CN219099061U - 一种用于煤气化废水提浓除杂和循环利用的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于煤气化废水提浓除杂和循环利用的装置，包括急冷洗涤塔及与其连接的多效分馏塔，多效分馏塔连有强化水洗塔和初级油水分离罐，且强化水洗塔和初级油水分离罐连接，初级油水分离罐连有二级油水分离罐和油品收集罐，二级油水分离罐和油品收集罐连接，油品收集罐和多效分馏塔连接，二级油水分离罐连有废水收集罐，废水收集罐与强化水洗塔连接；强化水洗塔连有合成气干燥器，合成气干燥器连接有合成气压缩机，合成气压缩机连接有初级蒸发器、二级蒸发器和给料输送器，初级蒸发器分别与废水收集罐和二级蒸发器连接，二级蒸发器与给料输送器连接，给料输送器连有气化炉，提高了对煤气化废水的提浓除杂效果，且工艺路线简单。

Description

一种用于煤气化废水提浓除杂和循环利用的装置

技术领域

本实用新型属于煤化工技术领域，具体是一种用于煤气化废水提浓除杂和循环利用的装置。

背景技术

新型煤化工技术是一项耗水量高、废水量高及污染物排放量大的行业，水资源匮乏和水环境问题已成为制约煤化工产业发展的主要因素。因此，开发高效、稳定、经济的废水回用处理技术，是以煤气化为核心的新型煤化工技术可持续发展所要解决的关键问题之一。

煤气化废水是指煤气化工艺中的洗涤水、洗气水、蒸汽分解水等，其中含有氨氮、酚类、氰化物、石油类、硫化物等有毒有害物质，并伴有少量的焦油、灰渣等物质。煤气化废水一般采用隔油、气浮、生化等方法进行处理，但存在工艺流程复杂、环境污染大、经济性效益差等问题。水洗塔作为一种常用的洗涤设备，利用洗涤废水洗涤粗合成气时，易形成硫氢化氨、硫氨、碳酸氢铵等易结晶从而堵塞管线的物质；同时，粗合成气中残留固体粉尘、酸性组分等物质至进入洗涤水中，循环使用会造成废水中铵浓度升高并趋于饱和，导致洗涤效果变差，加剧管线的堵塞，而且新鲜水补充量增大，废水排出量大，造成运行成本较高，装置能耗增加。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种用于煤气化废水提浓除杂和循环利用的装置，提高了对煤气化废水的提浓除杂效果，工艺路线简单。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案予以实现：

一种用于煤气化废水提浓除杂和循环利用的装置，包括收集分离单元和提浓除杂单元；

所述的收集分离单元包括急冷洗涤塔及与其连接的多效分馏塔，多效分馏塔的底部通过机泵和管道与多效分馏塔的上部连接，多效分馏塔连接有强化水洗塔和初级油水分离罐，且强化水洗塔和初级油水分离罐连接，初级油水分离罐连接有二级油水分离罐和油品收集罐，且二级油水分离罐和油品收集罐连接，油品收集罐和多效分馏塔连接，二级油水分离罐连接有废水收集罐，废水收集罐与强化水洗塔连接；

所述提浓除杂单元包括与强化水洗塔连接的合成气干燥器，合成气干燥器连接有合成气压缩机，合成气压缩机连接有初级蒸发器、二级蒸发器和给料输送器，且初级蒸发器分别与废水收集罐和二级蒸发器连接，二级蒸发器与给料输送器连接，给料输送器连接有气化炉。

进一步地，还包括循环利用单元，循环利用单元包括与初级蒸发器和二级蒸发器连接的深度过滤器，深度过滤器连接有蒸汽增压器，蒸汽增压器连接有蒸汽冷凝器和蒸汽预热器，蒸汽冷凝器与强化水洗塔连接，蒸汽预热器与气化炉连接。

进一步地，所述强化水洗塔连接有洗涤剂罐。

进一步地，所述的多效分馏塔内部设有2～10层错列分布的人字塔板。

进一步地，所述强化水洗塔上部设有一体式多级气液分离器或由1-8个单级气液分离器组合而成的多级气液分离器，多级气液分离器的两侧均设有供液体排出的导流板。

进一步地，所述的强化水洗塔的高径比为(3-20)：1。

进一步地，所述的合成气压缩机为多级压缩机。

进一步地，所述蒸汽增压器为多级增压器。

进一步地，所述深度过滤器是金属烧结物过滤器、纳米金属丝网或微米金属丝网中的一种或多种的组合。

进一步地，所述深度过滤器连接有多个错列式分布的反吹气口，且反吹气口的外部压力是其内部压力的2～10倍。

本实用新型具有如下有益效果：

(1)对煤气化产生的废水进行多级浓缩与提铵，通过对盐类、悬浮物、有机物等多种杂质的洗涤废水进行高效蒸发和过热，防止含尘管路堵塞，提高废水除杂提浓的效果，减少新鲜洗涤冷却水的用量，降低装置的运行成本。

(2)通过独特的多级分馏塔与强化水洗塔的内部结构设计，实现洗涤水的可循环使用、合成气中轻油的高效分离回收，塔内中下部人字塔板与水平塔板设计相结合可以增大洗涤净化面积，提高洗涤效果。

(3)冷却回收气化反应产生的水，作为水洗塔的冷却介质，或转化为蒸汽后作为气化剂，达到前端减少蒸汽用量与后端循环利用气化废水的双重目的；提浓后得到固体颗粒在自产合成气的流化作用下，返回至气化炉进行深度气化反应，提高合成气有效气含量及碳转化率，减少污染物排放，实现碳源的循环利用。

(4)该装置可处理不同种类含碳原料，无污水和杂质排放，具有原料适应性强、工艺路线简单、转化效率高、环保效益好等特点，易于工业化放大，是一种经济合理的废水提浓与深度转化方案，具有较好的市场应用前景。

附图说明

图1：本实用新型的整体结构示意图；

图2：本实用新型的给料输送器的结构示意图；

图中：1、急冷洗涤塔；2、多效分馏塔；3、强化水洗塔；4、初级油水分离罐；5、二级油水分离罐；6、油品收集罐；7、废水收集罐；8、合成气干燥器；9、合成气压缩机；10、初级蒸发器；11、二级蒸发器；12、深度过滤器；13、蒸汽增压器；14、蒸汽冷凝器；15、洗涤剂罐；16、蒸汽预热器；17、给料输送器；18、气化炉；19、筒体；20、套管；21、笛管；22、烧结丝网；23、固体分布板；24、气体分布管；25、振动器；26、流化管线；27、平衡管线；28、输送管线。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型的具体内容做进一步详细解释说明，但不作为对本发的限定。

如图1所示，一种用于煤气化废水提浓除杂和循环利用的装置，包括收集分离单元、提浓除杂单元以及循环利用单元；

所述收集分离单元包括急冷洗涤塔1及与其连接的多效分馏塔2，多效分馏塔2的底部通过机泵和管道与多效分馏塔2的上部连接，多效分馏塔2连接有强化水洗塔3和初级油水分离罐4，多效分馏塔2底部排出的液体，一部分作为冷却介质通过机泵和管道循环进入多效分馏塔2的上部，从而与多效分馏塔2顶部的气相进行洗涤换热，另一部分进入初级油水分离罐4，从而实现液体的循环使用；所述强化水洗塔3和初级油水分离罐4连接，强化水洗塔3连接有洗涤剂罐15，初级油水分离罐4连接有二级油水分离罐5和油品收集罐6，且二级油水分离罐5和油品收集罐6连接，油品收集罐6和多效分馏塔2连接，二级油水分离罐5连接有废水收集罐7，废水收集罐7与强化水洗塔3连接；

优选的，所述多效分馏塔2内液位计口包括2-3个液位测量点，包括在线液位计及远传液位计，在线液位计管线上设有吹扫介质入口，防止固体堵塞液位计；

所述提浓除杂单元包括与强化水洗塔3连接的合成气干燥器8，合成气干燥器8连接有合成气压缩机9，合成气压缩机9连接有初级蒸发器10、二级蒸发器11和给料输送器17，且初级蒸发器10分别与废水收集罐7和二级蒸发器11连接，二级蒸发器11与给料输送器17连接，给料输送器17连接有气化炉18；

所述循环利用单元包括与初级蒸发器10和二级蒸发器11连接的深度过滤器12，深度过滤器12连接有蒸汽增压器13，蒸汽增压器13连接有蒸汽冷凝器14和蒸汽预热器16，蒸汽冷凝器14与强化水洗塔3连接，蒸汽预热器16与气化炉18连接。

优选的，所述多效分馏塔2内部设有2-10层错列分布的人字塔板，人字塔板两块相交的塔板之间的夹角为60-150°，可以增大洗涤净化面积，提高洗涤效果，多效分馏塔2的高度与直径的比值，即高径比为(2-20)：1，内部气速0.02-4.0m/s，温度100-300℃，压力为0.001-10.0MPaG。

优选的，所述强化水洗塔3上部设有气液分离器，气液分离器为一体式多级气液分离器或由1-8个单级气液分离器组合而成的多级气液分离器，气液分离器二侧均设有用于捕集液体的导流板；强化水洗塔3底部排出的洗涤水经过初级油水分离罐4和二级油水分离罐5流入废水收集罐7，作为水洗剂从废水收集罐7全部或部分返回至强化水洗塔3；或从废水收集罐7流入依次初级蒸发器10和二级蒸发器11产生蒸汽从而作为气化剂通过给料输送器17返回至气化炉18，实现洗涤废水的灵活调节与循环使用；

优选的，所述强化水洗塔3的高度与直径的比值，即高径比为(3-20)：1，且内部气速为0.05-5.0m/s，水洗后的合成气温度为50-200℃，压力0.001-10.0MPaG，含尘量<5.0ppm，固体颗粒的粒径0-50μm。

优选的，所述初级蒸发器10的内部温度50-900℃，压力为0.001-10.0MPaG，所述二级蒸发器11的内部温度200-1000℃，压力0.001-10.0MPaG。经过初级蒸发器10和二级蒸发器11蒸发产生固体颗粒的粒径0-100μm，碳含量5-60％，水含量<2.0％。

优选的，所述油品收集罐6收集到油的馏分的温度为50-200℃，水含量<2.0％，固体含量<1.0％。

优选的，所述合成气压缩机9和蒸汽增压器13均为多级压缩，合成压缩机9包括设有气缸、进气及排气缓冲器、分离器、前冷却器和后冷器等，每级压缩机的出口均设有冷却分液罐；合成气压缩机9的型号为G-250/9-15往复式压缩机，蒸汽增加器13的型号为DW-9.5/(0.6-15)-X往复压缩机。

优选的，所述深度过滤器12为金属烧结物过滤器、纳米金属丝网或微米金属丝网中的一种或多种的组合，其中：金属烧结过滤器由合金、不锈钢、钛、钛模等材质组成，孔径控制范围30～1000μm，孔隙率30～70％，允许使用最高温度1000～1200℃；纳米金属丝网和微米金属丝网由硅藻土和纳米化活性炭等组成，孔径控制范围1～200μm，孔隙率40～80％，允许使用最高温度600～650℃。当多种组合时，根据过滤介质的种类、粒径与温度的不同，将多个过滤器进行串联或者并联布置，确保最小过滤精度1-30μm，允许使用最高温度1000～1200℃，压力0.001～10.0MPaG。所述深度过滤器12设置有多个错列式布置的反吹气口，反吹气介质为来自合成气压缩机9的合成气或惰性气体，反吹气压力是深度过滤器12内部压力的2-10倍；

所述深度过滤器12分为上下两部分，上部由内置的大孔径支撑基体层和小孔径膜过滤层组成，下部为粉尘收集器，含尘气体从深度过滤器12中部进入，粉尘被吸附在上部过滤层的表面，干净气体从深度过滤器12顶部排出，反吹气从深度过滤器12的顶部出口处进气，进气管线有多处错列布置的反吹气口，将深度过滤器12表面的粉尘进行吹扫，下部的收集器用于粉尘的收集，深度过滤器12设为并联式，可实现间歇或连续吹扫操作，相较于现有的常压过滤器，本实施例的深度过滤器12具有高精度、高除尘率和低压降等特点。

优选的，如图2所示，所述给料输送器17包括筒体19，筒体19内设有套管20，套管20内插接有笛管21，套管20下端连接有气体分布管24，气体分布管24的尾端连接有流化管线26，流化管线26上连接有平衡管线27，平衡管线27连接有输送管线28，输送管线28的一端与筒体19连接；所述筒体19的外侧壁连接有振动器25和流化管线26，所述套管20的底部还连接有锥形固体分布板23，固体分布板23顶端设有烧结丝网22，烧结丝网22位于套管20内部，所述给料输送器17内部压力为0.001-10.0MPaG，进料速率1.0-300kg/h，输送气介质为来自合成气压缩机9的自产合成气或惰性气体；

本实施例中，装置产生蒸汽的压力为0.1-5.0MPaG，温度100-400℃；煤气化废水中碳转化率>98％，合成气有效气组分>78％，合成气热值>2200kcal/Nm³。

本实用新型的用于煤气化废水提浓除杂和循环利用的装置的提浓除杂与循环利用过程包括以下步骤：

(1)、净化洗涤：含有焦油、灰渣及杂质的高温气体在急冷洗涤塔1洗涤换热，除去灰渣的高温气体进入多效分馏塔2，气体从多效分馏塔2顶部排出进入强化水洗塔3，轻组分油从多效分馏塔2中部抽出并进入油品收集罐6，重组分油从多效分馏塔2底部排出，一部分进入初级油水分离罐4，另一部分循环进入多效分馏塔2的顶部；所述强化水洗塔3内的气体与来自废水收集罐7的废水以及来自蒸汽冷凝器14的凝液，在洗涤剂的作用下进行逆向深度洗涤冷却，产生的油水混合物依次进入初级油水分离罐4和二级油水分离罐5，分离出的轻油进入油品收集罐6，分离出的废水进入废水收集罐7，产生的合成气被合成气干燥器8干燥后进入合成气压缩机9；

(2)、提浓除杂：来自废水收集罐7的废水依次进入初级蒸发器10和二级蒸发器11进行蒸发，来自合成气压缩机9的合成气对初级蒸发器10和二级蒸发器11进行吹扫，将蒸发产生的固体颗粒输送至给料输送器17，除去固体颗粒的气体进入深度过滤器12被进一步过滤后，依次进入蒸汽增压器13和蒸汽预热器16产生饱和蒸汽，蒸汽增压器13和蒸汽预热器16内部的压强为4.0MPa，温度为250℃；

(3)、循环利用：来自合成气压缩机9的合成气进入给料输送器17，将给料输送器17中的固体颗粒输送至气化炉18，作为补充碳源进行再气化反应；来自合成气压缩机9的合成气除了作为输送气以外，还作为初级蒸发器10、二级蒸发器11和深度过滤器12的反吹再生气，从而实现循环使用；蒸汽增压器13和蒸汽预热器16产生的饱和蒸汽作为补充气化剂进入气化炉18，与含碳固体颗粒发生气化反应；蒸汽冷凝器14产生的液体，作为强化水洗塔3的洗涤液被循环再利用。

Claims (10)

1.一种用于煤气化废水提浓除杂和循环利用的装置，其特征在于，包括收集分离单元和提浓除杂单元；

所述的收集分离单元包括急冷洗涤塔(1)及与其连接的多效分馏塔(2)，多效分馏塔(2)底部通过机泵和管道与多效分馏塔(2)的上部连接，多效分馏塔(2)连接有强化水洗塔(3)和初级油水分离罐(4)，且强化水洗塔(3)和初级油水分离罐(4)连接，初级油水分离罐(4)连接有二级油水分离罐(5)和油品收集罐(6)，且二级油水分离罐(5)和油品收集罐(6)连接，油品收集罐(6)和多效分馏塔(2)连接，二级油水分离罐(5)连接有废水收集罐(7)，废水收集罐(7)与强化水洗塔(3)连接；

所述提浓除杂单元包括与强化水洗塔(3)连接的合成气干燥器(8)，合成气干燥器(8)连接有合成气压缩机(9)，合成气压缩机(9)连接有初级蒸发器(10)、二级蒸发器(11)和给料输送器(17)，且初级蒸发器(10)分别与废水收集罐(7)和二级蒸发器(11)连接，二级蒸发器(11)与给料输送器(17)连接，给料输送器(17)连接有气化炉(18)。

2.根据权利要求1所述的用于煤气化废水提浓除杂和循环利用的装置，其特征在于，还包括循环利用单元，循环利用单元包括与初级蒸发器(10)和二级蒸发器(11)连接的深度过滤器(12)，深度过滤器(12)连接有蒸汽增压器(13)，蒸汽增压器(13)连接有蒸汽冷凝器(14)和蒸汽预热器(16)，蒸汽冷凝器(14)与强化水洗塔(3)连接，蒸汽预热器(16)与气化炉(18)连接。

3.根据权利要求2所述的用于煤气化废水提浓除杂和循环利用的装置，其特征在于，所述强化水洗塔(3)连接有洗涤剂罐(15)。

4.根据权利要求1～3任一项所述的用于煤气化废水提浓除杂和循环利用的装置，其特征在于，所述的多效分馏塔(2)内部设有2～10层错列分布的人字塔板。

5.根据权利要求1～3任一项所述的用于煤气化废水提浓除杂和循环利用的装置，其特征在于，所述强化水洗塔(3)上部设有一体式多级气液分离器或由1-8个单级气液分离器组合而成的多级气液分离器，多级气液分离器的两侧均设有供液体排出的导流板。

6.根据权利要求1～3任一项所述的用于煤气化废水提浓除杂和循环利用的装置，其特征在于，所述的强化水洗塔(3)的高径比为(3-20)：1。

7.根据权利要求1～3任一项所述的用于煤气化废水提浓除杂和循环利用的装置，其特征在于，所述的合成气压缩机(9)为多级压缩机。

8.根据权利要求2或3所述的用于煤气化废水提浓除杂和循环利用的装置，其特征在于，所述蒸汽增压器(13)为多级增压器。

9.根据权利要求2或3所述的用于煤气化废水提浓除杂和循环利用的装置，其特征在于，所述深度过滤器(12)是金属烧结物过滤器、纳米金属丝网或微米金属丝网中的一种或多种的组合。

10.根据权利要求9所述的用于煤气化废水提浓除杂和循环利用的装置，其特征在于，所述深度过滤器(12)连接有多个错列式分布的反吹气口，且反吹气口的外部压力是其内部压力的2～10倍。

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