CN104862017A - 一种煤气提质净化系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及煤气化领域，尤其涉及一种煤气提质净化系统及方法。能够在增大粗煤气中甲烷及轻质焦油含量的同时，降低煤气净化过程中产生的废水量。克服了现有技术中采用废锅工艺及激冷工艺导致净化过程复杂，产生有机物废水量大，环保压力大的综合缺陷。本发明实施例提供一种煤气提质净化系统，包括：煤气提质系统与煤气间接冷凝系统；其中，所述煤气提质系统的出口与所述煤气间接冷凝系统的进口连通，所述煤气提质系统用于对原始粗煤气通过催化剂进行催化提质，获得提质后的粗煤气，所述提质后的粗煤气比原始粗煤气中的甲烷与轻质焦油的含量高；所述煤气间接冷凝系统用于对所述提质后的粗煤气进行冷凝，将所述提质后的粗煤气中的焦油除去。

Description

一种煤气提质净化系统及方法

技术领域

本发明涉及煤气净化领域，尤其涉及一种煤气提质净化系统及方法。

背景技术

目前在各种煤炭气化工艺中，主要有煤热解、煤气化与煤液化等几种常用工艺，不同的工艺所产生的煤气组成不同，针对不同的煤气组成，需要选择适合的煤气净化方法对所对应的煤气进行净化提质，通常的煤气净化方式主要有废锅工艺和激冷工艺两种，废锅工艺是指由一级或者多级废热锅炉、除尘器及水洗塔组成的设备进行煤气净化提质的工艺，所述废锅工艺的煤气净化原理为：粗煤气先经过所述一级或者多级废热锅炉，所述一级或者多级废热锅炉将粗煤气中的热量吸收，降温后的粗煤气经过除尘器进行除尘，除尘后的煤气进入水洗塔进行水洗而获得净化后的煤气，激冷工艺是指由激冷和洗涤净化设备进行煤气净化提质的工艺，所述激冷工艺的煤气净化原理为：粗煤气先经过激冷，降温后的煤气进一步进行水洗以获得净化后的煤气。

然而，以上这两种煤气净化工艺都需要经过水洗过程，会产生大量的有机物废水，造成废水处理成本高、环保压力大的尴尬局面；为了解决以上问题，主要有两种方法，一种为对煤气的组成进行优化，减少煤气中的重焦油含量，进而减少在煤气净化提质过程中产生的有机物废水量，与煤热解、煤液化这两种工艺相比，所述煤气化工艺所获得的粗煤气具有蒸汽、氢气含量高与焦油含量低的特点，能够减少煤气净化提质过程中产生的有机物废水量，但是，并不能从根源上减少煤气净化提质过程中产生的有机物废水量，需要开发适合所述煤气化工艺所产生的煤气的新的煤气净化提质方法。

发明内容

本发明的主要目的在于，提供一种煤气提质净化系统及方法，能够在增大粗煤气中甲烷及轻质焦油含量的同时，降低煤气净化过程中产生的废水量。

一方面，本发明实施例提供一种煤气提质净化系统，包括：煤气提质系统与煤气间接冷凝系统；

其中，所述煤气提质系统的出口与所述煤气间接冷凝系统的进口连通；

所述煤气提质系统用于对原始粗煤气通过催化剂进行催化提质，获得提质后的粗煤气，所述提质后的粗煤气比原始粗煤气中的甲烷与轻质焦油的含量高；

所述煤气间接冷凝系统用于对所述提质后的粗煤气进行冷凝，将所述提质后的粗煤气中的焦油除去。

可选的，所述原始粗煤气为催化气化所得的粗煤气。

优选的，所述煤气提质系统包含设置有催化剂的提质装置。

进一步优选的，所述煤气提质系统包含至少两个分别设置有催化剂的提质装置，所述至少两个提质装置并联连接，所述至少两个提质装置用于对经过所述煤气提质系统的粗煤气交替提质，一个提质装置对经过所述煤气提质系统的粗煤气提质预设时间后，另一个提质装置对经过所述煤气提质系统的粗煤气进行提质。

可选的，所述催化剂为包含碱金属盐的煤催化气化所得的灰渣。

可选的，所述煤气间接冷凝系统包含至少一级间接冷凝单元，所述至少一级间接冷凝单元的进口与所述煤气提质系统的出口连通，用于对提质后的粗煤气进行冷凝。

优选的，所述煤气间接冷凝系统包含两级间接冷凝单元，分别为依次串联连通的第一间接冷凝单元与第二间接冷凝单元，所述第一间接冷凝单元的进口与所述煤气提质系统的出口连通；

所述第一间接冷凝单元用于对所述提质后的粗煤气进行一次冷凝，获得第一液体产物与第一气体产物，所述第二间接冷凝单元用于对所述第一气体产物继续进行冷凝以获得第二液体产物与第二气体产物。

优选的，所述第一冷凝单元的出口与所述第二冷凝单元的进口通过第一管道连通，所述第一管道通过第三管道与第一储罐连通，所述第一储罐用于收集所述第一液体产物，所述第二间接冷凝单元的出口连接有第二管道，所述第二管道用于输出所述第二气体产物，所述第二管道通过第四管道与第二储罐连通，所述第二储罐用于收集所述第二液体产物。

进一步优选的，所述第一间接冷凝单元的出口温度为280-320℃，所述第二间接冷凝单元的出口温度小于60℃。

可选的，所述第一管道上靠近所述第一间接冷凝单元出口处设置有第一温度检测器，用于检测所述第一间接冷凝单元的出口温度，所述第二管道上靠近所述第二间接冷凝单元出口处设置有第二温度检测器，用于检测所述第二间接冷凝单元的出口温度。

优选的，所述第一间接冷凝单元包含并联的第一冷凝器与第二冷凝器，所述第一冷凝器与第二冷凝器用于对经过所述第一间接冷凝单元的提质后的粗煤气进行交替冷凝，第一冷凝器对经过所述第一间接冷凝单元的所述提质后的粗煤气冷凝，当所述第一间接冷凝单元的出口温度大于320℃时停止冷凝并对所述第一冷凝器进行清洗，所述第二冷凝器对经过所述第一间接冷凝单元的所述提质后的粗煤气进行冷凝。

进一步优选的，所述第二间接冷凝单元包含并联的第三冷凝器与第四冷凝器，所述第三冷凝器与第四冷凝器用于对经过所述第二冷凝单元的第一气体产物进行交替冷凝，第三冷凝器对经过所述第二冷凝单元的第一气体产物冷凝，当所述第二间接冷凝单元的出口温度大于60℃时停止冷凝并对所述第三冷凝器进行清洗，所述第四冷凝器对经过所述第二冷凝单元的第一气体产物进行冷凝。

可选的，所述系统还包括：

除尘单元；

所述除尘单元的出口与所述煤气提质系统的进口连通，用于对进入所述除尘单元的原始粗煤气进行除尘。

优选的，当所述原始粗煤气为煤催化气化所得的粗煤气时，所述除尘单元设置于所述煤气提质系统与煤气间接冷凝系统之间，所述除尘单元的进口与所述煤气提质系统连通，所述除尘单元的出口与所述煤气间接冷凝系统连通。

优选的，所述除尘单元的温度保持在500℃以上。

进一步优选的，所述除尘单元包含两个除尘器，所述两个除尘器串联连接或者并联连接。

另一方面，本发明实施例提供一种煤气提质净化方法，包括：

将原始粗煤气在第一温度于催化剂作用下进行煤气提质过程获得提质后的粗煤气，所述提质后的粗煤气比原始粗煤气的甲烷与轻质焦油含量高；

将提质后的粗煤气进行间接冷凝过程以除去所述提质后的粗煤气中的焦油，获得净化后的煤气。

优选的，所述第一温度为500-600℃，所述催化剂为包含碱金属盐的煤催化灰渣。

可选的，所述间接冷凝过程包括：

将提质后的粗煤气进行一次冷凝，获得第一液体产物与第一气体产物；

对所述第一气体产物进行二次冷凝，获得第二气体产物与第二液体产物。

进一步优选的，所述一次冷凝后的第一气体产物的温度为280-320℃，所述二次冷凝后的第二气体产物的温度小于60℃。

可选的，所述方法还包括：

所述原始粗煤气在第一温度于催化剂作用下进行煤气提质过程之前，对所述原始粗煤气进行除尘；

或者，所述提质后的粗煤气进行间接冷凝过程之前，对所述提质后的粗煤气进行除尘。

优选的，在进行除尘时，所述原始粗煤气或者所述提质后的粗煤气的温度大于500℃。

本发明实施例提供的一种煤气提质净化系统及方法，通过煤气提质系统对原始粗煤气进行催化提质，使得原始粗煤气中甲烷与轻质焦油含量增大，重焦油含量降低，进而对所述粗煤气进行间接冷凝过程，通过间接冷凝系统对所述粗煤气进行换热冷凝，以获得净化后的煤气，所述间接冷凝系统用水量少，能够从根本上减少所述煤气净化提质过程中的产生的废水量，减小生产成本及环保压力。克服了现有技术中煤气组成中重焦油含量高，使得在对粗煤气的净化过程中耗水量大，以及煤气化工艺产生的粗煤气虽然重焦油含量低，但是采用废锅工艺及激冷工艺导致净化过程复杂，产生有机物废水量大，环保压力大的综合缺陷。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例提供的一种煤气净化提质系统；

图2为本发明实施例提供的另一种煤气净化提质系统；

图3为本发明实施例提供的另一种煤气净化提质系统；

图4为本发明实施例提供的另一种煤气净化提质系统；

图5为本发明实施例提供的另一种煤气净化提质系统；

图6为本发明实施例提供的再一种煤气净化提质系统。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所述的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

一方面，参见图1，为本发明实施例提供的一种煤气提质净化系统，包括：煤气提质系统1与煤气间接冷凝系统2；

其中，所述煤气提质系统1的出口与所述煤气间接冷凝系统2的进口连通；

所述煤气提质系统1用于对原始粗煤气通过催化剂进行催化提质，获得提质后的粗煤气，所述提质后的粗煤气比原始粗煤气中的甲烷与轻质焦油的含量高；

所述煤气间接冷凝系统2用于对所述提质后的粗煤气进行冷凝，将所述提质后的粗煤气中的焦油除去。

本发明实施例提供的一种煤气提质净化系统，通过煤气提质系统1对原始粗煤气进行催化提质，使得原始粗煤气中甲烷与轻质焦油含量增大，重焦油含量降低，进而对所述粗煤气进行间接冷凝过程，通过间接冷凝系统2对所述粗煤气进行换热冷凝，以获得净化后的煤气，所述间接冷凝系统2用水量少，能够从根本上减少所述煤气净化提质过程中的产生的废水量，减小生产成本及环保压力。克服了现有技术中煤气组成中重焦油含量高，使得在对粗煤气的净化过程中耗水量大，以及煤气化工艺产生的粗煤气虽然重焦油含量低，但是采用废锅工艺及激冷工艺导致净化过程复杂，产生有机物废水量大，环保压力大的综合缺陷。

其中，由于原始粗煤气中主要含有一氧化碳、氢气、二氧化碳、甲烷、水蒸气、重焦油以及粉尘，其中，焦油中包含重焦油、轻焦油，在一定的条件下，氢气与一氧化碳能够合成为甲烷，而在一定的条件下，所述重焦油能够裂解生成轻质焦油，使得所述粗煤气的组成得以优化。

对所述原始粗煤气的来源不做限定，例如，所述原始粗煤气可以为煤催化气化所获得的粗煤气，也可以为煤催化裂解所获得的粗煤气。优选的，所述原始粗煤气为催化气化所得的粗煤气。

其中，对所述煤气提质系统1的具体组成不做限定，只要使得所述任意粗煤气进入所述煤气提质系统1后能够对所述粗煤气的组成进行优化即可，优选的，所述煤气提质系统包含设置有催化剂的提质装置11。

由于所述提质装置11中设置有催化剂，通过所述提质装置11，能够对所述进入煤提质系统1中的粗煤气进行催化，使得所述原始粗煤气中的一氧化碳与氢气在催化作用下生成甲烷，并且其中的重焦油能够进行进一步裂解而生成轻质焦油，而获得提质后的粗煤气。

随着所述催化过程的不断进行，所述提质装置11中的催化剂活性会越来越差，为了使得所述催化过程不断进行，提高系统的连续运行能力，进一步优选的，参见图2，所述煤气提质系统1包含至少两个分别设置有催化剂的提质装置11，其中，所述至少两个提质装置11并联连接，所述至少两个并联的提质装置11用于对经过所述煤气提质系统的粗煤气交替提质，一个提质装置11对对经过所述煤气提质系统的粗煤气提质预设时间后，另一个提质装置对经过所述煤气提质系统的粗煤气进行提质。

通过设置所述两个并联的提质装置11，能够对经过所述煤气提质系统的粗煤气进行连续不断的催化提质，提高系统的连续运行能力，并且在催化过程中，例如，一个提质装置11停止提质时，可以对所述提质装置11重新布置新的催化剂，以便下一轮能够替换另一个提质装置11对经过所述煤气提质系统的粗煤气进行催化提质。

其中，对所述催化剂不做限定，只要使得所述原始粗煤气在催化剂的催化作用下能够使得所述原始粗煤气中的一氧化碳与氢气在催化作用下生成甲烷，并且其中的重焦油能够进行进一步裂解而生成轻质焦油即可。包含碱金属盐的煤催化气化所得的灰渣对上述转化具有良好的催化效果。

其中，由于煤催化灰渣在排放之后需要对其中的碱金属进行回收再利用，并且回收过程复杂，本发明实施例采用煤催化灰渣直接对原始粗煤气进行催化，不但能够对原始粗煤气进行提质，获得高品质的粗煤气，而且对煤催化灰渣进行回收再利用，减少催化剂回收成本，提高经济效益。

在获得所述提质后的粗煤气后，所述提质后的粗煤气是指高甲烷、高轻质焦油含量的粗煤气，通过所述煤气间接冷凝系统对所述提质后的粗煤气进行间接冷凝过程以将所述提质后的粗煤气中的焦油除去，以获得净化后的煤气。

其中，对所述煤气间接冷凝系统2的组成不做限定，只要使得所述提质后的粗煤气经过所述煤气间接冷凝系统2之后，能够将所述提质后的粗煤气中的焦油与煤气分离即可。

优选的，所述煤气间接冷凝系统包含至少一级间接冷凝单元，所述至少一级间接冷凝单元的进口与所述煤气提质系统的出口连通，用于对提质后的粗煤气进行冷凝。

需要说明的是，所述提质后的粗煤气中主要还包含甲烷、二氧化碳、水蒸气、重焦油、轻焦油等，其中，甲烷与轻质焦油的含量较高，但是，还含有少量的水蒸气、重焦油，因而，在所述煤气间接冷凝过程中根据冷凝温度对所述焦油中的重焦油及轻质焦油分别进行分离，能够提高所述煤气间接冷凝效率。

优选的，所述煤气间接冷凝系统2包含两级间接冷凝单元，分别为依次串联连通的第一间接冷凝单元A与第二间接冷凝单元B，所述第一间接冷凝单元A的进口与所述煤气提质系统1的出口连通；

所述第一间接冷凝单元A用于对所述高甲烷、高轻质焦油含量的粗煤气进行一次冷凝，获得第一液体产物与第一气体产物，所述第二间接冷凝单元B用于对所述第一气体产物继续进行冷凝以获得第二液体产物与第二气体产物。

通过设置第一间接冷凝单元A与第二间接冷凝单元B，可以根据所述粗煤气中的重焦油与轻质焦油的沸点差异，对所述粗煤气进行两次冷凝进行初步分离，以分别获得所述重焦油与轻质焦油。

为了对所述重焦油、轻质焦油与水依次进行冷凝后，分别对其进行收集，以做后续的分离提质，优选的，所述第一间接冷凝单元A的出口与所述第二间接冷凝单元B的进口通过第一管道3连通，所述第一管道3通过第三管道4与第一储罐5连通，所述第一储罐5用于收集第一液体产物，所述第二间接冷凝单元B的出口连接有第二管道6，所述第二管道6用于输出第二气体产物，所述第二管道6通过第四管道7与第二储罐8连通，所述第二储罐8用于收集所述第二液体产物。

其中，对所述第一液体产物与所述第二液体产物不做限定，例如，所述第一液体产物可以为重焦油与部分轻质焦油的混合物，也可以为重焦油，相应的，所述第二液体产物可以为轻质焦油与水，也可以为部分重焦油、轻质焦油和水的混合物，只要使得对所述重焦油、轻质焦油与水进行初步分离后，能够简化后续的分离提质过程即可。

其中，所述重焦油、轻质焦油与水的分离效果与所述第一间接冷凝单元A与第二间接冷凝单元B的冷凝效果有关，例如，可以通过控制所述第一间接冷凝单元A与第二间接冷凝单元B的冷凝温度来实现。

为了提高所述重焦油、轻质焦油与水的分离效果，将重焦油收集在所述第一储罐5中，轻质焦油与水收集在所述第二储罐8中，进一步优选的，所述第一间接冷凝单元A的出口温度为280-320℃，所述第二间接冷凝单元B的出口温度小于60℃。

为了对所述第一间接冷凝单元A与第二间接冷凝单元B的冷凝效果进行实时监控，优选的，所述第一管道3上靠近所述第一间接冷凝单元A出口处设置有第一温度检测器9，用于检测所述第一间接冷凝单元A的出口温度，所述第二管道6上靠近所述第二间接冷凝单元B出口处设置有第二温度检测器10，用于检测所述第二间接冷凝单元B的出口温度。能够对所述第一间接冷凝单元A与第二间接冷凝单元B的出口温度分别进行显示，使得能够根据冷凝效果对冷凝过程分别进行控制(例如，可以通过加大冷凝剂的量，加大冷凝单元的冷凝接触面积等来实现)，进一步提高所述重焦油、轻质焦油与水的分离效果。

其中，对所述第一间接冷凝单元A与第二间接冷凝单元B的冷凝组件不做限定，例如，可以为具有中空壳体的冷凝器，所述中空壳体内设置有冷凝管，所述冷凝管与所述中空壳体之间留有空隙，所述冷凝管内可以不断通入冷凝物，这样使得所述粗煤气进入所述冷凝器的中空壳体内后，所述冷凝管对所述粗煤气进行冷凝。

需要说明的是，所述冷凝管在冷凝一段时间之后，会有部分焦油粘附在所述冷凝管外壁上，使得冷凝效果下降。

为了提高所述第一间接冷凝单元A的冷凝效果，提高系统运行的稳定性与持续性，优选的，所述第一间接冷凝单元A包含并联的第一冷凝器21与第二冷凝器22，所述第一冷凝器21与第二冷凝器22用于对经过所述第一间接冷凝单元A的提质后的粗煤气进行交替冷凝，第一冷凝器21对经过所述第一间接冷凝单元A的所述提质后的粗煤气冷凝，当所述第一间接冷凝单元A的出口温度大于320℃时停止冷凝并对所述第一冷凝器21进行清洗，所述第二冷凝器22对经过所述第一间接冷凝单元A的所述提质后的粗煤气进行冷凝。

为了实现所述第一冷凝器21与第二冷凝器22的交替冷凝，所述第一冷凝器21的进口与出口分别设置有第一进口阀门a与第一出口阀门b，所述第二冷凝器22的进口与出口分别设置有第二进口阀门c与第二出口阀门d。当通过所述第一冷凝器21对所述提质后的粗煤气冷凝一段时间，所述第一间接冷凝单元A的出口温度大于320℃时，说明所述第一冷凝器21上粘附的焦油使得所述第一冷凝器21的换热效果变差，这时，需要通过所述第二冷凝器22对所述提质后的粗煤气进行冷凝，关闭所述第一进口阀门a与第一出口阀门b，打开所述第二进口阀门c与第二出口阀门d，使得所述提质后的粗煤气经过所述第二冷凝器22，所述第二冷凝器22对所述提质后的粗煤气进行冷凝，这时，需要对所述第一冷凝器21上附着的焦油进行清洗。这样，能够在系统持续运行的过程中提高所述第一间接冷凝单元A的冷凝效果，进而提高所述重焦油、轻质焦油与水的分离效果。这样反复操作，能够实现所述第一冷凝器21与所述第二冷凝器22的交替冷凝，并能够保证所述第一冷凝器21与第二冷凝器22在冷凝过程中的冷凝效果。

同样的，为了提高所述第二间接冷凝单元B的冷凝效果，提高系统运行的稳定性与持续性，优选的，所述第二间接冷凝单元B包含并联的第三冷凝器23与第四冷凝器24，所述第三冷凝器23与第四冷凝器24用于对经过所述第二冷凝单元B的第一气体产物进行交替冷凝，第三冷凝器23对经过所述第二冷凝单元B的第一气体产物冷凝，当所述第二间接冷凝单元B的出口温度大于60℃时停止冷凝并对所述第三冷凝器23进行清洗，所述第四冷凝器24对经过所述第二冷凝单元B的第一气体产物进行冷凝。

为了实现所述第三冷凝器23与第二冷凝器24的交替冷凝，所述第一冷凝器23的进口与出口分别设置有第三进口阀门e与第三出口阀门f，所述第四冷凝器24的进口与出口分别设置有第四进口阀门g与第四出口阀门h。当通过所述第三冷凝器23对所述提质后的粗煤气冷凝一段时间，所述第二间接冷凝单元B的出口温度大于60℃时，说明所述第三冷凝器23上粘附的焦油使得所述第三冷凝器23的换热效果变差，这时，需要通过所述第四冷凝器24对所述提质后的粗煤气进行冷凝，关闭所述第三进口阀门e与第三出口阀门f，打开所述第四进口阀门g与第四出口阀门h，使得所述提质后的粗煤气经过所述第四冷凝器24，所述第四冷凝器24对所述第一气体产物进行冷凝，这时，需要对所述第三冷凝器23上附着的焦油进行清洗。这样，能够在系统持续运行的过程中提高所述第二间接冷凝单元B的冷凝效果，进而提高所述轻质焦油和水与煤气的分离效果。这样反复操作，能够实现所述第三冷凝器23与所述第四冷凝器24的交替冷凝，并能够保证所述第三冷凝器23与第四冷凝器24在冷凝过程中的冷凝效果。

为了提高系统的自动化提质与冷凝性能，所述系统还包括：清洗装置12，所述第一冷凝器21、第二冷凝器22、第三冷凝器23和第四冷凝器24分别与所述清洗装置12连通，所述清洗装置12用于对所述第一冷凝单元A中停止冷凝的所述第一冷凝器21和所述第二冷凝器22提供清洗剂进行清洗，并且对所述第二冷凝单元B中停止冷凝的所述第三冷凝器23和第四冷凝器24提供清洗剂进行清洗。

优选的，所述清洗装置12与所述第一冷凝器21连通的管道上设置有第五阀门i，所述清洗装置12与第二冷凝器22连通的管道上设置有第六阀门l；所述清洗装置12与所述第三冷凝器23连通的管道上设置有第七阀门m，所述清洗装置12与第二冷凝器22连通的管道上设置有第八阀门n。

其中，所述清洗装置12分别对所述第一冷凝单元A的所述第一冷凝器21和所述第二冷凝器22进行清洗之后，所述第一冷凝器21和所述第二冷凝器22中粘附在冷凝管外壁的部分重焦油被清洗滴落，并被收集在所述第一储罐4中，相应的，所述第三冷凝器23和第四冷凝器24中粘附在冷凝管外壁的部分轻质焦油被清洗滴落，并被收集在所述第二储罐中6。

对所述清洗剂不做限定，优选的，所述清洗剂为过热蒸汽，所述过热蒸汽的温度为120-200℃。过热蒸汽对所述第一冷凝器21和所述第二冷凝器22进行清洗之后获得水与重焦油的混合物，而水与重焦油会发生分层，利于后续分离，同样的，过热蒸汽对所述第三冷凝器23和所述第四冷凝器24进行清洗之后获得水与轻质焦油的混合物，而水与轻质焦油会发生分层，利于后续分离。

为了进一步提高系统的自动化运行能力，优选的，所述系统还包括：控制单元(图中未示出)，所述控制单元分别与上述每一个所述阀门电连接，用于控制所述煤气提质系统中的两个所述提质装置11，使得所述提质装置11对原始粗煤气进行交替提质，用于控制所述第一冷凝单元A与第二冷凝单元B以及清洗装置12，使得所述第一冷凝单元A中的第一冷凝器21与第二冷凝器22交替冷凝，所述第二冷凝单元B中的第三冷凝器23与第四冷凝器24交替冷凝，并对停止冷凝的所述第一冷凝器21与第二冷凝器22提供清洗剂进行清洗，以及对停止冷凝的所述第三冷凝器23与第四冷凝器24提供清洗剂进行清洗。

进一步优选的，所述控制单元还分别与所述第一温度检测器9和第二温度检测器10电连接，用于获取所述第一冷凝单元A的出口温度和所述第二冷凝单元B的出口温度。

通常，粗煤气中除了上述所述的重焦油、轻质焦油、一氧化碳、氢气、甲烷等煤气类的物质之外还含有粗煤气夹带的粉尘，为了将所述粗煤气夹带的粉尘进行分离，提高焦油与煤气的清洁度，优选的，所述系统还包括：

除尘单元C；

参见图5，所述除尘单元C的出口与所述煤气提质系统1的进口连通，用于对进入所述除尘单元C的粗煤气中进行除尘。

对所述原始粗煤气的来源不做限定，例如，所述原始粗煤气可以为煤催化气化所获得的粗煤气，也可以为煤催化裂解所获得的粗煤气。

当所述原始粗煤气为煤催化气化所得的粗煤气时，参见图6，所述除尘单元C设置于所述煤气提质系统1与煤气间接冷凝系统2之间，所述除尘单元C的进口与所述煤气提质系统1连通，所述除尘单元C的出口与所述煤气间接冷凝系统2连通。

在原始粗煤气进入所述煤气提质系统1之后，获得提质后的粗煤气，所述提质后的粗煤气在进入间接冷凝系统2之前对其进行除尘，能够提高收集的焦油与煤气的清洁度。而粗煤气进入所述煤气提质系统1之前对所述粗煤气进行除尘，能够减少粗煤气的粉尘夹带量，进而提高对所述粗煤气的组分优化效果，并且还能够收集的焦油与煤气的清洁度。

在对所述原始粗煤气或者提质后的粗煤气进行除尘的过程中，为了避免所述原始粗煤气或者提质后的粗煤气中的焦油由于温度的下降而被冷凝，优选的，所述除尘单元C的温度保持在500℃以上。

为了提高除尘效果，进一步优选的，所述除尘单元C包含两个除尘器13，所述两个除尘器13串联连接或者并联连接。

另一方面，本发明实施例提供一种煤气提质净化方法，包括：

将原始粗煤气在第一温度于催化剂作用下进行煤气提质过程获得提质后的粗煤气，所述提质后的粗煤气比原始粗煤气的甲烷与轻质焦油含量高；

将提质后的粗煤气进行间接冷凝过程以除去所述提质后的粗煤气中的焦油，获得净化后的煤气。

其中，原始粗煤气中的组分一般为一氧化碳、氢气、二氧化碳、甲烷、水蒸气、焦油以及飞灰，其中，焦油中包含重焦油、轻焦油，通过提供合适的条件，使得氢气与一氧化碳能够合成为甲烷，所述重焦油能够裂解生成轻质焦油，使得所述原始粗煤气的组成得以优化。

本发明实施例提供的一种煤气提质净化方法，通过煤气提质系统对原始粗煤气进行催化提质，使得原始粗煤气中甲烷与轻质焦油含量增大，重焦油含量降低，进而对所述粗煤气进行间接冷凝过程，通过间接冷凝系统对所述粗煤气进行换热冷凝，以获得净化后的煤气，所述间接冷凝系统用水量少，能够从根本上减少所述煤气净化提质过程中的产生的废水量，减小生产成本及环保压力。克服了现有技术中煤气组成中重焦油含量高，使得在对粗煤气的净化过程中耗水量大，以及煤气化工艺产生的粗煤气虽然重焦油含量低，但是采用废锅工艺及激冷工艺导致净化过程复杂，产生有机物废水量大，环保压力大的综合缺陷。

为了使得氢气与一氧化碳能够合成为甲烷，所述重焦油能够裂解生成轻质焦油，使得所述原始粗煤气的组成得以优化。优选的，所述第一温度为500-600℃，所述催化剂为包含碱金属盐的煤催化灰渣。

由于碱金属盐对氢气与一氧化碳生成甲烷具有催化作用，并且所述碱金属盐对重焦油裂解也具有催化作用，因此能够对所述原始粗煤气的组成进行优化。

由于煤催化灰渣在排放之后需要对其中的碱金属进行回收再利用，并且回收过程复杂，本发明实施例采用煤催化灰渣直接对原始粗煤气进行催化，不但能够对原始粗煤气进行提质提质，获得高品质的粗煤气，而且对煤催化灰渣进行回收再利用，减少催化剂回收成本，提高经济效益。

为了提高间接冷凝效率，使得所述提质后的粗煤气中的重焦油、轻质焦油与水能够初步分离，简化后续的分离过程，所述间接冷凝过程包括：

将提质后的粗煤气进行一次冷凝，获得第一液体产物与第一气体产物；

对所述第一气体产物进行二次冷凝，获得第二气体产物与第二液体产物。

随着冷凝温度的下降，重焦油、轻质焦油与水分别被冷凝下来，一次冷凝后，重焦油可以被冷凝，而二次冷凝后，轻质焦油与水才可以被冷凝，优选的，所述第一液体产物包含重焦油，所述第二液体产物包含轻质焦油与水。

为了将所述重焦油、所述轻质焦油和水、煤气分别进行分离，提高轻质焦油与煤气的分离效率，优选的，所述一次冷凝后的第一气体产物的温度为280-320℃，所述二次冷凝后的第二气体产物的温度小于60℃。当一次冷凝后的温度为280-320℃时，重焦油基本完全被冷凝，而二次冷凝后的温度小于60℃时，所述轻质焦油与水基本完全被冷凝，而所述煤气以气体的形式存在，这时，能够提高所述重焦油、轻质焦油与水的分离效果。

通常，粗煤气中除了上述所述的重焦油、轻质焦油、一氧化碳、氢气、甲烷等煤气类的物质之外还含有粗煤气夹带的粉尘，为了将所述粗煤气夹带的粉尘进行分离，提高焦油与煤气的清洁度，优选的，所述方法还包括：

所述粗煤气在第一温度于催化剂作用下进行煤气提质过程之前，对所述粗煤气进行除尘；

或者，所述获得的提质后的粗煤气进行间接冷凝过程之前，对所述提质后的粗煤气进行除尘。

在对所述粗煤气或者提质后的粗煤气进行除尘的过程中，为了避免所述粗煤气中的焦油由于温度的下降而被冷凝，优选的，在进行除尘时，所述粗煤气或者所述提质后的粗煤气的温度大于500℃。

试验例：

为了客观地评价本发明的效果，在下面实验例中，本发明实施例与现有技术对比例分别对同样的粗煤气进行提质及冷凝，并对试验结果进行对比。

对比例：

所述对比例采用传统的煤气化净化工艺。

实施例1

参见图3，所述实施例1本发明实施例提供的煤气提质净化工艺，所述粗煤气经过提质装置对所述粗煤气进行催化提质，提质后的粗煤气经过间接冷凝工艺，将重焦油、轻质焦油、水与煤气进行分离，在整个间接冷凝过程中，只消耗用于清洗时的水蒸汽，大大减少水洗过程中产生的有机物废水量。

结果参见表1：

表1

从表1可以得出：本发明实施例经过提质装置对粗煤气进行组分优化后，煤气中的甲烷含量大大提高，焦油中的轻质焦油含量增大，与现有技术对比例相比，大幅提高焦油与煤气的质量，而在整个间接冷凝过程中，现有技术采用的水洗过程产生的有机物废水量大，本发明实施例在间接冷凝过程中采用蒸汽清洗的方式，能够大大减少水洗产生的有机物废水量。

综上所述，本发明实施例提供的一种煤气提质净化方法，通过煤气提质系统对原始粗煤气进行催化提质，使得原始粗煤气中甲烷与轻质焦油含量增大，重焦油含量降低，进而对所述粗煤气进行间接冷凝过程，通过间接冷凝系统对所述粗煤气进行换热冷凝，以获得净化后的煤气，所述间接冷凝系统用水量少，能够从根本上减少所述煤气净化提质过程中的产生的废水量，减小生产成本及环保压力。克服了现有技术中煤气组成中重焦油含量高，使得在对粗煤气的净化过程中耗水量大，以及煤气化工艺产生的粗煤气虽然重焦油含量低，但是采用废锅工艺及激冷工艺导致净化过程复杂，产生有机物废水量大，环保压力大的综合缺陷。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (21)

1.一种煤气提质净化系统，其特征在于，包括：煤气提质系统与煤气间接冷凝系统；

其中，所述煤气提质系统的出口与所述煤气间接冷凝系统的进口连通；

所述煤气提质系统用于对原始粗煤气通过催化剂进行催化处理提质，获得提质后的粗煤气，所述提质后的粗煤气比原始粗煤气中的甲烷与轻质焦油的含量高；

所述煤气间接冷凝系统用于对所述提质后的粗煤气进行冷凝，将所述提质后的粗煤气中的焦油除去。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述原始粗煤气为催化气化所得的煤气。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述煤气提质提质系统包含设置有催化剂的提质装置。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述煤气提质系统包含至少两个分别设置有催化剂的提质装置，所述两个提质装置并联连接，所述两个提质装置用于对经过所述煤气提质系统的粗煤气交替提质。

5.根据权利要求1-4任一项所述的系统，其特征在于，所述催化剂为包含碱金属盐的煤催化气化所得的灰渣。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述煤气间接冷凝系统包含至少一级间接冷凝单元，所述至少一级间接冷凝单元的进口与所述煤气提质系统的出口连通，用于对提质后的粗煤气进行冷凝。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述煤气间接冷凝系统包含两级间接冷凝单元，分别为依次串联连通的第一间接冷凝单元与第二间接冷凝单元，所述第一间接冷凝单元的进口与所述煤气提质系统的出口连通；

所述第一间接冷凝单元用于对所述提质后的粗煤气进行一次冷凝，获得第一液体产物与第一气体产物，所述第二间接冷凝单元用于对所述第一气体产物继续进行冷凝以获得第二液体产物与第二气体产物。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述第一冷凝单元的出口与所述第二冷凝单元的进口通过第一管道连通，所述第一管道通过第三管道与第一储罐连通，所述第一储罐用于收集所述第一液体产物，所述第二间接冷凝单元的出口连接有第二管道，所述第二管道用于输出所述第二气体产物，所述第二管道通过第四管道与第二储罐连通，所述第二储罐用于收集所述第二液体产物。

9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述第一间接冷凝单元的出口温度为280-320℃，所述第二间接冷凝单元的出口温度小于60℃。

10.根据权利要求8或9所述的系统，其特征在于，所述第一管道上靠近所述第一间接冷凝单元出口处设置有第一温度检测器，用于检测所述第一间接冷凝单元的出口温度，所述第二管道上靠近所述第二间接冷凝单元出口处设置有第二温度检测器，用于检测所述第二间接冷凝单元的出口温度。

11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述第一间接冷凝单元包含并联的第一冷凝器与第二冷凝器，所述第一冷凝器与第二冷凝器用于对经过所述第一间接冷凝单元的提质后的粗煤气进行交替冷凝，第一冷凝器对经过所述第一间接冷凝单元的所述提质后的粗煤气冷凝，当所述第一间接冷凝单元的出口温度大于320℃时停止冷凝并对所述第一冷凝器进行清洗，所述第二冷凝器对经过所述第一间接冷凝单元的所述提质后的粗煤气进行冷凝。

12.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述第二间接冷凝单元包含并联的第三冷凝器与第四冷凝器，所述第三冷凝器与第四冷凝器用于对经过所述第二冷凝单元的第一气体产物进行交替冷凝，第三冷凝器对经过所述第二冷凝单元的第一气体产物冷凝，当所述第二间接冷凝单元的出口温度大于60℃时停止冷凝并对所述第三冷凝器进行清洗，所述第四冷凝器对经过所述第二冷凝单元的第一气体产物进行冷凝。

13.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

除尘单元；

所述除尘单元的出口与所述煤气提质系统的进口连通，用于对进入所述除尘单元的原始粗煤气进行除尘。

14.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，当所述原始粗煤气为煤催化气化所得的粗煤气时，所述除尘单元设置于所述煤气提质系统与煤气间接冷凝系统之间，所述除尘单元的进口与所述煤气提质系统连通，所述除尘单元的出口与所述煤气间接冷凝系统连通。

15.根据权利要求13或14所述的系统，其特征在于，所述除尘单元的温度保持在500℃以上。

16.一种煤气提质净化方法，其特征在于，包括：

将原始粗煤气在第一温度于催化剂作用下进行煤气提质过程获得提质后的粗煤气，所述提质后的粗煤气比原始粗煤气的甲烷与轻质焦油含量高；

将提质后的粗煤气进行间接冷凝过程以除去所述提质后的粗煤气中的焦油，获得净化后的煤气。

17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述第一温度为500-600℃，所述催化剂为包含碱金属盐的煤催化灰渣。

18.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述间接冷凝过程包括：

将提质后的粗煤气进行一次冷凝，获得第一液体产物与第一气体产物；

对所述第一气体产物进行二次冷凝，获得第二气体产物与第二液体产物。

19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述一次冷凝后的第一气体产物的温度为280-320℃，所述二次冷凝后的第二气体产物的温度小于60℃。

20.根据权利要求16-19任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述原始粗煤气在第一温度于催化剂作用下进行煤气提质过程之前，对所述原始粗煤气进行除尘；

或者，所述提质后的粗煤气进行间接冷凝过程之前，对所述提质后的粗煤气进行除尘。

21.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，在进行除尘时，所述原始粗煤气或者所述提质后的粗煤气的温度大于500℃。