7的各级分液罐中，同时NH₃也溶解在冷凝液中，经过集中收集后，含有低NH₃-N的凝液经第一氨氮凝液输送管又被送回至气化炉1及碳洗塔2作为喷淋洗涤水使用，经变换系统7后合成气以7.6MPa、40℃工况的工艺气通过工艺气输送管送入低温甲醇洗系统8，从变换装置进入低温甲醇洗系统8的合成气中含有微量的NH₃，经低温甲醇洗系统8净化工段洗氨塔洗涤浓缩后，形成一定浓度的稀氨水，被送入变换系统7汽提塔进行处理回收，而汽提塔的容量有限，占用汽提塔空间影响洗涤循环量。

而且气化炉1激冷水及碳洗塔2洗涤水携带NH₃和杂质进入闪蒸、灰水处理系统3内部，其中闪蒸水处理系统及内部灰水处理系统3的闪蒸系统经四级降压降温过程中产生三级不同压力温度下的高氨氮闪蒸冷凝液，将上述高氨氮闪蒸冷凝液送入灰水处理系统经灰水蒸氨塔14和外排灰水管路外排，由于灰水中含有大量的Ca²⁺和Mg²⁺离子会堵塞塔盘，影响系统正常运行。

系统在运行过程中，各系统在排放过程中，高压富氢火炬及氨酸火炬系统产生了含有高氨氮的火炬凝液，将其进行污水处理会影响微生物的存活。

由于随着低温甲醇洗系统8的甲醇循环利用，然而甲醇中NH₃会逐渐进行累积和浓缩，当达到一定程度后，在现有的温度和压力下，由CO₂及H₂S为主要组分的酸性气管线中会形成碳氨结晶现象。而碳氨结晶现象影响系统运行的稳定性。

因此如图2所示，本发明依托原有如图1给出的工艺路线进行改造，针对8.7MPA180万吨等压合成煤制甲醇水系统、工艺气系统降氨氮工艺：通过新增蒸氨系统一10和蒸氨系统二12，将经经过集中收集后，含有高NH₃-N的凝液的40℃凝液经第二氨氮凝液输送管送入蒸氨系统一10和蒸氨系统二12进行精制和吸收，对高氨氮介质进行重新优化整合，并将原有设备进行升级改造，扩大系统处理能力，达到本发明目的。

闪蒸、灰水沉淀系统3中的闪蒸系统的部分高压闪蒸冷凝液及中压闪蒸冷凝液经第二闪蒸凝液输送管送入灰水蒸氨塔14单元经脱酸脱氨，酸性气经处理后排放至火炬，氨气经洗涤后形成稀氨水送入蒸氨系统一10作为原料进一步处理，净化水送至闪蒸、和灰水沉淀系统3中的灰水系统回用，而且变换系统7中40℃高氨氮凝液经第二氨氮凝液输送管送入蒸氨系统一10和蒸氨系统二12，高压富氢火炬凝液/酸性气火炬凝液送入蒸氨系统一10；闪蒸、灰水沉淀系统3中的闪蒸系统高压闪蒸冷凝液经第一闪蒸凝液输送管送入蒸氨系统二12，经蒸氨系统一10和蒸氨系统二12双塔脱酸蒸氨工艺流程，形成含有酸性气较少的高浓度粗氨气，蒸氨后的净化水经加压后送至变换系统7回用，粗氨气送入下游氨气精制系统16，高浓度粗氨气经氨气精制系统16脱硫脱碳,形成高品质氨水；

蒸氨系统一10蒸氨系统二12的总处理量316m³/h，同时通过将蒸氨系统一10脱酸塔上段改为双段洗涤、酸气分离液预热技术，提高氨产量至6000吨/每年。

由于硫回收装置9排放的硫回收酸水及低温甲醇洗系统8中的碳铵捕集器排放的碳铵捕集器洗涤水，都属于工业三废中的高污染废水，水中含有大量有毒有害易挥发组分(平均氨含量1750mg/L,硫化氢含量1390mg/L)，单独处理成本高，处理难度大，引入蒸氨系统后，提取出挥发分中氨，制取氨水，硫化氢经分离后送入克劳斯反应炉提升回收硫磺产量，作为高附加值产品，同时回收低温甲醇洗系统8的塔底净化水(氨氮≤30mg/L、不含钙镁金属离子、不含氯离子)代替气化系统初脱盐水补水降低生产成本。

低温甲醇洗系统8的净化洗氨塔净化水改至变换系统7的变换高温凝液罐后，低温甲醇洗系统8的净化洗氨塔可提高低温甲醇洗系统8中的洗氨塔洗涤液循环量，将低温甲醇洗系统8(净化系统)中氨从系统内多提取至系统(低温甲醇洗系统8)外，以洗涤液形式送回至变换系统7的变换高温凝液罐内，作为气化炉1气化水回用水，节约气化碳洗塔2用水，提升低温甲醇洗系统8中的净化洗氨塔洗涤效果；减少如图1所示的低温甲醇洗系统8中的净化洗氨水占用变换系统7的变换汽提塔负荷的问题，腾出负荷空间用以处理更多高浓度变换含氨凝液，而且改造后氨氮含量降低50-100ppm。

水回收塔14进料由除硬后的灰水改为部分高压闪蒸凝液及中压闪蒸凝液，因温度高，经过优化在灰水蒸氨塔14前达到灰水蒸氨塔14塔盘泡点温度要求，无需消耗蒸汽，节省能源，此技术为高压闪蒸凝液及中压闪蒸凝液在蒸氨系统中的高效节能技术，改造后灰水循环系统的氨氮含量由改造前的1400ppm降至550-600ppm。

系统改造后，通过控制蒸氨系统一10和蒸氨系统二12，处理含氨氮物料精准增加，即精准控制气化变换系7内液相氨氮抽出量大幅增加，形成氨在汽化炉1的气化激冷室、变换系统7的气化多级闪蒸罐、变换系统7的闪蒸凝液罐、碳洗塔2、变换系统7的变换多级分液罐等的气液组分重新分配，实现灰水循环水系统3氨氮，变换系统7至净化系统合成气氨氮，气化外排灰水氨氮，整体精准下降，综合系统氨氮从高平衡点降至新的低平衡点，达到解决净化系统酸性气管线防结晶、气化外排废水环保排放的工业目的，此技术为系统性氨平衡迁移控制技术。

变换系统7至低温甲醇洗系统8的净化系统合成气氨氮由220mg/L，降至50～100mg/L，因合成气中氨氮含量减少，结合本次洗氨水改造，优化洗氨效果，达到净化热再生塔酸气管线防结晶目的，此技术为防止合成气在变换系统7、净化系统管线结晶技术。

另外本发明也给出了：

首次将8.7MPa煤制甲醇工艺中，德士古水煤浆技术同双塔蒸氨工艺(蒸氨系统一10和蒸氨系统一12)有机嵌入，变换工艺同单塔蒸氨工艺有机嵌入，两者同时有机嵌入为首创。

依赖对煤中氮元素在不同压力气化下的转换及气化系统、变换系统、净化系统氨平衡分布的充分研究，精准控制大规模等压合成主工艺特殊点的含氨介质抽出，通过蒸氨系统(蒸氨系统一10和蒸氨系统一12)分离，以间接的方式通过蒸氨系统一10和蒸氨系统一12精准控制主工艺系统气液相氨平衡移动，达到工业系统环保及运行需要。不同于行业一般直接蒸氨工艺。

首创性的处理火炬系统凝液(含管廊分液罐、火炬界区分液罐)，提升火炬系统环保效益。

将处理行业内处理难度高的硫回收酸性水、净化新型碳氨捕集器的废水进行综合处理，提升高价值氨水产能同时，回收净化水用于主工艺，降低脱盐水消耗。

在目前行业标准双塔蒸氨工艺中增加并优化了第三辅助塔，使得标准双塔工艺的处理能力提升至280％(即实现能够适应不同含氨等级的多种复杂废水氨回收环境)。

蒸氨工艺局部吸收了目前主流方向发展的氨气低温洗涤净化技术和氨气固定床精脱硫技术，实现复产氨水达到国标级指标要求。

蒸氨系统的改造致力于充分利用8.7MPa水煤浆四级闪蒸所独有的闪蒸汽能量的特殊性，蒸氨再沸器真正实现了采用闪蒸废汽潜热机其相变凝液的净化回收功能，充分弥补了常规蒸氨工艺对于蒸汽消耗过高的先天缺陷。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种煤制甲醇降氨氮系统，包括气化炉(1)、碳洗塔(2)、闪蒸、灰水沉淀系统(3)，所述气化炉(1)的进料口通过第一输送管与煤浆、氧气和氮气物料输送装置连通，且气化炉(1)通过第二输送管(5)和激冷水送管(6)与碳洗塔(2)连通，碳洗塔(2)的顶部连接粗煤气输送管，碳洗塔(2)的底部和气化炉(1)的底部分别通过含氨洗涤液输送管与闪蒸、灰水沉淀系统(3)连通，闪蒸、灰水沉淀系统(3)的顶部通过高压灰水洗涤液输送管与碳洗塔(2)连通；其特征在于，包括：所述闪蒸、灰水沉淀系统(3)上还连接有第一闪蒸凝液输送管和第二闪蒸凝液输送管，所述第二闪蒸凝液输送管与灰水蒸氨塔(14)连通，所述灰水蒸氨塔(14)的顶部设有稀氨水输送管，灰水蒸氨塔(14)通过第一净化水输送管与闪蒸、灰水沉淀系统(3)连通；

变换系统(7)，入口与粗煤气输送管连通，顶部分别通过工艺气输送管和洗氨水输送管与低温甲醇洗系统(8)连通，侧壁连接第一氨氮凝液输送管和第二氨氮凝液输送管，第一氨氮凝液输送管与碳洗塔(2)连通；

蒸氨系统一(10)，入口分别与第一闪蒸凝液输送管、稀氨水输送管及第二氨氮凝液输送管连通，出口与粗氨气输送管一(11)连接，所述变换系统(7)与蒸氨系统一(10)通过加压泵和第二净化水输送管连通；

蒸氨系统二(12)，入口通过第二氨氮凝液输送管与变换系统(7)连通，出口连接有粗氨气输送管二(13)。

2.如权利要求1所述的一种煤制甲醇降氨氮系统，其特征在于，所述粗氨气输送管一(11)和粗氨气输送管二(13)均与粗氨气输送总管(15)连通，所述粗氨气输送总管(15)与氨气精制系统(16)连通，所述氨气精制系统连通(16)通过输出管与氨水存储装置(17)连通。

3.如权利要求2所述的一种煤制甲醇降氨氮系统，其特征在于，所述蒸氨系统一(10)的入口还与富氢火炬凝液输送系统以及酸性气凝液输送系统连通。

4.如权利要求1或2所述的一种煤制甲醇降氨氮系统，其特征在于，所述闪蒸、灰水沉淀系统(3)的底部通过灰水排放管与灰水除硅除硬工段(18)连通，所述灰水除硅除硬工段(18)通过排放管与污水处理系统(20)连通。

5.如权利要求1-3任意一项所述的一种煤制甲醇降氨氮系统，其特征在于，所述低温甲醇洗系统(8)通过第三输送管与硫回收装置(9)连通。

6.如权利要求1所述的一种煤制甲醇降氨氮系统，其特征在于，所述蒸氨系统二(12)通过碳氨洗涤液输送管低温甲醇洗系统(8)连通，所述蒸氨系统二(12)通过硫回收废液输送管与硫回收装置(9)连通。

7.如权利要求1所述的一种煤制甲醇降氨氮系统，其特征在于，所述变换系统(7)内设有温度控制装置。

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