CN107353936B - 一种加氢气化合成气的净化分离系统及其工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种加氢气化合成气的净化分离系统，主要包含有合成气系统、氢气系统和锅炉水系统，合成气系统包括有气化炉，其合成气经过旋风分离器分离后送至合成气废锅，之后再依次通过合成气过滤器、二级氢气加热器、锅炉给水预热器和一级分离罐，经过一级分离罐后的合成气经过一级氢气加热器和循环水冷却器再次进入到二级分离罐；氢气系统包括有通入到一级氢气加热器、二级氢气加热器的氢气管道，加热后的氢气通入到气化炉中；锅炉水系统包括有通入到锅炉给水预热器、合成气废锅的给水管道。本发明可以实现加氢气化合成气的有效净化，能量的合理分级利用，产品的分级回收，达到降低能耗、减小设备投资、延长设备的使用寿命的目的。
Description
技术领域：
本发明涉及煤气化技术领域，主要涉及一种加氢气化合成气的净化分离系统及其工艺。
背景技术：
原料煤经过加氢气化获得清洁燃料及其它化工产品在我国具有良好的市场前景。原料煤在加氢气化生产合成气的同时，产生大量的半焦、初级油品，同时还有H2S等杂质气体。为了满足下游生产工序的需要，同时回收合成气中的油品，需要对合成气进行净化分离。
目前，主要的合成气净化工艺主要包括冷却、除尘、洗涤等工序，普遍存在流程长，能耗高，污水排放量大的特点。以焦炉煤气冷却为例，其主要流程依次为初冷、捕焦油、预冷、初脱萘、脱硫、脱氨、洗萘、脱苯。主要是向高温的煤气中喷洒循环氨水，然后将其送入初冷器，冷却至25℃。冷凝下来的氨水和焦油送入机械化的氨水澄清槽，分离出氨水、焦油和焦油渣。除尘冷却后的煤气依次经过冷却和氨水洗涤，脱除合成气中夹带的萘和硫。再通过饱和器法脱除上述洗涤过程中引入的氨。煤气净化的最后一道工序为洗掉煤气中的苯，主要是冷过终冷塔冷凝洗出苯，得到洁净煤气。
发明内容：
本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种加氢气化合成气的净化分离系统及其工艺，可以实现加氢气化合成气的有效净化，能量的合理分级利用，产品的分级回收，达到降低能耗、减小设备投资。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种加氢气化合成气的净化分离系统，其特征在于：主要包含有合成气系统、氢气系统和锅炉水系统，所述合成气系统包括有气化炉，所述气化炉的出气口通过管道连接到旋风分离器，所述旋风分离器分离后的出气口通过管道连接至合成气废锅，之后再通过合成气过滤器，所述合成气过滤器净化后再通过输送至二级氢气加热器和锅炉给水预热器，然后再通过一级分离罐，经过一级分离罐后的合成气经过一级氢气加热器和循环水冷却器再次进入到二级分离罐；
所述氢气系统包括有通入到一级氢气加热器的氢气管道，所述氢气管道与二级氢气加热器的氢气管道相连通，依次加热再通入氢气加热炉中，加热后的氢气通入到气化炉中；
所述锅炉水系统包括有通入到锅炉给水预热器的锅炉给水管道，经过加热后的锅炉水再进入到合成气废锅中加热，以蒸汽的形式排出。
所述的二级氢气加热器、锅炉给水预热器、一级氢气加热器、循环水冷却器优先采用立式换热器，合成气走管程。
所述的二级分离罐优选卧式罐，实现合成气、粗萘油、废水的三相分离。
一种加氢气化合成气的净化分离工艺，其特征在于：具体净化分离步骤如下：
（1）合成气系统
气化炉出口的合成气通过旋风分离器分离，所述旋风分离器的分离效率为≥95%，除去合成气中夹带的大颗粒半焦，合成气经过合成气废锅，温度降至250~400℃，合成气通过合成气过滤器，进一步除去合成气中夹带的少量小颗粒半焦，所述合成气过滤器出口含固量为10~100mg/Nm3，净化后的合成气依次通过二级氢气加热器和锅炉给水预热器，温度降至150~250℃，此时通过一级分离罐，分离罐底部排出的为粗芘油，顶部的合成气经过一级氢气加热器和循环水冷却器后，合成气通过二级分离罐，二级分离罐顶部排出的气体为洁净的合成气，分离罐底部可以分别排出粗苯油和废水；
（2）氢气系统
来自界区的氢气分别经过一级氢气加热器和二级氢气加热器，二级氢气加热器出口氢气温度为250~350℃，再通过氢气加热炉后，温度升至600~700℃，送入气化炉进行气化反应；
（3）锅炉水系统
来自界区的锅炉水经过锅炉给水预热器后，温度升至150~250℃，送入合成气废锅产蒸汽，所述合成气废锅的产气压力≤8.0MpaG。
上述技术方案中，气化炉出口采用先经过旋风分离器再经过废锅的工艺，减少了气体中携带的半焦的热量对废锅换热面积的影响，使废锅的换热面积减小3%～5%的同时，同时减小了气体中携带的半焦对废锅中换热管的磨蚀作用，使废锅的使用寿命增加3～5年。
合成气废锅可副产≥7.0MpaG的过热蒸汽，可供全厂的动力蒸汽使用。合成气废锅出口的合成气温度不低于250℃，避免了合成气中油相冷凝造成下游装置的堵塞。合成气中的小颗粒半焦优先采用能在线反吹的精密过滤器，减少了过滤面积，降低过滤器出口的粉尘含量，精密过滤器出口的气体中固含量为30~100 mg/Nm3。合成气过滤器滤芯优先采用烧结金属材质，相对于传统的陶瓷滤芯，使用寿命可延长1~2年。
氢气经过一级氢气加热器和二级氢气加热器后，再送往氢气加热炉加热，节省了氢气加热炉40%~60%的负荷。
锅炉给水经过锅炉给水预热器后，进入工艺气废锅，每小时可多产5%~10%的蒸汽。
而且在一级分离罐和二级分离罐中分别采出粗芘油和粗苯油，其中粗芘油的纯度≥80wt%，粗苯油的纯度≥70wt%，实现了油品的分级回收，可降低后续油品分离能耗的60%~70%。工艺气采用间接冷却的方式，与传统水洗方式相比，可减少60%的废水排放。与传统的油洗方式相比，可降低20%左右的能耗。
所述的旋风分离器优选一级分离，分离效率≥95%，分离出大部分的半焦颗粒，避免了合成气中夹带的半焦颗粒对下游的影响。所述的合成气废锅可副产饱和蒸汽或过热蒸汽，优选过热蒸汽。所述的二级氢气加热器、锅炉给水预热器、一级氢气加热器、循环水冷却器优先采用立式换热器，合成气走管程，避免了合成气中的粗油冷却凝固后堵塞换热器管道的工况。所述的二级分离罐优选卧式罐，实现合成气、粗苯油、废水的三相分离。
本发明的优点是：
本发明可以实现加氢气化合成气的有效净化，能量的合理分级利用，产品的分级回收，达到降低能耗、减小部分设备投资、延长部分设备的使用寿命的目的。
附图说明：
图1为本发明的流程示意图。
具体实施方式：
参见附图。
一种加氢气化合成气的净化分离系统，主要包含有合成气系统、氢气系统和锅炉水系统，所述合成气系统包括有气化炉1，所述气化炉1的出气口通过管道连接到旋风分离器2，所述旋风分离器2分离后的出气口通过管道连接至合成气废锅3，之后再通过合成气过滤器4，所述合成气过滤器4净化后再通过输送至二级氢气加热器5和锅炉给水预热器6，然后再通过一级分离罐7，经过一级分离罐7后的合成气经过一级氢气加热器8和循环水冷却器8再次进入到二级分离罐10；
所述氢气系统包括有通入到一级氢气加热器的氢气管道，所述氢气管道与二级氢气加热器5的氢气管道相连通，依次加热再通入氢气加热炉中，加热后的氢气通入到气化炉1中；
所述锅炉水系统包括有通入到锅炉给水预热器6的锅炉给水管道，经过加热后的锅炉水再进入到合成气废锅3中加热，以蒸汽的形式排出。
所述的二级氢气加热器5、锅炉给水预热器6、一级氢气加热器8、循环水冷却器9优先采用立式换热器，合成气走管程。
所述的二级分离罐10优选卧式罐，实现合成气、粗萘油、废水的三相分离。
其工艺步骤如下：
（1）合成气系统
气化炉1出口的合成气温度为700~900℃，压力为6.0~8.0MpaG。通过旋风
分离器2分离，除去合成气中夹带的大颗粒半焦，分离效率≥95%。合成气经过合成气废锅3，副产≥7.0MpaG过热蒸汽，合成气温度降至250~400℃。合成气通过合成气过滤器4，进一步除去合成气中夹带的少量小颗粒半焦，出口合成气中含固量为10~100mg/Nm3。净化后的合成气依次通过二级氢气加热器5和锅炉给水预热器6，温度降至150~250℃，此时通过一级分离罐7，分离罐底部排出的为粗芘油，顶部的合成气经过一级氢气加热器8和循环水冷却器9后，温度降至40~60℃。冷却后的合成气通过二级分离罐10，二级分离罐顶部排出的气体为洁净的合成气，分离罐底部可以分别排出粗苯油和废水。
（2）氢气系统
来自界区的氢气温度为40~80℃，压力为7.5~8.5PaG，经过一级氢气加热
器8后，温度升至120~180℃，经过二级氢气加热器5后，温度升至250~350℃，再通过氢气加热炉后，温度升至600~700℃，送入气化炉进行气化反应。
（3）锅炉水系统
来自界区的锅炉水温度为104~130℃，经过锅炉给水预热器6后，温度升至150~250℃，送入合成气废锅，产蒸汽。
Claims (3)
1.一种加氢气化合成气的净化分离方法，其特征在于：加氢气化合成气的净化分离系统主要包含有合成气系统、氢气系 统和锅炉水系统，所述合成气系统包括有气化炉，所述气化炉的出气口通过管道连接到旋 风分离器，所述旋风分离器分离后的出气口通过管道连接至合成气废锅，之后再通过合成 气过滤器，所述合成气过滤器净化后再通过输送至二级氢气加热器和锅炉给水预热器，然 后再通过一级分离罐，经过一级分离罐后的合成气经过一级氢气加热器和循环水冷却器再 次进入到二级分离罐； 所述氢气系统包括有通入到一级氢气加热器的氢气管道，所述氢气管道与二级氢气加 热器的氢气管道相连通，依次加热再通入氢气加热炉中，加热后的氢气通入到气化炉中； 所述锅炉水系统包括有通入到锅炉给水预热器的锅炉给水管道，经过加热后的锅炉水 再进入到合成气废锅中加热，以蒸汽的形式排出； 所述的加氢气化合成气的净化分离方法，具体净化分离步骤如下： (1)合成气系统 气化炉出口的合成气通过旋风分离器分离，所述旋风分离器的分离效率为≥95%，除去 合成气中夹带的大颗粒半焦，合成气经过合成气废锅，温度降至250~400℃，合成气通过合 成气过滤器，进一步除去合成气中夹带的少量小颗粒半焦，所述合成气过滤器出口含固量 为10~100mg/Nm3，净化后的合成气依次通过二级氢气加热器和锅炉给水预热器，温度降至 150~250℃，此时通过一级分离罐，分离罐底部排出的为粗芘油，顶部的合成气经过一级氢 气加热器和循环水冷却器后，合成气通过二级分离罐，二级分离罐顶部排出的气体为洁净 的合成气，分离罐底部可以分别排出粗苯油和废水； (2)氢气系统 来自界区的氢气分别经过一级氢气加热器和二级氢气加热器，二级氢气加热器出口氢 气温度为250~350℃，再通过氢气加热炉后，温度升至600~700℃，送入气化炉进行气化反 应； (3)锅炉水系统 来自界区的锅炉水经过锅炉给水预热器后，温度升至150~250℃，送入合成气废锅产蒸汽，所述合成气废锅的产气压力≤8.0MpaG。
2.根据权利要求1所述的加氢气化合成气的净化分离方法，其特征在于：所述的二级氢气加热器、锅炉给水预热器、一级氢气加热器和循环水冷却器采用立式换热器，合成气 走管程。
3.根据权利要求1所述的加氢气化合成气的净化分离方法，其特征在于：所述的二级分离罐采用卧式罐，实现合成气、粗萘油和废水的三相分离。
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