本發(fā)明涉及煤化工技術領域，具體涉及一種用焦爐氣與水煤漿制備水煤氣的系統(tǒng)及方法。

背景技術：

焦爐氣，又稱焦爐煤氣，是指用煉焦用煤在煉焦爐中經(jīng)過高溫干餾后，在產(chǎn)出焦炭和焦油產(chǎn)品的同時，生成的一種可燃性氣體，是煉焦工業(yè)的副產(chǎn)品。焦爐氣成分十分復雜，主要由氫氣和甲烷構成，其他還含有少量的一氧化碳、二氧化碳、氮氣、氧氣和其他不飽和烴類。此外，還含有煤焦油、有機硫、苯類、酚類、萘等幾百種物質。焦爐氣經(jīng)過焦油分離、脫苯生產(chǎn)焦油和粗苯等副產(chǎn)品，再進行洗滌凈化脫硫作為合成氨、甲醇等其他化工產(chǎn)品的原料氣使用，如圖1所示，傳統(tǒng)水煤氣的制備和利用的工藝流程為：從焦化廠出來經(jīng)過焦爐氣分離單元1分離的焦爐氣，并經(jīng)過濕法脫硫后，進入焦爐氣氣柜2，然后經(jīng)過第一壓縮單元3(具體為螺桿壓縮機)升壓到0.2mpa，進入預脫硫單元4，初步脫除剩余的有機硫、硫化氫、剩余的焦油、苯、萘等；然后進入第二壓縮單元5(具體為往復式壓縮機)升壓到2.5mpa，送到加氫脫硫單元6，將有機硫和大部分的不飽和烴轉化為硫化氫、甲烷，并脫除大部分的硫化氫，然后在精脫硫單元7脫除剩余的硫化氫，出脫硫的總硫不高于0.5ppm，含甲烷較多的凈化氣進入甲烷轉化單元8(具體為轉化爐)，氧氣和甲烷反應，轉化為一氧化碳和氫氣，再經(jīng)過第三壓縮單元11加壓到5.5mpa，送甲醇廠生產(chǎn)甲醇。如果生產(chǎn)合成氨，還需要經(jīng)過co變換單元9、脫碳單元10，氫氣再去第三壓縮單元11，然后按比例配氮氣去合成氨廠，最后，各個系統(tǒng)所產(chǎn)生的廢水送污水處理廠12處理。焦爐氣的安全、環(huán)保、有效利用一直是一個難題，目前，傳統(tǒng)的做法是經(jīng)過焦油分離、脫苯生產(chǎn)焦油和粗苯等副產(chǎn)品，焦爐氣再進行洗滌凈化脫硫作為合成氨、甲醇等其他化工產(chǎn)品的原料氣使用。

傳統(tǒng)的工藝流程存在以下缺陷：1、由于焦爐氣成分十分復雜，含有有機硫、苯、蒽、醌、萘等多種有毒有害物質，在焦爐氣的凈化使用過程中，廢水難以處理、廢氣毒性大，對土壤、水體、大氣的污染嚴重，治理困難，且廢水處理成本高，投資大，工藝復雜、技術要求高；2、水煤氣的制備工藝流程較長，投資較大，占地面積大，檢維修工作量大；3、由于焦爐氣中焦油、硫、苯、萘等含量高，對系統(tǒng)的設備和管道的腐蝕、堵塞嚴重且難以治理，易發(fā)生泄露和停車事故，所以整個系統(tǒng)較難達到長周期的穩(wěn)定運行，安全隱患多。焦爐氣中氫氣含量高，經(jīng)過甲烷轉化爐后h/c更高，所以造成馳放氣量較大，將其作為燃料氣燒掉，造成大量的能量浪費。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種用焦爐氣與水煤漿制備水煤氣的系統(tǒng)及方法，以克服現(xiàn)有技術存在的缺陷。

為解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種用焦爐氣與水煤漿制備水煤氣的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括焦爐氣分離單元、氣柜、第一壓縮單元、預脫硫單元以及第二壓縮單元，所述焦爐氣分離單元的焦爐氣的出口與所述氣柜的入口連接，所述氣柜的出口與所述第一壓縮單元的進氣口連接，所述第一壓縮單元的出氣口與所述預脫硫單元的進氣口連接，所述預脫硫單元的出氣口與所述第二壓縮單元的進氣口連接，所述系統(tǒng)還包括水煤漿氣化單元、水煤漿制備單元、co變換單元以及脫硫脫碳單元，

所述水煤漿氣化單元具有多通道組合燒嘴，所述第二壓縮單元、所述水煤漿制備單元通過管道與所述多通道氣化爐燒嘴連接；

所述焦爐氣分離單元、氣柜、第一壓縮單元、預脫硫單元以及第二壓縮單元污水出口分別通過管道與所述水煤漿制備單元進水口連接；

所述水煤漿氣化單元的出氣口通過管道與所述co變換單元連接；

所述co變換單元的出氣口與所述脫硫脫碳單元的的進氣口連接。

本發(fā)明的一個實施例中，所述制備水煤氣的系統(tǒng)還包括第三壓縮單元和合成氨單元，所述脫硫脫碳單元的出氣口與所述第三壓縮單元連接，所述第三壓縮單元與所述合成氨單元連接。

本發(fā)明的一個實施例中，所述制備水煤氣的系統(tǒng)還包括甲醇和乙二醇合成單元，所述甲醇和乙二醇合成單元與所述脫硫脫碳單元連接，該甲醇和乙二醇合成單元可以生產(chǎn)甲醇、乙二醇等化工產(chǎn)品。

本發(fā)明的一個實施例中，所述水煤漿氣化單元與所述co變換單元之間設有廢鍋以及與所述廢鍋連接的洗氣塔，所述廢鍋與所述水煤氣化單元連接，所述洗氣塔的出氣口與所述co變換單元連接。

本發(fā)明還提供一種用焦爐氣與水煤漿制備水煤氣的方法，所述方法包括以下步驟：

焦爐氣分離單元將焦爐氣中的焦油、氨氣以及粗苯進行分離，并將分離得到的焦爐氣輸送到氣柜儲存；

氣柜中的焦爐氣依次經(jīng)過第一壓縮單元、預脫硫單元處理后，通過第二壓縮單元升壓后進入多通道組合燒嘴進入水煤漿氣化單元；

所述焦爐氣分離單元、氣柜、第一壓縮單元、預脫硫單元以及第二壓縮單元產(chǎn)生的污水均通過管道進入水煤漿制備單元制備水煤漿；

所述水煤漿、純氧氣、焦爐氣分別通過多通道組合燒嘴進入所述水煤漿氣化單元進行氧化還原反應得到粗水煤氣；

所述粗水煤氣經(jīng)過洗滌降溫、凈化后進入co變換單元、脫硫脫碳單元。

本發(fā)明的一個實施例中，所述粗水煤氣先經(jīng)過廢鍋回收粗水煤氣的顯熱，然后經(jīng)過洗氣塔洗滌降溫后進入co變換單元。

本發(fā)明的一個實施例中，所述粗水煤氣經(jīng)過所述廢鍋處理后形成3.0-10.0mpa的飽和蒸汽。

本發(fā)明的一種用焦爐氣與水煤漿制備水煤氣的系統(tǒng)及方法具有以下優(yōu)點：

本發(fā)明用焦爐氣與水煤漿制備水煤氣方法工藝流程簡單，設備操作彈性大、整體投資降低，且具有系統(tǒng)連續(xù)運行率高，消耗低、可操作性強，安全性好的優(yōu)點，避免了現(xiàn)場排放對環(huán)境的污染；取消了富甲烷氣預脫硫單元、精脫硫單元、甲烷轉化爐單元，避免了預脫硫單元、精脫硫單元的污染問題和催化劑等固廢物難以回收處理的問題；將各個單元所產(chǎn)生的含焦油、苯、有機硫等難以處理的污水，作為制水煤漿的用水，既節(jié)省了污水處理費用又避免了污染環(huán)境。

附圖說明

圖1為傳統(tǒng)利用焦爐氣生產(chǎn)水煤氣的系統(tǒng)組成圖。

圖2為本發(fā)明的用焦爐氣與水煤漿制備水煤氣的系統(tǒng)組成圖。

具體實施方式

以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。

如圖2所示，本發(fā)明的一種焦爐氣與水煤漿共同氣化制備水煤氣的系統(tǒng)，本發(fā)明用焦爐氣與水煤漿制備水煤氣的系統(tǒng)包括焦爐氣分離單元1、氣柜2、第一壓縮單元3、預脫硫單元4、第二壓縮單元5，水煤漿氣化單元6、水煤漿制備單元7、co變換單元8以及脫硫脫碳單元9。焦爐氣分離單元1的焦爐氣的出口與氣柜2的入口連接，氣柜2的出口與與第一壓縮單元3的進氣口連接，第一壓縮單元3的出氣口與預脫硫單元4的進氣口連接，預脫硫單元4的出氣口與第二壓縮單元5的進氣口連接，其中，水煤漿氣化單元6的氣化爐具有多通道組合燒嘴，第二壓縮單元5、水煤漿制備單元7通過管道與多通道組合燒嘴連接。在氣化爐的高溫高壓環(huán)境下，發(fā)生了劇烈的氧化還原反應，進入氣化爐的煤漿、甲烷、有機硫，還有微量的苯、蒽、醌、萘等以及其他不飽和烴都基本轉化為co、co2，h2、h2s、nh3、ch4等簡單物質，所以相當于水煤漿氣化單元6同時起到了甲烷化轉化爐、加氫脫硫塔和氣化爐三個裝置的作用。氣化爐上多通道組合燒嘴的設置，使得焦爐氣或富甲烷氣通過多通道組合燒嘴的環(huán)隙進入氣化爐，在氣化爐內和氧氣、水煤漿一起在高溫高壓的條件下發(fā)生劇烈的氧化還原反應，生成結構簡單的硫化氫、氫氣、二氧化碳、一氧化碳等。經(jīng)過初步凈化的焦爐氣中含有少量的有機硫、焦油、苯類、萘、蒽、醌等，在高溫高壓條件下，甲烷和少量的焦油、苯、萘、不飽和烴類、有機硫等瞬間轉化為co、h2、h2s，避免了現(xiàn)場排放對環(huán)境的污染。

其中，焦爐氣分離單元1、氣柜2、第一壓縮單元3、預脫硫單元4以及第二壓縮單元5的污水出口分別通過管道與水煤漿制備單元7進水口連接。本發(fā)明的水煤氣制備系統(tǒng)將各個單元所產(chǎn)生的含焦油、苯、有機硫等難以處理的污水，作為水煤漿制備單元7的用水，既節(jié)省了污水處理設備的投資費用，又避免了廢氣、污水和固體廢棄物的排放，從而減少廢氣、污水以及固體廢氣物排放對環(huán)境的污染。

水煤漿氣化單元6的出氣口通過管道與co變換單元8連接，co變換單元8的出氣口與脫硫脫碳單元9的進氣口連接。

本發(fā)明的制備水煤氣系統(tǒng)還包括第三壓縮單元10、合成氨單元11，生產(chǎn)甲醇或乙二醇路線的包括甲醇和乙二醇合成單元12。脫硫脫碳單元9的出氣口與第三壓縮單元10連接，第三壓縮單元10與合成氨單元11連接。從脫硫脫碳單元9出來的水煤氣可以作為制備甲醇或乙二醇等化工產(chǎn)品的原料氣，用于供給甲醇和乙二醇合成單元12制備甲醇或乙二醇等產(chǎn)品。水煤漿氣化單元6與co變換單元8之間設有廢鍋以及與廢鍋連接的洗氣塔(圖中未示出)，廢鍋與水煤氣化單元6連接，洗氣塔的出氣口與co變換單元8連接。

焦爐氣成分十分復雜，主要由氫氣、甲烷、一氧化碳、二氧化碳、氮氣，除此之外還含有煤焦油、不飽和烴類、有機硫、苯類、酚類、萘等幾百種物質。本發(fā)明用焦爐氣與水煤漿制備水煤氣的方法包括以下步驟：首先通過焦爐氣分離單元1將焦油、氨氣以及粗苯進行初步分離，并將初步凈化得到的焦爐氣輸送到氣柜2儲存；氣柜2中的焦爐氣依次經(jīng)過第一壓縮單元3、預脫硫單元4處理，第二壓縮單元，然后通過多通道組合燒嘴進入水煤漿氣化單元6，同時，從空氣中分離的純氧氣、水煤漿制備單元7制備的水煤漿、和第二壓縮單元5來的焦爐氣一起進入水煤漿氣化單元6進行氧化、還原反應得到粗水煤氣；其他富甲烷氣通過第二壓縮單元5進入水煤漿氣化單元6。在水煤漿氣化單元6中，焦爐氣分離單元1將焦油和苯分離的焦爐氣，水煤漿制備單元7產(chǎn)生的水煤漿以及從空氣中分離得到的純氧氣均經(jīng)過多通道組合燒嘴進入水煤漿氣化單元6的氣化爐，在高溫高壓條件下發(fā)生劇烈的氧化、還原反應，生成以氫氣、一氧化碳、二氧化碳為主的粗水煤氣，粗水煤氣進入廢鍋回收粗水煤氣中的顯熱，同時產(chǎn)生3.0-10.0mpa的飽和蒸汽。

同時，焦爐氣分離單元1、氣柜2、第一壓縮單元3、預脫硫單元4以及第二壓縮單元5產(chǎn)生的污水均通過管道進入水煤漿制備單元7。

粗水煤氣再經(jīng)過洗氣塔洗滌降溫、凈化后進入co變換單元8、脫硫脫碳單元9后的水煤氣，作為合成路徑二，水煤氣進一步經(jīng)過第三壓縮單元10壓縮后，進入甲醇和乙二醇合成單元12生成甲醇、乙二醇等；或者作為合成途徑一去氨合成單元11合成氨等產(chǎn)品。

本發(fā)明通過焦爐氣或其他富甲烷氣與水煤漿聯(lián)合制取水煤氣，和焦爐氣直接利用相比，具有流程簡單、投資低、生產(chǎn)成本低、操作方便、安全性好、三廢排放少、環(huán)境友好等特點。本發(fā)明用焦爐氣和水煤漿共同氣化制取一氧化碳、氫氣，取消了焦爐氣的凈化和轉化工序，并避免了焦爐氣凈化和轉化過程中的廢氣、污水和固體廢棄物的排放。

本發(fā)明用焦爐氣與水煤漿制備水煤氣方法，操作彈性大、具有系統(tǒng)連續(xù)運行率高，消耗低、可操作性強，安全性好的優(yōu)點；有機硫、焦油、苯類、萘、蒽、醌等經(jīng)過水煤漿氣化單元的多通道組合燒嘴直接進入氣化爐，和氧氣、煤漿一起在高溫高壓的條件下發(fā)生劇烈的氧化還原反應，生成結構簡單的硫化氫、氫氣、二氧化碳、一氧化碳等，避免了現(xiàn)場排放對環(huán)境的污染；取消了富甲烷氣預脫硫系統(tǒng)、精脫硫系統(tǒng)、甲烷轉化爐系統(tǒng)，避免了預脫硫系統(tǒng)、精脫硫系統(tǒng)的污染問題和催化劑等固廢物難以回收處理的問題；本發(fā)明將各個單元所產(chǎn)生的含焦油、苯、有機硫等難以處理的污水，作為制水煤漿的用水，既節(jié)省了污水處理費用又避免了污染環(huán)境。

雖然，上文中已經(jīng)用一般性說明及具體實施例對本發(fā)明作了詳盡的描述，但在本發(fā)明基礎上，可以對之作一些修改或改進，這對本領域技術人員而言是顯而易見的。因此，在不偏離本發(fā)明精神的基礎上所做的這些修改或改進，均屬于本發(fā)明要求保護的范圍。