CN207031371U - 合成气润湿洗涤系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种合成气润湿洗涤系统，包括合成气洗涤塔、文丘里洗涤器、激冷水泵和文丘里水泵；合成气洗涤塔上段为洗涤段，包含有带导气管的集液箱、挡气板和洗涤分离组件，下段为分离段，包含有固体颗粒分离组件；洗涤段末端有干净黑水出口通过激冷水泵连接激冷系统；分离段末端有含固黑水出口通过文丘里水泵连接文丘里洗涤器。本实用新型通过在洗涤塔内设置带导气管的集液箱，增设强化液固相分离的内件，并优化黑水利用流程，一方面改变了含固湿合成气在塔内的流动路径、接触方式和停留时间，提高了合成气的洗涤效果；另一方面实现了含固量高的黑水和含固量低的黑水的分流，干净黑水用于合成气激冷，缓解了激冷水系统的阻塞和磨损问题。

Description

合成气润湿洗涤系统

技术领域

本实用新型涉及煤化工领域，特别是涉及用于碳氢化合物气化装置的合成气润湿洗涤系统。

背景技术

迄今为止，气化仍是大规模、高效、清洁利用煤炭等碳氢燃料的最有效方式，也是相关化工工艺的龙头技术。所用燃料包括煤、石油焦、沥青、生物质甚至垃圾等广义碳氢燃料。气流床气化技术，由于生产强度大，环保性强，是煤气化技术中的主流技术。

气流床气化反应，是由煤或其他碳氢化合物通过浆料或气力输送，与氧气在气化炉中发生部分氧化反应，生成合成气。合成气的主要成分为氢气和一氧化碳，还有少量的水蒸汽、二氧化碳、硫化氢、甲烷和氮气、微量羰基硫(COS)等，以及由残碳和原料中的灰分组成的液渣。因此，为了得到有用的有效合成气(一氧化碳和氢气)，必须降温和脱除固体。

从气化炉出来的高温合成气，通过激冷或废热锅炉，或激冷加废热锅炉的组合工艺，温度降到合成气压力对应的饱和温度后，再进入合成气润湿和洗涤系统。

典型的合成气润湿和洗涤系统是文丘里洗涤器、洗涤塔和激冷水泵。如图1所示，从激冷室出来的粗合成气首先进入文丘里洗涤器，和文丘里给水混合润湿后，再进入洗涤塔。在洗涤塔里，用工艺水(冷凝液、高压灰水和锅炉给水)进一步洗涤合成气，以降低合成气中的固体含量(固含量预期小于1mg/m³)。

典型的合成气润湿和洗涤系统，如图1所示，内部装有用于脱除合成气夹带的固体和液滴的内件，例如气体分布器、下降管/上升管、塔盘和除沫器等。合成气和工艺水在塔盘处逆流接触，洗涤后的合成气从洗涤塔顶部离开。洗涤后的水(黑水)中含有部分合成气夹带的大量固体，大部分黑水通过激冷水泵循坏回合成气激冷系统(气化炉和文丘里洗涤器)进一步利用，少部分黑水排到闪蒸系统。

这种洗涤塔存在的问题是：

(1)洗涤塔底部黑水中含有大量的固体。由于洗涤塔底部黑水湍动厉害，去激冷环的黑水不可避免的也将夹带部分固体，从而会导致激冷水过滤器堵塞，激冷水管道、阀门和泵磨损严重等，甚至会因磨损激冷环而导致下降管烧穿。

(2)由于合成气夹带部分固体，在水质变差、操作工况变化的情况下，容易导致润湿和洗涤效果变差，从而造成合成气带灰。合成气带灰，会给下游单元带来不利的影响，比如换热器堵塞和换热能力下降、变换炉压差增加和催化剂反应活性下降等。

(3)去气化炉用于合成气激冷的激冷水流量容易受到另外一路去文丘里洗涤器的黑水的影响，导致激冷水流量波动而造成气化炉激冷室液位的波动，严重的会导致气化炉的故障停车。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题之一是提供一种新型的合成气润湿洗涤系统，它可以提高合成气的洗涤效果，缓解激冷水系统的阻塞和磨损问题，提高激冷水流量的稳定性。

为解决上述技术问题，本实用新型的合成气润湿洗涤系统，包括合成气洗涤塔、文丘里洗涤器、激冷水泵和文丘里水泵；其中：

所述合成气洗涤塔包括上、下两段，上段为洗涤段，包含有集液箱、挡气板和洗涤分离组件，下段为分离段，包含有固体颗粒分离组件；所述集液箱带有导气管，所述挡气板位于所述导气管的顶部，所述洗涤分离组件位于所述集液箱和挡气板的上方；所述洗涤塔顶部开有洗涤后的合成气出口，洗涤段末端开有干净黑水出口，分离段末端和底部分别开有含固黑水出口；所述干净黑水出口与所述集液箱连通；所述洗涤塔的洗涤段开有工艺洗涤流体入口，分离段开有待洗涤合成气入口；

所述文丘里洗涤器通过管线分别与所述文丘里水泵的出口、气化炉合成气的出口以及分离段待洗涤合成气入口连接；所述文丘里水泵的入口通过管线与所述洗涤塔分离段末端的含固黑水出口连接；所述激冷水泵的入口通过管线与所述洗涤段末端的干净黑水出口连接，出口通过管线与激冷系统连接。

所述洗涤分离组件可以采用塔盘和除沫器。所述塔盘可以采用固阀，或者固阀和泡罩的组合。所述除沫器可以采用折流板除沫器，或旋流板除沫器和折流板除沫器的组合。除沫器中包含有液体导管。

所述固体颗粒分离组件可以采用下降管和上升管的组合。下降管一端连接洗涤塔分离段的待洗涤合成气入口，另一端向下伸入上升管。上升管两端开口，顶部可以进一步设置挡气板。较佳的，固体颗粒分离组件中还可以进一步包含分离格栅，格栅可以设置在上升管的两侧，用于防止大颗粒固体进入文丘里水泵和文丘里洗涤器。

所述固体颗粒分离组件也可以采用内置式旋风分离组合件。

所述工艺洗涤流体入口有2个以上，分别开在洗涤塔洗涤段不同高度的侧壁上。

所述分离段底部的含固黑水出口通过管线与黑水处理系统连接。

所述激冷水泵和文丘里水泵可以采用变频泵。

与现有润湿洗涤系统相比，本实用新型的合成气润湿洗涤系统，具有以下优点和有益效果：

1.通过在原有一段式洗涤塔内设置带导气管的集液箱，将洗涤塔分为洗涤段和分离段，实现了含固量少的干净黑水和含固量高的黑水的分流，含固量少的干净黑水从洗涤塔上段的集液箱排出，通过泵进入合成气激冷系统，用于合成气激冷，从而有效减缓了目前普遍存在的激冷水系统(管线及阀门、过滤器、激冷水泵和激冷环)易堵塞、结垢和磨损问题，降低了黑水系统的故障率、维修工作量和维护难度，增加了系统的可靠性和在线率。

2.通过增设强化液相和固相分离的内件，并改变流程设置，改变了含固的湿合成气在洗涤塔内部的流动路径，增强了气液固三相的接触方式，合成气需要额外经过洗涤塔集液箱的导气管和其顶部的挡板进行分级洗涤和分级除沫，如此提高了合成气的洗涤效果。

3.通过设置从洗涤塔到气化炉的激冷水的单一回路，减少了其他回路的影响，避免了文丘里水回路对供激冷环的激冷水流量的干扰，提高了激冷水流量的可靠性和激冷室液位控制的稳定性，降低了由此可能带来的停车几率。

附图说明

图1是现有的合成气润湿洗涤系统的结构示意图。

图2是本实用新型实施例的合成气润湿洗涤系统的结构示意图。

图3是本实用新型的一个典型的格栅结构示意图。

具体实施方式

为对本实用新型的技术内容、特点与功效有更具体的了解，现结合附图和具体实施例，对本实用新型的技术方案做进一步详细的说明。

如图2所示，本实施例的合成气润湿洗涤系统，主要包括洗涤塔、文丘里洗涤器、文丘里水泵和激冷水泵。

所述洗涤塔分为上、下两段，上段为洗涤段，主要包括集液箱、第一挡气板、塔盘和除沫器，并开设有第一入口、第二入口、第三入口、第一出口和第二出口；下段为分离段，主要包括下降管、上升管、第二挡气板和格栅，并开设有第四入口、第三出口和第四出口。

所述集液箱设置在所述洗涤塔的中部，用于分隔洗涤塔的上、下两段，阻止洗涤塔分离段的液体进入洗涤段，同时收集从合成气中脱离出来的液滴。所述集液箱带有导气管，用于引导从分离段上升的气体进入洗涤段。所述第一挡气板设置在所述集液箱的导气管的顶部，用于改变气体的流动方向。所述塔盘设置在集液箱和第一挡气板的上方，用于洗涤合成气。塔盘的数量一般为2～10层。根据下游对合成气固含量的要求，可以选择一组塔盘或者两组不同类型的塔盘，本实施例选用的是固阀和泡罩的组合。所述除沫器设置在塔盘上方、洗涤塔的顶部，用于脱除合成气中夹带的液沫。根据下游对液滴大小和含量的要求，可以设置一组或者两组不同类型的除沫器，例如，可以选择折流板除沫器，或者旋流板除沫器和折流板除沫器的组合，本实施例选用的是旋流板除沫器和折流板除沫器的组合，其中折流板除沫器带有受液盘和导流管。所述第一入口、第二入口和第三入口依次从上到下开设在所述除沫器和第一挡气板之间的洗涤塔侧壁上，三个入口彼此联通，用于通入洗涤用的工艺流体(工艺冷凝液、锅炉给水和循环灰水)，实现分层洗涤。所述第一出口位于洗涤塔的顶部，用于排出洗涤后的粗合成气。所述第二出口位于洗涤塔洗涤段的末端侧壁上，并与所述集液箱连通，用于排出含固量较低的干净黑水。

所述下降管呈L型，一端通向洗涤塔侧壁的第四入口，另一端向下伸入上升管。所述上升管两端开口，所述第二挡气板设置在所述上升管的顶部。所述格栅设置在所述上升管两侧，典型的格栅结构如图3所示。所述第三出口位于所述分离段的末端，用于排出含固量较高的黑水。所述第四出口位于洗涤塔的底部，并通过管线连接黑水处理系统，用于排出少量含固量高的黑水。

所述文丘里洗涤器通过管线连接所述洗涤塔的第四入口，用于将粗合成气导入洗涤塔分离段的下降管。

所述文丘里水泵通过管线连接所述洗涤塔的第三出口和所述文丘里洗涤器，用于将洗涤塔第三出口排出的含固量较高的黑水输送到文丘里洗涤器循环使用。

所述激冷水泵通过管线连接所述洗涤塔第二出口和激冷系统，用于将洗涤塔第二出口排出的含固量较低的干净黑水输送到激冷系统。

当该合成气润湿洗涤系统运行时，首先通过洗涤塔下段的分离段实现湿合成气和固体颗粒的分离，基本脱除湿合成气中的固体，然后再通过洗涤塔上段的洗涤段，用干净的工艺流体洗涤合成气，进一步洗涤脱除湿合成气中夹带的少量固体，可以更加有效的把固含量控制在1毫克/标准立方米。具体润湿和洗涤过程如下：

首先，粗合成气通过文丘里洗涤器进入洗涤塔分离段的下降管，和洗涤塔内的液面接触，合成气中的大部分固体颗粒进入液相，少量固体颗粒留在合成气中。携带少量固体的合成气折返，向上进入上升管和下降管之间的环隙，遇到上升管顶部的第二挡气板的阻挡，折流进入洗涤塔内部，继续往上升，通过集液箱的导气管，经集液箱顶部的第一挡气板折流后，进入洗涤塔的洗涤段。

进入洗涤塔洗涤段的合成气继续往上升，在塔盘下层与循环工艺水逆流接触，然后上升至塔盘上层，和更为干净的工艺洗涤水(工艺冷凝液或者高压锅炉给水)逆流接触，气体穿过塔盘表面的液层，在气液接触过程中发生传质传热，气体所携带的固体粉尘绝大部分随液体流入集液箱，合成气中夹带的固体得到进一步的脱除。洗涤后的合成气携带部分液滴从塔盘顶部上升，进入除沫器，在除沫器的折流板上经过多次变向，气体所携带的液滴被除沫器折流板和折流板上的挂钩阻挡拦截，液滴汇集在除沫器折流板表面形成液流，由于重力的作用流入除沫器受液盘，经除沫器导流管穿过塔盘后流入集液箱。脱除绝大部分液滴后的合成气从洗涤塔顶部第一出口离开。集液箱中的含固量较低的干净黑水(黑水中的固含量小于100ppmw)从第二出口排出，通过激冷水泵送入合成气激冷系统，用于合成气激冷。含固量较高的黑水大部分经过分离格栅脱除大颗粒固体后，通过洗涤塔底部的第三出口排出，经文丘里水泵，进入文丘里洗涤器循环利用，小部分根据系统水平衡的需要，通过洗涤塔底部的第四出口自流排入下游的黑水处理系统(黑水中的固含量约为1-3wt％)，以防止固体的积累。

湿合成气和固体颗粒的分离一般采用重力、惯性力、离心力等机械力以及惯性碰撞、拦截、扩散等方式来实现，因此，在其他实施例中，洗涤塔分离段的下降管加上升管的组合内件也可以用旋风分离组合内件代替，即利用离心力的作用来分离湿合成气夹带的固体颗粒。旋风分离组合内件主要包括：外筒体(包括筒体、顶部封头和圆锥)、与文丘里洗涤器出口相连的合成气进气管线和管口、与集液箱导气管相连的合成气排气管口和管线、伸入洗涤塔液面下的固体颗粒排出管线和管口。为了缓解合成气中固体颗粒可能带来的冲刷，旋风分离组合内件的相应部位可以考虑安装防冲挡板，对焊或者内衬耐磨材料。

Claims (10)

1.合成气润湿洗涤系统，其特征在于，包括合成气洗涤塔、文丘里洗涤器、激冷水泵和文丘里水泵；其中：

所述合成气洗涤塔包括上、下两段，上段为洗涤段，包含有集液箱、挡气板和洗涤分离组件，下段为分离段，包含有固体颗粒分离组件；所述集液箱带有导气管，所述挡气板位于所述导气管的顶部，所述洗涤分离组件位于所述集液箱和挡气板的上方；所述洗涤塔顶部开有洗涤后的合成气出口，洗涤段末端开有干净黑水出口，分离段末端和底部分别开有含固黑水出口；所述干净黑水出口与所述集液箱连通；所述洗涤塔的洗涤段开有工艺洗涤流体入口，分离段开有待洗涤合成气入口；

所述文丘里洗涤器通过管线分别与所述文丘里水泵的出口、气化炉合成气的出口以及分离段待洗涤合成气入口连接；所述文丘里水泵的入口通过管线与所述洗涤塔分离段末端的含固黑水出口连接；所述激冷水泵的入口通过管线与所述洗涤段末端的干净黑水出口连接，出口通过管线与激冷系统连接。

2.根据权利要求1所述的合成气润湿洗涤系统，其特征在于，所述洗涤分离组件包括塔盘和除沫器。

3.根据权利要求2所述的合成气润湿洗涤系统，其特征在于，所述塔盘采用固阀，或者固阀和泡罩的组合。

4.根据权利要求2所述的合成气润湿洗涤系统，其特征在于，所述除沫器为折流板除沫器，或旋流板除沫器和折流板除沫器的组合；所述除沫器中包含有液体导管。

5.根据权利要求1所述的合成气润湿洗涤系统，其特征在于，所述固体颗粒分离组件包括下降管和上升管；所述下降管一端连接洗涤塔分离段的待洗涤合成气入口，另一端向下伸入所述上升管；所述上升管两端开口。

6.根据权利要求5所述的合成气润湿洗涤系统，其特征在于，所述上升管的顶部设置有挡气板，所述上升管的两侧设置有格栅。

7.根据权利要求1所述的合成气润湿洗涤系统，其特征在于，所述固体颗粒分离组件为内置式旋风分离组合件。

8.根据权利要求1所述的合成气润湿洗涤系统，其特征在于，所述工艺洗涤流体入口有2个以上，分别开在洗涤塔洗涤段不同高度的侧壁上。

9.根据权利要求1所述的合成气润湿洗涤系统，其特征在于，所述分离段底部的含固黑水出口通过管线与黑水处理系统连接。

10.根据权利要求1所述的合成气润湿洗涤系统，其特征在于，所述激冷水泵和文丘里水泵为变频泵。