含輕質(zhì)油水煤氣變換方法和含輕質(zhì)油水煤氣變換系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了含輕質(zhì)油水煤氣變換方法和含輕質(zhì)油水煤氣變換系統(tǒng)。其中，含輕質(zhì)油水煤氣變換方法包括：（1）將含輕質(zhì)油水煤氣通入具有催化劑的變換爐內(nèi)并發(fā)生氧化還原反應(yīng)，以便得到含有二氧化碳、氫氣、水蒸氣和氣態(tài)輕質(zhì)油的混合氣體；（2）將混合氣體進行第一冷卻處理，以便得到水、輕質(zhì)油和二氧化碳、氫氣、水蒸氣以及氣態(tài)輕質(zhì)油的第一氣液混合物；（3）將氣液混合物進行第一氣液分離，以便得到含有水和液態(tài)輕質(zhì)油的第一液體混合物和含有二氧化碳、氫氣的第一煤氣。利用上述方法對含輕質(zhì)油水煤氣進行處理能夠顯著減少過熱蒸汽的消耗，能耗少、成本低。
【專利說明】含輕質(zhì)油水煤氣變換方法和含輕質(zhì)油水煤氣變換系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及水煤氣變換工藝，具體而言，本發(fā)明涉及含輕質(zhì)油水煤氣變換方法和含輕質(zhì)油水煤氣變換系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]一氧化碳變換是甲烷合成、氨合成、羰基合成及制氫等生產(chǎn)過程中的重要轉(zhuǎn)化工藝過程。在一氧化碳變換過程中通過將一氧化碳轉(zhuǎn)化氫氣來調(diào)節(jié)氫碳比，再通過不同類型的反應(yīng)過程生產(chǎn)合成甲烷、氨、甲醇、氫氣等化工產(chǎn)品。
[0003]然而，現(xiàn)有的水煤氣的處理手段還有待進一步改進。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決上述技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明的一個目的在于提出一種更加節(jié)能，過熱蒸汽消耗量少，成本低的含輕質(zhì)油水煤氣變換方法和系統(tǒng)。
[0005]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明提出了一種含輕質(zhì)油水煤氣變換方法，根據(jù)本發(fā)明實施例的含輕質(zhì)油水煤氣變換方法包括:
[0006](I)將所述含輕質(zhì)油水煤氣通入具有催化劑的變換爐內(nèi)并發(fā)生氧化還原反應(yīng)，以便得到含有二氧化 碳、氫氣、水蒸氣和氣態(tài)輕質(zhì)油的混合氣體；
[0007](2)將所述混合氣體進行第一冷卻處理，以便得到水、輕質(zhì)油和二氧化碳、氫氣、水蒸氣以及氣態(tài)輕質(zhì)油的第一氣液混合物；
[0008](3)將所述第一氣液混合物進行第一氣液分離，以便得到含有水和液態(tài)輕質(zhì)油的第一液體混合物和含有二氧化碳、氫氣的第一煤氣。
[0009](4)將所述第一液體混合物進行油水分離處理，以便得到水和液態(tài)輕質(zhì)油。
[0010]根據(jù)本發(fā)明實施例的含輕質(zhì)油水煤氣變換方法無需預(yù)先對含輕質(zhì)油水煤氣進行冷凝分離輕質(zhì)油，進而避免了將含輕質(zhì)油水煤氣中的水蒸汽進行冷凝，從而省去了在氧化還原反應(yīng)過程中額外補給水蒸氣的步驟，另外，避免了再次對其進行復(fù)熱處理，進而省去了大量的換熱器和過熱水蒸汽的消耗，從而顯著降低了處理成本。
[0011]另外，根據(jù)本發(fā)明上述實施例的含輕質(zhì)油水煤氣變換方法還可以具有如下附加的技術(shù)特征:
[0012]在本發(fā)明的一些實施例中，所述含輕質(zhì)油水煤氣中包含一氧化碳、氫氣、水蒸氣和氣態(tài)輕質(zhì)油。
[0013]在本發(fā)明的一些實施例中，所述氧化還原反應(yīng)的溫度為250~380攝氏度。由此，可以有效防止輕質(zhì)油中的苯和甲苯與水煤氣中其他組分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，進而提高制備得到的煤氣的純度。
[0014]在本發(fā)明的一些實施例中，所述含輕質(zhì)油水煤氣變換系統(tǒng)進一步包括:(4)在步驟(I)中將所述含輕質(zhì)油水煤氣送入變換爐內(nèi)發(fā)生氧化還原反應(yīng)之前，利用所述混合氣體對所述含輕質(zhì)油水煤氣進行預(yù)熱。由此，可以充分利用反應(yīng)后的混合氣體的熱量對反應(yīng)前的含輕質(zhì)油水煤氣進行預(yù)熱，使其達到250~380°C的反應(yīng)溫度，進而提高含輕質(zhì)油水煤氣的變換效率。
[0015]在本發(fā)明的一些實施例中，所述含輕質(zhì)油水煤氣變換系統(tǒng)進一步包括:(5)將步驟(3)中得到的所述第一煤氣進行第二冷卻處理，以便得到水、輕質(zhì)油和二氧化碳、氫氣、水蒸氣以及氣態(tài)輕質(zhì)油的第二氣液混合物；(6)將所述第二氣液混合物進行第二氣液分離處理，以便得到含有水和液態(tài)輕質(zhì)油的第二液體混合物和含有二氧化碳、氫氣的第二煤氣。由此，可以對第一煤氣中殘余的水蒸氣和輕質(zhì)油進行充分冷凝，以便進一步提高第一煤氣的純度。
[0016]在本發(fā)明的一些實施例中，所述含輕質(zhì)油水煤氣變換系統(tǒng)進一步包括:(7)將步驟(6)中得到的所述第二煤氣進行第三冷卻處理，以便得到水、輕質(zhì)油和二氧化碳、氫氣、水蒸氣以及氣態(tài)輕質(zhì)油的第三氣液混合物；(8)將所述第三氣液混合物進行第三氣液分離處理，以便得到含有水和液態(tài)輕質(zhì)油的第三液體混合物和含有二氧化碳、氫氣的第三煤氣。由此，可以對第二煤氣中殘余的水蒸氣和輕質(zhì)油進行充分冷凝，以便進一步提高第二煤氣的純度。
[0017]在本發(fā)明的一些實施例中，所述含輕質(zhì)油水煤氣變換系統(tǒng)進一步包括:(9)將步驟(3)中得到的所述第一液體混合物和步驟(6)中得到的所述第二液體混合物進行第四冷卻處理；(10)將步驟(9)中經(jīng)過所述第四冷卻處理得到的混合物進行油水分離處理，以便得到水和液態(tài)輕質(zhì)油。由此，可以便于進一步對含有水蒸氣和輕質(zhì)油的油水混合物進行油水分離。
[0018]在本發(fā)明的一些實施例中，所述含輕質(zhì)油水煤氣變換系統(tǒng)進一步包括:(11)將步驟(8)中得到的所述第三液體混合物進行油水分離處理，以便得到水和液態(tài)輕質(zhì)油；(12)將步驟(11)中得到的所述水進行氣提處理，以便除去所述水中的氨氣。由此，可以有效避免微量組分的循環(huán)累計，提高了變換氣的純度，同時減少氨氣溶解水中了對設(shè)備造成腐蝕。
[0019]在本發(fā)明的一些實施例中，所述第一冷卻處理采用廢熱鍋爐進行以產(chǎn)生飽和蒸汽；所述第二冷卻處理采用脫鹽水進行冷卻；所述第三冷卻處理和第四冷卻處理分別采用循環(huán)水進行冷卻。由此，可以顯著提高冷卻處理效率，以便提高煤氣的純度。
[0020]在本發(fā)明的一些實施例中，用于所述第一冷卻處理的廢熱鍋爐水的溫度120°C;用于所述第二冷卻處理的脫鹽水的溫度為40°C ;用于所述第三冷卻處理和第四冷卻處理的循環(huán)水的溫度為32°C。由此，可以進一步提高冷卻處理效率。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明提出了一種含輕質(zhì)油水煤氣變換系統(tǒng)，根據(jù)本發(fā)明實施例的含輕質(zhì)油水煤氣變換系統(tǒng)包括:
[0022]變換爐，所述變換爐內(nèi)具有催化含輕質(zhì)油水煤氣進行氧化還原反應(yīng)的催化劑；
[0023]廢熱鍋爐，所述廢熱鍋爐與所述變換爐相連，以便對從所述變換爐內(nèi)排出的變換后氣進行冷卻；
[0024]氣液分離裝置，所述氣液分離裝置與所述廢熱鍋爐相連；以及
[0025]油水分離裝置，所述油水分離裝置與所述氣液分離裝置相連，且用于對所述氣液分離裝置中分離出的液體混合物進行油水分離。
[0026]根據(jù)本發(fā)明實施例的含輕質(zhì)油水煤氣變換系統(tǒng)可以有效地對含輕質(zhì)油水煤氣中的一氧化碳進行變換，較傳統(tǒng)的變換含有輕質(zhì)油的水煤氣的設(shè)備省去了較多的換熱器，進而避免了過熱蒸汽的消耗，從而顯著降低了設(shè)備投資和能源消耗方面的處理成本。
[0027]另外，根據(jù)本發(fā)明上述實施例的含輕質(zhì)油水煤氣變換系統(tǒng)還可以具有如下附加的技術(shù)特征:
[0028]在本發(fā)明的一些實施例中，所述的含輕質(zhì)油水煤氣變換系統(tǒng)進一步包括:預(yù)熱器，所述預(yù)熱器具有水煤氣進口，水煤氣出口，變換后氣進口和變換后氣出口，其中，所述水煤氣出口與所述變換爐的進氣口相連，所述變換后氣進口與所述變換爐的出氣口相連，所述變換后氣出口與所述廢熱鍋爐的進氣口相連。由此，可以充分利用反應(yīng)后的混合氣體的熱量對反應(yīng)前的含輕質(zhì)油水煤氣進行預(yù)熱，使其達到250~380°C的反應(yīng)溫度，進而提高含輕質(zhì)油水煤氣的變換效率。
[0029]在本發(fā)明的一些實施例中，所述氣液分離裝置包括多級氣液分離組件，所述多級氣液分離組件包括一級氣液分離組件、二級氣液分離組件和三級氣液分離組件。由此，可以顯著提高氣液分離效率，從而提高煤氣純度。
[0030]在本發(fā)明的一些實施例中，所述一級氣液分離組件包括第一氣液分離器，所述二級氣液分離組件包括第一冷卻器和第二氣液分離器，所述三級氣液分離組件包括第二冷卻器和第三氣液分離器。由此，可以進一步提高氣液分離效率。
[0031]在本發(fā)明的一些實施例中，所述油水分離裝置包括第一油水分離器和第二油水分離器，其中，所述第二油水分離器與所述第一氣液分離器和所述第二氣液分離器相連，以便對從所述第一氣液分離器和第二氣液分離器中排出的液體混合物進行油水分離，所述第一油水分離器與所述第三氣液分離器相連，以便對從所述第三氣液分離器中排出的液體混合物進行油水分離。由此，可以顯著提高油水分離效率。
[0032]在本發(fā)明的一些實施例中，所述的含輕質(zhì)油水煤氣變換系統(tǒng)進一步包括:氣提裝置，所述氣提裝置與所述第一油水分離器相連，以便對從所述第一油水分離器中分離得到的水中溶解的氨氣進行氣提處理。由此，可以有效避免微量組分的循環(huán)累計，提高了變換氣的純度，同時減少氨氣溶解水中了對設(shè)備造成腐蝕。
[0033]在本發(fā)明的一些實施例中，所述廢熱鍋爐包括依次相連的第一廢熱鍋爐和第二廢熱鍋爐。由此，可以顯著提高冷卻效率。
[0034]在本發(fā)明的一些實施例中，所述第一冷卻器為脫鹽水冷卻器，所述第二冷卻器為循環(huán)水冷卻器。由此，可以進一步提高冷卻效率。
[0035]在本發(fā)明的一些實施例中，所述的含輕質(zhì)油水煤氣變換系統(tǒng)進一步包括:第四冷卻器，所述第四冷卻器與所述第一氣液分離器、第二氣液分離器以及所述第二油水分離器相連，以便對從所述第一氣液分離器和第二氣液分離器中排出的液體混合物進行冷卻。由此，可以便于進一步對含有水蒸氣和輕質(zhì)油的油水混合物進行油水分離。
[0036]本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0037]本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點從結(jié)合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0038]圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的含輕質(zhì)油水煤氣變換方法的流程圖；[0039]圖2是根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的含輕質(zhì)油水煤氣變換方法的流程圖；
[0040]圖3是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的含輕質(zhì)油水煤氣變換系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0041]圖4是根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的含輕質(zhì)油水煤氣變換系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0042]下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。
[0043]此外，術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特征。在本發(fā)明的描述中，“多個”的含義是兩個或兩個以上，除非另有明確具體的限定。
[0044]在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術(shù)語應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。
[0045]現(xiàn)有傳統(tǒng)的含油水煤氣變換工藝多采用首先將出洗滌塔的水煤氣冷卻分離輕質(zhì)油。該工藝方法不可 避免地將水煤氣中的部分水蒸汽也給冷凝成液體，使合成氣變成了干氣。經(jīng)過冷卻除輕質(zhì)油的干氣還要再次被復(fù)熱后與過熱蒸汽進行反應(yīng)獲得煤氣。再次復(fù)熱不僅需要設(shè)置大量的換熱器，還需要大量熱源，同時還需要大量過熱水蒸汽進行變換反應(yīng)，導(dǎo)致生產(chǎn)系統(tǒng)的綜合能耗比較高。
[0046]為此，本發(fā)明提出了一種含輕質(zhì)油水煤氣變換方法，下面參考附圖1-2詳細描述根據(jù)本發(fā)明的具體實施例的含輕質(zhì)油水煤氣變換方法。
[0047]SlOO:使含輕質(zhì)油水煤氣發(fā)生氧化還原反應(yīng)
[0048]首先將含輕質(zhì)油水煤氣通入具有催化劑的變換爐內(nèi)并發(fā)生氧化還原反應(yīng)，以便得到含有二氧化碳、氫氣、水蒸氣和氣態(tài)輕質(zhì)油的混合氣體。
[0049]在本發(fā)明的一些實施例中，含輕質(zhì)油水煤氣的類型和成分并不受特別限制，例如可以是一種以褐煤等劣質(zhì)煤為原料用油為載體成漿制造的工業(yè)煤氣。根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，含輕質(zhì)油水煤氣的主要成分是一氧化碳和氫氣、水蒸氣以及從氣化爐中帶出的氣態(tài)輕質(zhì)油。由于氣態(tài)輕質(zhì)油比較容易影響一氧化碳和水蒸氣發(fā)生氧化還原反應(yīng)，或者氣態(tài)輕質(zhì)油中包含的苯和甲苯也發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生新的物質(zhì)，進而影響變換得到煤氣的純度。本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過控制含輕質(zhì)油水煤氣在變換爐內(nèi)的反應(yīng)溫度，可以有效避免輕質(zhì)油對氧化還原反應(yīng)造成影響。由此可以避免了預(yù)先對含輕質(zhì)油水煤氣進行冷凝除去輕質(zhì)油，進而可以避免大量能源浪費。
[0050]根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，現(xiàn)有的輕質(zhì)油的水煤氣的變換為了防止輕質(zhì)油與水煤氣中的其他成分發(fā)生反應(yīng)，進而預(yù)先將輕質(zhì)油進行冷凝分離，導(dǎo)致處理成本過高。本發(fā)明利用輕質(zhì)油發(fā)生加氫等反應(yīng)的溫度較高的特點，通過控制和選擇水煤氣的變換反應(yīng)溫度與輕質(zhì)油的反應(yīng)溫度不重合，進而可以有效達到輕質(zhì)油不發(fā)生反應(yīng)，而僅一氧化碳和水蒸氣發(fā)生氧化還原反應(yīng)。
[0051]根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，通過大量實驗篩選，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，可以使含輕質(zhì)油水煤氣在250~380°C的條件下進行反應(yīng)。該溫度范圍不僅不低于水蒸氣露點溫度、輕質(zhì)油液化溫度以及催化劑起活溫度，可以有效避免水蒸氣和輕質(zhì)油冷凝成液態(tài)，同時還可以使得催化劑產(chǎn)生催化作用，進一步提高一氧化碳與水蒸氣的反應(yīng)效率，進而提高煤氣的純度。同時通過控制還原反應(yīng)在250~380°C下進行，還可以有效防止輕質(zhì)油中的苯和甲苯與水煤氣中其他組分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，進而提高制備得到的煤氣的純度。
[0052]S200:第一冷卻處理
[0053]在本發(fā)明的一些實施例中，將上述變換爐內(nèi)排出的反應(yīng)后的混合氣體進行第一冷卻處理，以便得到水、輕質(zhì)油和二氧化碳、氫氣、水蒸氣以及氣態(tài)輕質(zhì)油的第一氣液混合物。根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，可以利用廢熱鍋爐進行第一冷卻處理。例如也可以采用串聯(lián)的兩個廢熱鍋爐進行第一冷卻處理，由此可以進一步提高冷卻效率，進而提高水蒸氣和輕質(zhì)油的分離率，提高煤氣的純度。根據(jù)本發(fā)明的實施例，第一冷卻處理采用的裝置不受特別限制，根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，第一冷卻處理可以采用廢熱鍋爐進行以產(chǎn)生飽和蒸汽。根據(jù)本發(fā)明的實施例，第一冷卻處理采用的廢熱鍋爐水的溫度并不受特別限制，根據(jù)本發(fā)明的具體示例，第一冷卻處理采用的廢熱鍋爐水的溫度可以為120°C，由此，可以有效地對水蒸汽和輕質(zhì)油進行冷凝。
[0054]S300:第一氣液分離處理
[0055]根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，將經(jīng)過第一冷卻處理后得到的第一氣液混合物進行第一氣液分離，以便得到含有水和液態(tài)輕質(zhì)油的第一液體混合物和含有二氧化碳、氫氣的第
一煤氣。
[0056]S400:對含輕質(zhì)油水煤氣進行預(yù)熱
[0057]根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，上述實施例的含輕質(zhì)油水煤氣變換方法還可以進一步包括:在將含輕質(zhì)油水煤氣送入變換爐內(nèi)發(fā)生氧化還原反應(yīng)之前，利用變換爐排出的反應(yīng)后的混合氣體對含輕質(zhì)油水煤氣進行預(yù)熱。由于水煤氣的變換是放熱反應(yīng)，因此，充分利用反應(yīng)后的混合氣體的熱量對反應(yīng)前的含輕質(zhì)油水煤氣進行預(yù)熱，使其達到250~380°C的反應(yīng)溫度，可以進一步提高含輕質(zhì)油水煤氣的變化效率。
[0058]S500:第二冷卻處理
[0059]根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，上述實施例的含輕質(zhì)油水煤氣變換方法還可以進一步包括:將步驟S300中得到的第一煤氣進行第二冷卻處理，以便得到水、輕質(zhì)油和二氧化碳、氫氣、水蒸氣以及氣態(tài)輕質(zhì)油的第二氣液混合物。根據(jù)本發(fā)明的實施例，第二冷卻處理采用的冷媒并不受特別限制，根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，第二冷卻處理采用的冷媒可以為脫鹽水。根據(jù)本發(fā)明的實施例，脫鹽水的溫度并不受特別限制，根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，用于第二冷卻處理的脫鹽水的溫度可以為40°C。由此，可以顯著提高第二冷卻效率，從而提高第一煤氣純度。
[0060]S600:第二氣液分離處理
[0061]根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，將步驟S500中得到的第二氣液混合物進行第二氣液分離處理，以便得到含有水和液態(tài) 輕質(zhì)油的第二液體混合物和含有二氧化碳、氫氣的第二煤氣。[0062]S700:第三冷卻處理
[0063]根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，上述實施例的含輕質(zhì)油水煤氣變換方法還可以進一步包括:將步驟S600中得到的第二煤氣進行第三冷卻處理，以便得到水、輕質(zhì)油和二氧化碳、氫氣、水蒸氣以及氣態(tài)輕質(zhì)油的第三氣液混合物。根據(jù)本發(fā)明的實施例，進行第三冷卻處理的冷媒并不受特別限制，根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，進行第三冷卻處理的冷媒可以為循環(huán)水。根據(jù)本發(fā)明的實施例，循環(huán)水的溫度并不受特別限制，根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，循環(huán)水的溫度可以為32攝氏度。由此，可以對第二煤氣中殘余的水蒸氣和輕質(zhì)油進行充分冷凝，以便進一步提高第二煤氣的純度。
[0064]S800:第三氣液分離處理
[0065]根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，將步驟S700中得到的第三氣液混合物進行第三氣液分離處理，以便得到含有水和液態(tài)輕質(zhì)油的第三液體混合物和含有二氧化碳、氫氣的第三煤氣。
[0066]S900:第四冷卻處理
[0067]根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，上述實施例的含輕質(zhì)油水煤氣變換方法還可以進一步包括:將步驟S300中得到的第一液體混合物和步驟S600中得到的第二液體混合物進行第四冷卻處理。由此可以便于進一步隨水蒸氣和輕質(zhì)油的油水混合物進行油水分離。根據(jù)本發(fā)明的實施例，進行第四冷卻處理的冷媒并不受特別限制，根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，進行第四冷卻處理的冷媒可以為循環(huán)水。根據(jù)本發(fā)明的實施例，循環(huán)水的溫度并不受特別限制，根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，循環(huán)水的溫度可以為32攝氏度。由此，可以顯著提高第三煤氣的效率。
[0068]S1000:油水分離處理
`[0069]根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，分別將步驟S900中經(jīng)過第四冷卻處理得到的混合物進行油水分離處理，以及將步驟S800中得到的第三液體混合物進行油水分離處理，以便得到水和液態(tài)輕質(zhì)油。
[0070]SllOO:氣提處理
[0071]根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，將步驟S1000中由將步驟S800中得到的第三液體混合物進行油水分離處理得到的水進行氣提處理，以便除去水中的氨氣。由于經(jīng)過第三冷卻處理后得到的水的溫度較低，其中的氨氣含量較高，因此對水中的氨氣進行分離，進而有效避免了微量組分的循環(huán)累計，提高了變換氣的純度，同時減少氨氣溶解水中了對設(shè)備造成腐蝕。
[0072]在本發(fā)明的另一個方面，本發(fā)明提出了一種含輕質(zhì)油水煤氣變換系統(tǒng)，下面參考圖3-4對本發(fā)明實施例的含輕質(zhì)油水煤氣變換系統(tǒng)進行詳細描述，根據(jù)本發(fā)明的實施例，該系統(tǒng)包括:
[0073]變換爐100:變換爐100內(nèi)具有催化含輕質(zhì)油水煤氣進行氧化還原反應(yīng)的催化劑，用于將含輕質(zhì)油水煤氣通入具有催化劑的變換爐100內(nèi)并發(fā)生氧化還原反應(yīng)，從而可以得到含有二氧化碳、氫氣、水蒸氣和氣態(tài)輕質(zhì)油的混合氣體。根據(jù)本發(fā)明的實施例，變換爐可以具有變換爐的進氣口 101和變換爐的出氣口 102。
[0074]在本發(fā)明的一些實施例中，含輕質(zhì)油水煤氣的類型和成分并不受特別限制，例如可以是一種以褐煤等劣質(zhì)煤為原料用油為載體成漿制造的工業(yè)煤氣。根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，含輕質(zhì)油水煤氣的主要成分是一氧化碳和氫氣、水蒸氣以及從氣化爐中帶出的氣態(tài)輕質(zhì)油。由于氣態(tài)輕質(zhì)油比較容易影響一氧化碳和水蒸氣發(fā)生氧化還原反應(yīng)，或者氣態(tài)輕質(zhì)油中包含的苯和甲苯也發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生新的物質(zhì)，進而影響變換得到煤氣的純度。本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過控制含輕質(zhì)油水煤氣在變換爐內(nèi)的反應(yīng)溫度，可以有效避免輕質(zhì)油對氧化還原反應(yīng)造成影響。由此可以避免了預(yù)先對含輕質(zhì)油水煤氣進行冷凝除去輕質(zhì)油，進而可以避免大量能源浪費。
[0075]根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，現(xiàn)有的輕質(zhì)油的水煤氣的變換為了防止輕質(zhì)油與水煤氣中的其他成分發(fā)生反應(yīng)，進而預(yù)先將輕質(zhì)油進行冷凝分離，導(dǎo)致處理成本過高。本發(fā)明利用輕質(zhì)油發(fā)生加氫等反應(yīng)的溫度較高的特點，通過控制和選擇水煤氣的變換反應(yīng)溫度與輕質(zhì)油的反應(yīng)溫度不重合，進而可以有效達到輕質(zhì)油不發(fā)生反應(yīng)，而僅一氧化碳和水蒸氣發(fā)生氧化還原反應(yīng)。
[0076]根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，通過大量實驗篩選，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，可以使含輕質(zhì)油水煤氣在250~380°C的條件下進行反應(yīng)。該溫度范圍不僅不低于水蒸氣露點溫度、輕質(zhì)油液化溫度以及催化劑起活溫度，可以有效避免水蒸氣和輕質(zhì)油冷凝成液態(tài)，同時還可以使得催化劑產(chǎn)生催化作用，進一步提高一氧化碳與水蒸氣的反應(yīng)效率，進而提高煤氣的純度。同時通過控制還原反應(yīng)在250~380°C下進行，還可以有效防止輕質(zhì)油中的苯和甲苯與水煤氣中其他組分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，進而提高制備得到的煤氣的純度。
[0077]廢熱鍋爐200，廢熱鍋爐200與變換爐100相連，用于對從變換爐內(nèi)排出變換后氣進行冷卻處理。根據(jù)本發(fā)明的實施例，廢熱鍋爐200可以包括依次相連的第一廢熱鍋爐210和第二廢熱鍋爐220。具體的，將上述變換爐內(nèi)排出的含有二氧化碳、氫氣、水蒸氣和氣態(tài)輕質(zhì)油的混合氣體反應(yīng)后的變換后氣依次經(jīng)過第一廢熱鍋爐和第二廢熱鍋爐進行第一冷卻處理，從而可以得到 水、輕質(zhì)油和二氧化碳、氫氣、水蒸氣以及氣態(tài)輕質(zhì)油的第一氣液混合物。
[0078]根據(jù)本發(fā)明的實施例，采用廢熱鍋爐對從變換爐排出的反應(yīng)后的混合氣體進行第一冷卻處理的冷媒并不受特別限制，根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，采用廢熱鍋爐對從變換爐排出的變換后氣進行第一冷卻處理的冷媒可以為廢熱鍋爐水。根據(jù)本發(fā)明的實施例，用于第一冷卻處理的廢熱鍋爐水的溫度并不受特別限制，根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，廢熱鍋爐水的溫度可以為120°C。由此，可以有效地對水蒸汽和輕質(zhì)油進行冷凝。
[0079]根據(jù)本發(fā)明的實施例，采用第一廢熱鍋爐和第二廢熱鍋爐對從變換爐排出的反應(yīng)后的混合氣體進行冷卻的的同時，又能實現(xiàn)對變換后氣所攜帶的熱量進行回收。由此可以進一步提高冷卻效率，進而提高水蒸氣和輕質(zhì)油的分離率，提高煤氣的純度。
[0080]氣液分離裝置300，氣液分離裝置300與廢熱鍋爐200相連，用于對所得氣液混合物進行氣液分離處理，從而可以得到含有水和液態(tài)輕質(zhì)油的液體混合物和含有二氧化碳、氫氣的煤氣。
[0081]根據(jù)本發(fā)明的實施例，氣液分離裝置300可以包括多級氣液分離組件，根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，多級氣液分離組件包括一級氣液分離組件、二級氣液分離組件、三級氣液分離組件。根據(jù)本發(fā)明的實施例，一級氣液分離組件可以包括第一氣液分離器310，二級氣液分離組件包括第一冷卻器320和第二氣液分離器330，三級氣液分離組件包括第二冷卻器340和第三氣液分離器350。[0082]根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，采用第一氣液分離器310對經(jīng)過第一冷卻處理后得到的第一氣液混合物進行第一氣液分離處理，以便得到含有水和液態(tài)輕質(zhì)油的第一液體混合物和含有二氧化碳、氫氣的第一煤氣。
[0083]根據(jù)本發(fā)明的實施例，采用第一冷卻器320對從第一分離器310中所得到的第一煤氣進行第二冷卻處理，以便得到水、輕質(zhì)油和二氧化碳、氫氣、水蒸氣以及氣態(tài)輕質(zhì)油的第二氣液混合物。根據(jù)本發(fā)明的實施例，在第一冷卻器320中進行第二冷卻處理采用的冷媒并不受特別限制，根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，第二冷卻處理采用的冷媒可以為脫鹽水。根據(jù)本發(fā)明的實施例，脫鹽水的溫度并不受特別限制，根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，用于第二冷卻處理的脫鹽水的溫度可以為40°C。由此，可以顯著提高第二冷卻效率，從而提高第一煤氣純度。
[0084]根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，采用第二氣液分離器330對第二氣液混合物進行第二氣液分離處理，以便得到含有水和液態(tài)輕質(zhì)油的第二液體混合物和含有二氧化碳、氫氣的
第二煤氣。
[0085]根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，采用第二冷卻器340對所得的第二煤氣進行第三冷卻處理，以便得到水、輕質(zhì)油和二氧化碳、氫氣、水蒸氣以及氣態(tài)輕質(zhì)油的第三氣液混合物。根據(jù)本發(fā)明的實施例，在第二冷卻器中進行第三冷卻處理的冷媒并不受特別限制，根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，進行第三冷卻處理的冷媒可以為循環(huán)水。根據(jù)本發(fā)明的實施例，循環(huán)水的溫度并不受特別限制，根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，循環(huán)水的溫度可以為32攝氏度。由此，可以對第二煤氣中殘余的水蒸氣和輕質(zhì)油進行充分冷凝，以便進一步提高第二煤氣的純度。
[0086]根據(jù)本發(fā)明 的具體實施例，采用第三氣液分離器350對所得第三氣液混合物進行第三氣液分離處理，以便得到含有水和液態(tài)輕質(zhì)油的第三液體混合物和含有二氧化碳、氫氣的第三煤氣。由此，可以對變換后氣中的水蒸氣和輕質(zhì)油進行充分冷凝，以便進一步提高煤氣的純度。
[0087]油水分離裝置400，油水分離裝置400與氣液分離裝置300相連，且適于對氣液分離裝置中300分離出的液體混合物進行油水分離。根據(jù)本發(fā)明的實施例，油水分離裝置400可以包括第一油水分離器410和第二油水分離器420，根據(jù)本發(fā)明的實施例，第一油水分離器410與第三氣液分離器350相連，以便對從第三氣液分離器350中排出的液體混合物進行分離。根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，第二油水分離器420與第一氣液分離器310和第二氣液分離器330相連，以便對從第一氣液分離器310和第二氣液分離器330中排出的液體混合物進行油水分離。由此可以得到單獨的水和輕質(zhì)油產(chǎn)品。
[0088]根據(jù)本發(fā)明的實施例，含輕質(zhì)油水煤氣變換系統(tǒng)進一步包括:
[0089]預(yù)熱器500:根據(jù)本發(fā)明的實施例，預(yù)熱器500具有水煤氣進口 501，水煤氣出口502，變換后氣進口 503和變換后氣出口 504，根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，水煤氣出口 502與變換爐的進氣口 101相連，變換后氣進口 503與變換爐的出氣口 102相連，變換后氣出口504與廢熱鍋爐的進氣口相連。具體地，由于水煤氣的變換是放熱反應(yīng)，因此，充分利用反應(yīng)后的混合氣體的熱量對反應(yīng)前的含輕質(zhì)油水煤氣進行預(yù)熱，使其達到250~380°C的反應(yīng)溫度，可以進一步提高含輕質(zhì)油水煤氣的變化效率。
[0090]氣提裝置600，氣體裝置600與第一油水分離器410相連，以便對從第一油水分離器410中分離得到的水中溶解的氨氣進行氣提處理。具體地，由于經(jīng)過第三冷卻處理后得到的水的溫度較低，其中的氨氣含量較高，因此對水中的氨氣進行分離，進而有效避免了微量組分的循環(huán)累計，提高了變換氣的純度，同時減少氨氣溶解水中了對設(shè)備造成腐蝕。
[0091]第四冷卻器700:第四冷卻器700與第一氣液分離器310、第二氣液分離器330以及第二油水分離器420相連，以便對從第一氣液分離器310和第二氣液分離器330中排出的液體混合物進行冷卻。根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，第四冷卻器中冷媒并不受特別限制，根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，可以采用循環(huán)水進行第四冷卻處理。根據(jù)本發(fā)明的實施例，用于第四冷卻處理的循環(huán)水的溫度可以為并不受特別限制，根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，用于第四冷卻處理的循環(huán)水的溫度可以為32°C，由此可以便于進一步隨水蒸氣和輕質(zhì)油的油水混合物進行油水分離。
[0092]下面參考具體實施例，對本發(fā)明進行描述，需要說明的是，這些實施例僅僅是描述性的，而不以任何方式限制本發(fā)明。
[0093]實施例
[0094]如圖4所示，含輕質(zhì)水煤氣變換系統(tǒng)包括:500-預(yù)熱器；100-變換爐；210_第一廢鍋；220_第二廢鍋；310_第一冷凝液分離器；320_脫鹽水冷卻器；330_第二冷凝液分離器；340_循環(huán)水冷卻器I ;350第三冷凝液分離器；410_第一油水分離器；420_第二油水分離器；700_循環(huán)水冷卻器2 ；600-汽提塔。
[0095]處理步驟:將10萬標方/小時干基粗煤氣(含輕質(zhì)水煤氣)通入預(yù)熱器-500中，并與變換爐-100出來的變換氣進行熱量交換，溫度升高至250°C左右，進入變換爐進行水煤氣變換反應(yīng)。出變換爐-100的變換氣經(jīng)過預(yù)熱器500溫度由380°C降溫至350°C。該變換氣先后進入第一廢鍋-210與第二廢鍋-220，在分別利用熱量副產(chǎn)2.5MPa、0.5MPa飽和蒸汽后，溫度降至160°C。此時氣相中的水與輕質(zhì)油部分冷凝為液態(tài)，進入第一冷凝分離器-310進行氣液相分離。氣相部分進入脫鹽水冷卻器-320繼續(xù)交換熱量，溫度降至80°C，此時氣相中的水與輕質(zhì)油部分冷`凝為液態(tài)，進入第二冷凝分離器-330進行氣液相分離。氣相部分進入循環(huán)水冷卻器1-340進行最后交換熱量，溫度降至40°C，在第三冷凝分離器-350進行氣液相分離后，氣相部分送往下游工序。
[0096]第一、第二冷凝液分離器中分離下來的液相組分混合后進入循環(huán)水冷卻器2-700冷卻至40°C后，進入第二油水分離器-420將水與輕質(zhì)油分離出來。第三冷凝液分離器中分離下來的液相組分進入第一油水分離器-410將水與輕質(zhì)油分離出來。
[0097]第一油水分離器-410分離出來的水中含有一定量的氨，送往汽提塔-600蒸汽氣提除氨。
[0098]采用上述裝置對含輕質(zhì)油水煤氣進行變換處理，無需消耗熱量，也無需注入過熱蒸汽，顯著降低處理成本。
[0099]對比例
[0100]將10萬標方/小時干基粗煤氣(含輕質(zhì)油水煤氣)采用傳統(tǒng)的變換工藝進行處理，采用出洗滌塔的含輕質(zhì)油水煤氣先經(jīng)冷卻，將其中的輕質(zhì)油冷凝下來，并分離出去，同時部分水蒸氣也被冷凝了下來，水煤氣變成了干氣。再經(jīng)復(fù)熱處理與過熱蒸汽送入變換爐進行氧化還原反應(yīng)。
[0101]采用上述傳統(tǒng)變換方法導(dǎo)致流程中設(shè)置了大量的換熱器，流程復(fù)雜投資高。處理上述流量的干基粗煤氣，每小時需要加過熱蒸汽27噸，因此消耗大量過熱水蒸汽，導(dǎo)致生產(chǎn)系統(tǒng)的綜合能耗較高。
[0102]在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點包含于本發(fā)明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結(jié)合。
[0103]盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下在本發(fā)明 的范圍內(nèi)可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。
【權(quán)利要求】
1.一種含輕質(zhì)油水煤氣變換方法，其特征在于，包括: (1)將所述含輕質(zhì)油水煤氣通入具有催化劑的變換爐內(nèi)并發(fā)生氧化還原反應(yīng)，以便得到含有二氧化碳、氫氣、水蒸氣和氣態(tài)輕質(zhì)油的混合氣體； (2)將所述混合氣體進行第一冷卻處理，以便得到水、輕質(zhì)油和二氧化碳、氫氣、水蒸氣以及氣態(tài)輕質(zhì)油的第一氣液混合物；以及 (3)將所述第一氣液混合物進行第一氣液分離，以便得到含有水和液態(tài)輕質(zhì)油的第一液體混合物和含有二氧化碳、氫氣的第一煤氣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述含輕質(zhì)油水煤氣變換方法，其特征在于，所述含輕質(zhì)油水煤氣中包含一氧化碳、氫氣、水蒸氣和氣態(tài)輕質(zhì)油。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述含輕質(zhì)油水煤氣變換方法，其特征在于，所述氧化還原反應(yīng)的溫度為250~380攝氏度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述含輕質(zhì)油水煤氣變換方法，其特征在于，進一步包括: (4)在步驟(1)中將所述含輕質(zhì)油水煤氣送入變換爐內(nèi)發(fā)生氧化還原反應(yīng)之前，利用所述混合氣體對所述含輕質(zhì)油水煤氣進行預(yù)熱。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述含輕質(zhì)油水煤氣變換方法，其特征在于，進一步包括: (5)將步驟(3)中得到的所述第一煤氣進行第二冷卻處理，以便得到水、輕質(zhì)油和二氧化碳、氫氣、水蒸氣以及氣態(tài)輕質(zhì)油的第二氣液混合物； (6)將所述第二氣液混合物進行第二氣液分離處理，以便得到含有水和液態(tài)輕質(zhì)油的第二液體混合物和含有二氧化碳、氫氣的第二煤氣。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述含輕質(zhì)油水煤氣變換方法，其特征在于，進一步包括: (7)將步驟(6)中得到的所述第二煤氣進行第三冷卻處理，以便得到水、輕質(zhì)油和二氧化碳、氫氣、水蒸氣以及氣態(tài)輕質(zhì)油的第三氣液混合物； (8)將所述第三氣液混合物進行第三氣液分離處理，以便得到含有水和液態(tài)輕質(zhì)油的第三液體混合物和含有二氧化碳、氫氣的第三煤氣。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述含輕質(zhì)油水煤氣變換方法，其特征在于，進一步包括: (9)將步驟(3)中得到的所述第一液體混合物和步驟(6)中得到的所述第二液體混合物進行第四冷卻處理； (10)將步驟(9)中經(jīng)過所述第四冷卻處理得到的混合物進行油水分離處理，以便得到水和液態(tài)輕質(zhì)油。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述含輕質(zhì)油水煤氣變換方法，其特征在于，進一步包括: (11)將步驟(8)中得到的所述第三液體混合物進行油水分離處理，以便得到水和液態(tài)輕質(zhì)油； (12)將步驟(11)中得到的所述水進行氣提處理，以便除去所述水中的氨氣。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述含輕質(zhì)油水煤氣變換方法，其特征在于，所述第一冷卻處理采用廢熱鍋爐進行以產(chǎn)生飽和蒸汽；所述第二冷卻處理采用脫鹽水進行冷卻；所述第三冷卻處理和第四冷卻處理分別采用循環(huán)水進行冷卻。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的含輕質(zhì)油水煤氣變換方法，其特征在于，用于所述第一冷卻處理的廢熱鍋爐水的溫度120°C;用于所述第二冷卻處理的脫鹽水的溫度為40°C;用于所述第三冷卻處理和第四冷卻處理的循環(huán)水的溫度為32°C。
11.一種含輕質(zhì)油水煤氣變換系統(tǒng)，其特征在于，包括: 變換爐，所述變換爐內(nèi)具有催化含輕質(zhì)油水煤氣進行氧化還原反應(yīng)的催化劑； 廢熱鍋爐，所述廢熱鍋爐與所述變換爐相連，以便對從所述變換爐內(nèi)排出的變換后氣進行冷卻； 氣液分離裝置，所述氣液分離裝置與所述廢熱鍋爐相連；以及油水分離裝置，所述油水分離裝置與所述氣液分離裝置相連，且用于對所述氣液分離裝置中分離出的液體混合物進行油水分離。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的含輕質(zhì)油水煤氣變換系統(tǒng)，其特征在于，進一步包括: 預(yù)熱器，所述預(yù)熱器具有水煤氣進口，水煤氣出口，變換后氣進口和變換后氣出口， 其中，所述水煤氣出口與所述變換爐的進氣口相連，所述變換后氣進口與所述變換爐的出氣口相連，所述變換后氣出口與所述廢熱鍋爐的進氣口相連。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的含輕質(zhì)油水煤氣變換系統(tǒng)，其特征在于，所述氣液分離裝置包括多級氣液分離組件，所述多級氣液分離組件包括一級氣液分離組件、二級氣液分離組件和三級氣液分離組件。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的含輕質(zhì)油水煤氣變換系統(tǒng)，其特征在于，所述一級氣液分離組件包括第一氣液分離器，所述二級氣液分離組件包括第一冷卻器和第二氣液分離器，所述三級氣液分離組件包括第二冷卻器和第三氣液分離器。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的含輕質(zhì)油水煤氣變換系統(tǒng)，其特征在于，所述油水分離裝置包括第一油水分離器和第二油水分離器，` 其中，所述第一油水分離器與所述第三氣液分離器相連，以便對從所述第三氣液分離器中排出的液體混合物進行油水分離， 所述第二油水分離器與所述第一氣液分離器和所述第二氣液分離器相連，以便對從所述第一氣液分離器和第二氣液分離器中排出的液體混合物進行油水分離。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的含輕質(zhì)油水煤氣變換系統(tǒng)，其特征在于，進一步包括: 氣提裝置，所述氣提裝置與所述第一油水分離器相連，以便對從所述第一油水分離器中分離得到的水中溶解的氨氣進行氣提處理。
17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的含輕質(zhì)油水煤氣變換系統(tǒng)，其特征在于，所述廢熱鍋爐包括依次相連的第一廢熱鍋爐和第二廢熱鍋爐。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的含輕質(zhì)油水煤氣變換系統(tǒng)，其特征在于，所述第一冷卻器為脫鹽水冷卻器，所述第二冷卻器為循環(huán)水冷卻器。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的含輕質(zhì)油水煤氣變換系統(tǒng)，其特征在于，進一步包括: 第四冷卻器，所述第四冷卻器與所述第一氣液分離器、第二氣液分離器以及所述第二油水分離器相連，以便對從所述第一氣液分離器和第二氣液分離器中排出的液體混合物進行冷卻。
【文檔編號】C01B3/16GK103771338SQ201410011007
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2014年1月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月9日
【發(fā)明者】周琦, 周懷祖, 楊守清, 李錕, 劉斌, 李東陽, 田高峰 申請人:上海鑫興化工科技有限公司