本實用新型涉及制取合成氨/甲醇工藝技術領域，尤其是涉及一種合成氨或甲醇系統(tǒng)。

背景技術：

目前，現(xiàn)有技術的合成氨系統(tǒng)和制取甲醇系統(tǒng)中的工藝流程基本相同，合成過程通常為：氣化→粗脫硫→壓縮機→變換→精脫硫→壓縮機→脫碳→壓縮機→合成→最終產(chǎn)品。其中，通過氣化裝置中的氣化反應爐進行氣化反應，氣化反應爐中參與氣化反應的氣化劑中包括水蒸汽，因此在氣化反應過程中需要向氣化反應爐內(nèi)通入大量水蒸汽，水蒸汽的消耗量較大。此外，氣化反應爐生產(chǎn)出來的煤氣溫度較高，需要進行降溫后才能輸送至下一工藝流程，在現(xiàn)有技術中是使用冷水激冷洗滌的方式為煤氣降溫，從而造成熱利用效率低。此外，現(xiàn)有氣化裝置多為常壓間歇式，需要使用壓縮設備壓縮到較高壓力才能滿足合成需求，煤氣壓縮耗電非常大。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提供一種合成氨或甲醇系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術中存在的合成氨系統(tǒng)中熱量利用率低，水蒸汽用量較多，耗電量較大的技術問題。

本實用新型提供的合成氨或甲醇系統(tǒng)，包括：依次相連的制氧系統(tǒng)、氣化系統(tǒng)、變換系統(tǒng)、脫硫系統(tǒng)、壓縮系統(tǒng)、脫碳系統(tǒng)和合成系統(tǒng)；

所述制氧系統(tǒng)為深冷空分制氧設備或者變壓吸附制氧設備；

所述氣化系統(tǒng)包括用于加壓1.51MPa～4.0MPa連續(xù)氣化的氣化反應爐，所述氣化反應爐的爐壁為半夾套結(jié)構，包括夾套部和耐火部，所述夾套部的內(nèi)腔與所述氣化反應爐的底部連通，以將水蒸汽通入所述氣化反應爐內(nèi)；

所述氣化系統(tǒng)還包括洗滌飽和塔，所述洗滌飽和塔的底部設置有出水口，所述洗滌飽和塔的出水口通過輸水管路與水輪機相連。

較佳地，所述變換系統(tǒng)包括氣水分離罐、設備電爐、熱交換器、變換爐、中壓蒸汽廢鍋、低變爐、低壓蒸汽廢鍋、鍋爐水預熱器、脫鹽水預熱器和水分離器；其中，

所述氣水分離罐和所述氣化系統(tǒng)連接，所述氣水分離罐分別與所述設備電爐和所述熱交換器連接，所述設備電爐和所述熱交換器均與所述變換爐連接，所述變換爐與所述中壓蒸汽廢鍋連接，所述中壓蒸汽廢鍋與所述熱交換器連接，所述熱交換器與所述低變爐連接，所述低變爐與所述低壓蒸汽廢鍋連接，所述低壓蒸汽廢鍋與所述鍋爐水預熱器連接，所述鍋爐水預熱器與所述脫鹽水預熱器連接，所述脫鹽水預熱器與所述水分離器連接，所述水分離器與脫硫系統(tǒng)連接。

可選地，所述脫碳系統(tǒng)包括至少兩臺脫碳塔。

優(yōu)選地，所述脫硫系統(tǒng)包括：冷卻塔，所述冷卻塔連接有脫硫塔，所述脫硫塔連接有清洗塔，所述脫硫塔與貧液槽和富液槽相連，所述貧液槽和所述富液槽均與脫硫再生槽相連，所述脫硫再生槽與硫泡沫槽相連，所述硫泡沫槽與壓濾機相連，所述壓濾機與熔硫釜相連。

進一步地，所述脫硫塔的數(shù)量為多個，各所述脫硫塔串聯(lián)或者并聯(lián)連接。

優(yōu)選地，所述深冷空分制氧機包括液氧泵和液氮泵。

較佳地，所述氣化系統(tǒng)還包括旋風分離器和與所述旋風分離器相連的灰水處理系統(tǒng)，所述灰水處理系統(tǒng)包括沉降槽、灰水槽、除氧水槽和含塵焦油槽，所述沉降槽分別與所述旋風分離器、所述含塵焦油槽和所述灰水槽相連，所述灰水槽與所述除氧水槽相連。

進一步地，所述水輪機的排水口與所述灰水處理系統(tǒng)相連。

優(yōu)選地，所述灰水槽與回水泵相連，所述除氧水槽與除氧水泵相連。

相對于現(xiàn)有技術，本實用新型所述的合成氨或甲醇系統(tǒng)具有以下優(yōu)勢：

本實用新型所述的合成氨或甲醇系統(tǒng)中，氣化系統(tǒng)采用煤或者焦炭為原料，氣化劑為氧氣+水蒸汽，還可以是富氧+水蒸汽、氧氣+水蒸汽+CO₂、富氧+水蒸汽+CO₂、氧氣+CO₂或者富氧+CO₂。氧氣由制氧系統(tǒng)提供，原料與氣化劑在氣化系統(tǒng)的氣化反應爐內(nèi)進行氣化反應生成煤氣，在反應過程中，氣化反應爐內(nèi)溫度較高，因此在夾套部的內(nèi)腔中通入冷卻水，冷卻水在使得爐壁降溫的同時，水蒸發(fā)為水蒸汽，水蒸汽經(jīng)由氣化反應爐底部進入氣化反應爐內(nèi)部，進入氣化反應爐內(nèi)的水蒸汽的溫度低于氣化反應爐的內(nèi)部溫度，因此，可以起到對于氣化反應爐的底部區(qū)域降溫的作用。

當使用的氣化劑中包含水蒸汽時，夾套部中產(chǎn)生的水蒸汽可預熱后進入氣化反應爐，作為氣化劑的成分之一參與氣化反應。

當使用的氣化劑中不包含水蒸汽時，夾套部產(chǎn)生的水蒸汽可用于預熱氣化劑。氣化系統(tǒng)將煤氣送入變換系統(tǒng)，變換系統(tǒng)變換后的氣體送入脫硫系統(tǒng)進行脫硫，脫硫系統(tǒng)進行脫硫處理后將脫硫變換氣體送入壓縮系統(tǒng)，經(jīng)過壓縮加壓后的氣體送入脫碳系統(tǒng)，脫碳系統(tǒng)將氣體進行脫碳操作后經(jīng)加壓后進入合成系統(tǒng)以生產(chǎn)合成氨(或者甲醇)。

在反應的過程中，夾套部中的冷卻水在對爐壁進行冷卻、保護爐壁的同時副產(chǎn)水蒸汽，由于本氣化反應爐使用的氣化劑中包含水蒸汽，因此，夾套部中的水蒸汽能夠經(jīng)由氣化反應爐的氣化劑入口進入氣化反應爐內(nèi)，從而減少了外界通入的水蒸汽的量。綜上，與現(xiàn)有技術中的合成氨系統(tǒng)或者制取甲醇的系統(tǒng)相比，本實用新型提供的合成氨或甲醇系統(tǒng)利用氣化反應產(chǎn)生的熱量副產(chǎn)水蒸汽，并在將水蒸汽通入氣化反應爐中作為氣化劑的一部分參與反應時提高了熱量的利用率，且減少了外界水蒸汽的通入量。

進一步地，當氣化劑為CO₂+氧氣或者CO₂+富氧，水蒸汽不作為氣化劑時，能進一步的降低原料煤、和蒸汽的消耗，甚至不消耗蒸汽。從而使得煤氣中水蒸汽含量極少，因煤氣洗滌冷卻而產(chǎn)生的廢水基本消除，煤氣中的組分更適合作為燃料氣使用。

此外，由于氣化系統(tǒng)中的洗滌飽和塔與水輪機相連，因此洗滌飽和塔中排出的灰水進入水輪機用于發(fā)電，從而提高廢水利用率。

此外，由于與現(xiàn)有技術中常壓狀態(tài)運行的氣化裝置相比，本實用新型提供的合成氨或甲醇系統(tǒng)中的氣化系統(tǒng)提高了運行壓力，提高了壓縮系統(tǒng)的進氣壓力，從而降低了壓縮氣體所需消耗的電能。

本實用新型的另一目的在于提出另一種合成氨或甲醇系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術中存在的合成氨或者制取甲醇的系統(tǒng)中熱量利用率低，水蒸汽用量較多、耗電量較多的技術問題。

為達到上述目的，本實用新型的技術方案是這樣實現(xiàn)的：

一種合成氨或甲醇系統(tǒng)，包括：依次相連的制氧系統(tǒng)、氣化系統(tǒng)、變換系統(tǒng)、脫硫系統(tǒng)、壓縮系統(tǒng)、脫碳系統(tǒng)和合成系統(tǒng)；

所述制氧系統(tǒng)為深冷空分制氧設備或者變壓吸附制氧設備；

所述氣化系統(tǒng)包括用于加壓1.51MPa～4.0MPa連續(xù)氣化的氣化反應爐，所述氣化反應爐的爐壁為全夾套結(jié)構，所述全夾套結(jié)構內(nèi)設置有冷卻水腔室，所述冷卻水腔室與所述氣化反應爐的底部連通，以將水蒸汽通入所述氣化反應爐內(nèi)；

所述氣化系統(tǒng)還包括洗滌飽和塔，所述洗滌飽和塔的底部設置有出水口，所述洗滌飽和塔的出水口通過輸水管路與水輪機相連。

相對于現(xiàn)有技術，本實用新型所述的合成氨或甲醇系統(tǒng)具有以下優(yōu)勢：

本實用新型所述的合成氨或甲醇系統(tǒng)中，氣化系統(tǒng)采用煤或者焦炭為原料，氣化劑為氧氣+水蒸汽，還可以是富氧+水蒸汽、氧氣+水蒸汽+CO₂、富氧+水蒸汽+CO₂、氧氣+CO₂或者富氧+CO₂。氧氣由制氧系統(tǒng)提供，原料與氣化劑在氣化系統(tǒng)的氣化反應爐內(nèi)進行氣化反應生成煤氣，在反應過程中，氣化反應爐內(nèi)溫度較高，因此在全夾套結(jié)構的冷卻水腔室中通入冷卻水，冷卻水在使得爐壁降溫的同時，水蒸發(fā)為水蒸汽，水蒸汽經(jīng)由氣化反應爐底部進入氣化反應爐內(nèi)部，進入氣化反應爐內(nèi)的水蒸汽可以用于降低氣化反應爐內(nèi)部的溫度。

當氣化反應使用的氣化劑中包含有水蒸汽的時候，冷卻水腔室中產(chǎn)生的水蒸汽作為氣化劑的成分之一參與氣化反應。氣化系統(tǒng)將煤氣送入變換系統(tǒng)，變換系統(tǒng)變換后的氣體送入脫硫系統(tǒng)進行脫硫，脫硫系統(tǒng)進行脫硫處理后將脫硫變換氣體送入脫碳系統(tǒng)，脫碳系統(tǒng)將氣體進行脫碳操作后經(jīng)加壓后進入合成系統(tǒng)以生產(chǎn)合成氨(或甲醇)。

在反應的過程中，全夾套結(jié)構中的冷卻水在對爐壁進行冷卻、保護爐壁的同時副產(chǎn)水蒸汽，由于本氣化反應爐使用的氣化劑中包含水蒸汽，因此，全夾套結(jié)構中的水蒸汽能夠進入氣化反應爐內(nèi)，從而減少了外界通入的水蒸汽的量。當使用的氣化劑中不包含水蒸汽，僅為CO₂+氧氣或者CO₂+富氧時，夾套部產(chǎn)生的水蒸汽可用于預熱氣化劑，水蒸汽不作為氣化劑，能進一步的降低原料煤、和蒸汽的消耗，甚至不消耗蒸汽。從而使得煤氣中水蒸汽含量極少，因煤氣洗滌冷卻而產(chǎn)生的廢水基本消除，煤氣中的組分更適合作為燃料氣使用。綜上，與現(xiàn)有技術中的合成氨系統(tǒng)或者制取甲醇系統(tǒng)相比，本實用新型提供的合成氨或甲醇系統(tǒng)利用氣化反應產(chǎn)生的熱量副產(chǎn)水蒸汽，并在將水蒸汽通入氣化反應爐中作為氣化劑的一部分參與反應時提高了熱量的利用率，且減少了外界水蒸汽的通入量。

進一步地，當氣化劑使用CO₂+氧氣或者CO₂+富氧時，除了節(jié)省蒸汽用量外，還能消除氣化系統(tǒng)中廢水的產(chǎn)生。

此外，由于氣化系統(tǒng)中的洗滌飽和塔與水輪機相連，因此洗滌飽和塔中排出的灰水進入水輪機用于發(fā)電，從而提高廢水利用率。

此外，由于與現(xiàn)有技術中常壓狀態(tài)運行的氣化裝置相比，本實用新型提供的合成氨或甲醇系統(tǒng)中的氣化系統(tǒng)提高了運行壓力，提高了壓縮系統(tǒng)的進氣壓力，從而降低了壓縮氣體所需消耗的電能。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型具體實施方式或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對具體實施方式或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本實用新型的一些實施方式，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本實用新型實施例提供的合成氨或甲醇系統(tǒng)使用的氣化劑中包含水蒸汽時的工藝流程示意圖；

圖2為本實用新型實施例提供的合成氨或甲醇系統(tǒng)使用的氣化劑包含CO₂時的工藝流程示意圖；

圖3為本實用新型實施例提供的合成氨或甲醇系統(tǒng)中氣化系統(tǒng)的工藝流程示意圖；

圖4為本實用新型實施例提供的合成氨或甲醇系統(tǒng)中變換系統(tǒng)的工藝流程示意圖；

圖5為本實用新型實施例提供的合成氨或甲醇系統(tǒng)中脫硫系統(tǒng)的工藝流程示意圖。

圖中：100-制氧系統(tǒng)；200-氣化系統(tǒng)；300-變換系統(tǒng)；400-脫硫系統(tǒng)；500-壓縮系統(tǒng)；600-脫碳系統(tǒng)；700-合成系統(tǒng)；201-氣化反應爐；202-旋風分離器；203-煤氣廢鍋；204-洗滌飽和塔；205-閃蒸罐；206-沉降槽；207-灰水槽；208-除氧水槽；209-含塵焦油槽；210-水輪機；304-氣水分離罐；305-熱交換器；306-設備電爐；307-一段變換部；308-二段變換部；309-中壓蒸汽廢鍋；310-低變爐；311-低壓蒸汽廢鍋；312-鍋爐水預熱器；313-脫鹽水預熱器；314-水分離器；401-冷卻塔；402-脫硫塔；403-清洗塔；404-脫硫再生槽；405-富液槽；406-貧液槽；407-硫泡沫槽；408-壓濾機；409-熔硫釜。

具體實施方式

下面將結(jié)合附圖對本實用新型的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。

在本實用新型的描述中，需要說明的是，術語“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。此外，術語“第一”、“第二”、“第三”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

在本實用新型的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，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。對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本實用新型中的具體含義。

實施例一

如圖1-5所示，本實用新型實施例提供的合成氨或甲醇系統(tǒng)，包括：依次相連的制氧系統(tǒng)100、氣化系統(tǒng)200、變換系統(tǒng)300、脫硫系統(tǒng)400、壓縮系統(tǒng)500、脫碳系統(tǒng)600和合成系統(tǒng)700；制氧系統(tǒng)100為深空控制制氧設備或者變壓吸附制氧設備；氣化系統(tǒng)200包括用于加壓1.51MPa～4.0MPa連續(xù)氣化的氣化反應爐201，氣化反應爐201的爐壁為半夾套結(jié)構，包括夾套部和耐火部，夾套部的內(nèi)腔通過汽包與氣化反應爐201底部連通。夾套部位于氣化反應爐201的下部區(qū)域，氣化反應爐201的上部區(qū)域為由耐火材料制成的耐火部，耐火部內(nèi)設置有隔熱襯里。夾套部內(nèi)壁采用碳鋼+不銹鋼復合鋼板或者碳鋼+不銹鋼堆焊，且夾套部具有吸收熱膨脹量消除熱應力變形能力，耐火部向火面為耐磨澆注料或者重質(zhì)耐火料襯里。氣化反應爐201的下部區(qū)域設置有環(huán)形管，汽包通過蒸汽主管與環(huán)形管連接，環(huán)形管設置有多個蒸汽入口，汽包內(nèi)的水蒸汽經(jīng)由環(huán)形管的蒸汽入口進入氣化反應爐201內(nèi)部。

氣化系統(tǒng)200還包括除塵分離裝置、煤氣廢鍋203、洗滌飽和塔204和灰水處理系統(tǒng)，洗滌飽和塔204底部的出水口通過輸水管路與水輪機210相連。除塵分離裝置與氣化反應爐201相連，除塵分離裝置包括一個或多個旋風分離器202，當旋風分離器202的數(shù)量為多個，多個旋風分離器202串聯(lián)連接，位于兩端的旋風分離器202分別與氣化反應爐201和煤氣廢鍋203連接。煤氣廢鍋203與洗滌飽和塔204相連，除塵分離器、煤氣廢鍋203和洗滌飽和塔204均與灰水處理系統(tǒng)相連，水輪機210設置于洗滌飽和塔204與灰水處理系統(tǒng)之間；灰水處理系統(tǒng)包括沉降槽206、灰水槽207、除氧水槽208和含塵焦油槽209，沉降槽206分別與旋風分離器202、煤氣廢鍋203相連，含塵焦油槽209和沉降槽206底部相連，灰水槽207與沉降槽206上部相連，灰水槽207與除氧水槽208相連，具體地，旋風分離器202的底部連接有灰鎖斗，灰鎖斗與沉降槽206相連；灰水槽207與回水泵相連，除氧水槽208與除氧水泵相連。

與現(xiàn)有技術中使用的常壓間歇式固定床氣化系統(tǒng)200相比，本實用新型實施例提供的合成氨或甲醇系統(tǒng)中，氣化系統(tǒng)200包括氣化反應爐201，在使用過程中，在氣化反應爐201中進行加壓1.51MPa～4.0MPa連續(xù)氣化，也就是說，將現(xiàn)有的常壓間歇式固定床氣化改為加壓1.51MPa～4.0MPa連續(xù)氣化的氣化系統(tǒng)200，生產(chǎn)水汽比(煤氣中蒸汽與干氣的比值)0.6～0.8的半水煤氣，通過變換系統(tǒng)300進行變換反應改變煤氣中一氧化碳、二氧化碳和氫氣組成比例，使其達到設定氫氮比(干氣中氮氣和氮氣比值)，在制取合成氨時該設定氫氮比為氨合成所需的氫氮比，在制取甲醇時該氫氮比為甲醇合成所需氫碳比,再經(jīng)過脫硫系統(tǒng)400進行脫硫、壓縮系統(tǒng)500進行加壓、以及脫碳系統(tǒng)600進行脫碳處理，最終由壓縮系統(tǒng)500加壓進入合成系統(tǒng)700生產(chǎn)合成氨(或者甲醇)。

本實用新型實施例的合成氨或甲醇系統(tǒng)中，氣化系統(tǒng)200采用煤或者焦炭為原料，氣化劑為氧氣+水蒸汽，還可以是富氧+水蒸汽、氧氣+水蒸汽+CO₂、富氧+水蒸汽+CO₂、氧氣+CO₂或者富氧+CO₂，氧氣由制氧系統(tǒng)100提供，原料與氣化劑在氣化系統(tǒng)200的氣化反應爐201內(nèi)進行氣化反應生成煤氣，在反應過程中，氣化反應爐201內(nèi)溫度較高，因此在夾套結(jié)構的內(nèi)腔中通入冷卻水，冷卻水在使得爐壁降溫的同時，水蒸發(fā)為水蒸汽，水蒸汽進入氣化反應爐201內(nèi)部，進入氣化反應爐201內(nèi)的水蒸汽的溫度低于氣化反應爐201的內(nèi)部溫度，因此，可以起到對于氣化反應爐201的底部區(qū)域降溫的作用。

當使用的氣化劑中包含水蒸汽時，夾套部和或煤氣廢鍋203中產(chǎn)生的水蒸汽可進入氣化反應爐201，作為氣化劑的成分之一參與氣化反應。

進一步地，當使用的氣化劑中不包含水蒸汽(CO2+氧氣或者CO2+富氧)時，夾套部中產(chǎn)的蒸汽送到煤氣廢鍋203中過熱，過熱之后的水蒸汽用于加熱氣化劑，氣化劑加熱后進入氣化反應爐201中參與氣化反應。水蒸汽不作為氣化劑，能進一步的降低原料煤、和蒸汽的消耗，甚至不消耗蒸汽。從而使得煤氣中水蒸汽含量極少，因煤氣洗滌冷卻而產(chǎn)生的廢水基本消除，煤氣中的組分更適合作為燃料氣使用。

氣化系統(tǒng)200將煤氣送入變換系統(tǒng)300，變換系統(tǒng)300變換后的氣體送入脫硫系統(tǒng)400進行脫硫，脫硫系統(tǒng)400進行脫硫處理后將脫硫變換氣體送入脫碳系統(tǒng)600，脫碳系統(tǒng)600將氣體進行脫碳操作后經(jīng)加壓后進入合成系統(tǒng)700以生產(chǎn)合成氨(或者甲醇)。當使用的氣化劑中不包含水蒸汽時，夾套部和或煤氣廢鍋203中產(chǎn)生的水蒸汽還可用于預熱氣化劑。

在反應的過程中，夾套部中的冷卻水在對爐壁進行冷卻、保護爐壁的同時副產(chǎn)水蒸汽，當本氣化反應爐201使用的氣化劑中包含水蒸汽，夾套部和或煤氣廢鍋203中的水蒸汽能夠經(jīng)由氣化反應爐201的氣化劑入口進入氣化反應爐201內(nèi)，從而減少了外界通入的水蒸汽的量。綜上，與現(xiàn)有技術中的合成氨系統(tǒng)相比，本實用新型實施例提供的合成氨或甲醇系統(tǒng)利用氣化反應產(chǎn)生的熱量副產(chǎn)水蒸汽，并在將水蒸汽通入氣化反應爐201中作為氣化劑的一部分時提高了熱量的利用率，且減少了外界水蒸汽的通入量。當使用的氣化劑中包含CO₂時，使煤氣中的C元素來源除了原料煤以外，還有氣化劑中的CO₂。使得單位原料產(chǎn)氣量得到提高。且因為氣化劑中沒有水蒸汽的存在，因此反應器內(nèi)反應生成的氫氣量大大減少，從而煤氣中的甲烷含量也能實現(xiàn)大幅度下降，從而降低了煤氣中含有的甲烷對于最終產(chǎn)量的影響。

此外，由于氣化系統(tǒng)200中的洗滌飽和塔204與水輪機210相連，因此洗滌飽和塔204中排出的灰水進入水輪機210用于發(fā)電，從而提高廢水利用率。

進一步地，與現(xiàn)有技術中的合成氨系統(tǒng)相比，氣化系統(tǒng)200與變換系統(tǒng)300之間無需連接壓縮機，因此現(xiàn)有技術中的壓縮機就可以通過改造來實現(xiàn)利舊使用，由于在本實施例提供的合成氨系統(tǒng)的氣化系統(tǒng)200送出的煤氣壓力最高能達到4.0MPa，能夠達到現(xiàn)有壓縮機的四級氣缸的出口壓力，所以改造后，壓縮機第一、二、三、四級氣缸不再使用，因此，需要對現(xiàn)有壓縮機的做如下改造：第一、二、三級氣缸原本均為低壓級氣缸，第四級氣缸原本為中壓級氣缸，將現(xiàn)有的壓縮機第一、二、三、四級氣缸進行改造，使其改造為中壓級氣缸或者高壓級氣缸。使得改造后的壓縮機中，中壓級氣缸和高壓級氣缸均為三缸形式，即三缸五級氣缸、三缸六級氣缸和雙缸六級氣缸。如此一來，可以大大提高壓縮機的打氣能力，在氣體總量不變的情況下，能夠減少壓縮機運行臺數(shù)，從而節(jié)省大量的耗電量。改造后，將不再使用的壓縮機可繼續(xù)利舊改造他用。

本實施例中，變換系統(tǒng)300包括氣水分離罐304，氣水分離罐304和氣化系統(tǒng)200連接，氣水分離罐304分別與設備電爐306和熱交換器305連接，設備電爐306和熱交換器305均與變換爐連接，熱交換器305與低變爐310連接，低變爐310與低壓蒸汽廢鍋311連接，低壓蒸汽廢鍋311與鍋爐水預熱器312連接，鍋爐水預熱器312與脫鹽水預熱器313連接，脫鹽水預熱器313與水分離器314連接，水分離器314與脫硫系統(tǒng)400連接。具體地，變換爐包括一段變換部307和二段變換部308，一段變換部307和二段部分別與中壓蒸汽廢鍋309的進氣端和出氣端連通。中壓蒸汽廢鍋309將一段變換部307輸出的煤氣中的熱量帶走，且中壓蒸汽廢鍋309與二段變換部308相連，以調(diào)節(jié)煤氣進入二段變換部308的溫度，同時，中壓蒸汽廢鍋309副產(chǎn)中壓飽和蒸汽。低壓蒸汽廢鍋311用于對低變爐310輸出的煤氣進行降溫，同時副產(chǎn)低壓蒸汽。

本實施例中，脫碳系統(tǒng)600可為碳丙方式脫碳或者變壓吸附方式脫碳。由于與現(xiàn)有技術中的合成氨系統(tǒng)相比，本實施例中的合成氨系統(tǒng)中，從變換系統(tǒng)300輸送出的變換氣中二氧化碳的量有大量增加。此外，由于采用了氧氣作為氣化系統(tǒng)200的氣化劑，煤氣中沒有合成氨所需的氮氣，因此在脫碳系統(tǒng)600中設置有加壓氮氣加入口。因此，本實施例中的脫碳系統(tǒng)600與現(xiàn)有技術中的脫碳系統(tǒng)600相比有如下區(qū)別：脫碳塔的數(shù)量為多個(至少兩個)，采用串聯(lián)或者并聯(lián)方式設置，增加脫碳系統(tǒng)600的脫碳處理能力；在脫碳系統(tǒng)600入口處增加加壓氮氣加入口，加壓氮氣來自于制氧系統(tǒng)100。加入氮氣后使用作氨合成的煤氣中氫氮比(氫氣與氮氣體積比)達到要求比例。

本實施例中，脫硫系統(tǒng)400包括：冷卻塔401，冷卻塔401連接有脫硫塔，脫硫塔連接有清洗塔403，脫硫塔與貧液槽406和富液槽405相連，貧液槽406和富液槽405均與脫硫再生槽404相連，脫硫再生槽404與硫泡沫槽407相連，硫泡沫槽407與壓濾機408相連，壓濾機408與熔硫釜409相連。進一步地，脫硫塔的數(shù)量為一個或多個，當脫硫塔402數(shù)量為多個時，各脫硫塔402串聯(lián)或者并聯(lián)連接。

在使用本實施例提供的固定床加壓氣化裝置的過程中，使用煤或者焦炭為原料，氣化劑為氧氣+水蒸汽，還可以是富氧+水蒸汽、氧氣+水蒸汽+CO₂、富氧+水蒸汽+CO₂、氧氣+CO₂或者富氧+CO₂。氣化劑經(jīng)過預熱混合后由氣化反應爐201的氣化劑入口進入爐內(nèi)，原料自氣化反應爐201的頂部進料口進入爐內(nèi)，氣體自下而上通過氣化反應爐201內(nèi)的灰層、氧化層、第一還原層、第二還原層、干餾層和干燥層；氣化劑經(jīng)由灰層吸收顯熱升高，經(jīng)氧化層煤(或者焦炭)與氧氣發(fā)生燃燒反應生成CO₂，氣\固物料溫度迅速升高達1100～1200℃，之后上升氣流進入第一還原層和第二還原層，煤(或焦炭)與高溫氣體發(fā)生煤氣化反應：C+CO₂→2CO、C+H₂0→CO+H₂，此氣化反應為吸熱反應，上升氣流溫度下降到850～900℃再次進入干餾層和干燥層，在此層上升氣流與進爐冷原料煤(或焦炭)接觸進行熱交換，氣流最后溫度下降到500～550℃，從氣化反應爐201的氣體出口導出；冷煤(或焦炭)在干餾層和干燥層中受熱升溫以及在氣體作用下，將存于煤(或焦炭)中的揮發(fā)份和水分溢出進入上升氣流隨出口煤氣帶走。

入爐煤(或焦炭)按一定比例粒度，貯于原料倉，按照一定計量進入變壓鎖斗，按時間順序控制加入給料罐和氣化反應爐201中，與上升氣流逆向移動，由上而下通過干燥層、干餾層、第二還原層、第一還原層、氧化層和灰層，此時入爐煤(或焦炭)已經(jīng)燃燒及氣化反應變成灰渣，灰渣再經(jīng)過排渣口排入到排渣鎖斗，灰渣從排渣鎖斗的排渣閥外排。

氣化反應爐201生產(chǎn)的煤氣進入旋風分離器202分離除塵后進入煤氣廢鍋203。來自裝置外的鍋爐給水(軟水)進入廢熱鍋爐換熱列管換熱產(chǎn)生蒸汽通過汽包蒸汽出口引出后進入上部的蒸汽過熱器換熱列管，將飽和蒸汽過熱后引至氣化反應爐201中供氣化自用。煤氣經(jīng)過換熱降溫后在煤氣廢鍋203下部再進行一次除塵分離，之后引出煤氣廢鍋203，溫度下降至180～230℃送入到洗滌飽和塔204。

煤氣由洗滌飽和塔204底部進氣口經(jīng)塔內(nèi)設置的垂直塔盤與塔頂下來的洗滌水逆流接觸，煤氣經(jīng)水洗滌降溫、傳熱傳質(zhì)，煤氣中塵和雜質(zhì)得到進一步洗滌清除，同時煤氣中水蒸汽達到飽和，送入到下一工序。

洗滌飽和塔204、旋風分離器202、煤氣廢鍋203底部排出高含灰黑水經(jīng)過閃蒸罐205，灰水溫度下降到100℃以下后送入沉降槽206，水中細灰匯集與沉降槽206底部送入到含塵焦油槽209，再通過泵壓外送。沉降槽206頂部溢流出來的清液送入到灰水槽207，再經(jīng)由灰水槽207的灰水泵送回系統(tǒng)循環(huán)使用。

與現(xiàn)有技術中的合成氨系統(tǒng)相比，由于本實施例中的合成氨或甲醇系統(tǒng)中，氣化系統(tǒng)200實現(xiàn)連續(xù)氣化操作運行，因此，應用同種型號、同等尺寸的氣化反應爐201時，本實施例提供的合成氨系統(tǒng)中的氣化系統(tǒng)200產(chǎn)氣量能提高2倍以上，氣化效率得到大大的提高；因為氣化效率得到大大的提高，同等生產(chǎn)規(guī)模下，需要的操作人員數(shù)量也大大減少，節(jié)約了大量人員成本；此外，氣化系統(tǒng)200實現(xiàn)連續(xù)氣化操作運行，僅在氣化系統(tǒng)200開、停的時候?qū)Σ缓细駳怏w進行排放，不合格氣體排放頻率低，便于處理。此外，氣化系統(tǒng)200因為實現(xiàn)了連續(xù)性操作，從而取消了氣柜，節(jié)省了大量的占地空間，取消了氣柜這一重大危險源系統(tǒng)，管理難度也大大降低。

氣化系統(tǒng)200產(chǎn)生的煤氣不再使用液體水來激冷，而是采用廢鍋回收預熱，副產(chǎn)高品味的中壓過熱蒸汽，熱利用效率大大提高；

氣化系統(tǒng)200不使用空氣作為氣化劑，流程簡化，動力設備大大減少。大功率的空氣鼓風機、循環(huán)水泵等設備均無需使用，從而降低電耗。在氣化過程中，當氣化劑中包含CO₂時，脫碳系統(tǒng)600中產(chǎn)生的CO₂經(jīng)由CO₂輸送管路送入混合器，與其他氣化劑所需氣體混合預熱后通入氣化反應爐201內(nèi)，從而減少外界通入的CO₂量。

變換系統(tǒng)300產(chǎn)生的高氨氮廢水全部能送到氣化系統(tǒng)200使用，無需進行進一步凈化處理，從而節(jié)省了污水處理成本。

在氣化系統(tǒng)200中的灰水處理系統(tǒng)使得氣化系統(tǒng)200中排出的廢水實現(xiàn)循環(huán)重復利用，只有少量清灰水外排使水系統(tǒng)中離子得以保持在一個安全的平衡范圍之內(nèi)。經(jīng)過閃蒸罐205處理之后的廢水，其中氨氮大大降低，使得外排的清灰水處理方便，處理難度降低。

隨著氣化系統(tǒng)200操作壓力的提高，煤氣中甲烷的含量也提高。甲烷熱值大約9400Kcal/Nm³，熱電鍋爐動力煤熱值約5500Kcal/kg，1Nm³甲烷＝1.71kg動力煤。把甲烷送入到蒸汽鍋爐中，能替代大量的動力煤，從而節(jié)省大量的運行成本。

實施例二

本實用新型實施例二提供了另一種合成氨或甲醇系統(tǒng)，包括：依次相連的制氧系統(tǒng)100、氣化系統(tǒng)200、變換系統(tǒng)300、脫硫系統(tǒng)400、壓縮系統(tǒng)500、脫碳系統(tǒng)600和合成系統(tǒng)700；制氧系統(tǒng)100為深冷空分制氧設備或者變壓吸附制氧設備；氣化系統(tǒng)200包括用于加壓1.51MPa～4.0MPa連續(xù)氣化的氣化反應爐201，氣化反應爐201的爐壁為全夾套結(jié)構，全夾套結(jié)構內(nèi)設置有冷卻水腔室，冷卻水腔室與氣化反應爐201連通；氣化系統(tǒng)200還包括洗滌飽和塔204，洗滌飽和塔204的底部設置有出水口，洗滌飽和塔204的出水口通過輸水管路與水輪機210相連。

本實用新型實施例的合成氨或甲醇系統(tǒng)中，氣化系統(tǒng)200采用煤或者焦炭為原料，氣化劑為氧氣+水蒸汽，還可以是富氧+水蒸汽、氧氣+水蒸汽+CO₂、富氧+水蒸汽+CO₂、氧氣+CO₂或者富氧+CO₂，氧氣由制氧系統(tǒng)100提供，原料與氣化劑在氣化系統(tǒng)200的氣化反應爐201內(nèi)進行氣化反應生成煤氣，在反應過程中，氣化反應爐201內(nèi)溫度較高，因此在冷卻水腔室中通入冷卻水，冷卻水在使得爐壁降溫的同時，水蒸發(fā)為水蒸汽，水蒸汽經(jīng)由氣化反應爐201底部進入氣化反應爐201內(nèi)部，進入氣化反應爐201內(nèi)的水蒸汽的溫度低于氣化反應爐201的內(nèi)部溫度，因此，可以起到對于氣化反應爐201的底部區(qū)域降溫的作用。此外，進入氣化反應爐201的水蒸汽與廢渣接觸，從在降低廢渣的溫度的同時還可提高廢渣的濕度，從而減輕在排渣過程中出現(xiàn)的揚塵揚灰現(xiàn)象。

當使用的氣化劑中包含水蒸汽時，冷卻水腔室中產(chǎn)生的水蒸汽可預熱后進入氣化反應爐201，作為氣化劑的成分之一參與氣化反應。氣化系統(tǒng)200將煤氣送入變換系統(tǒng)300，變換系統(tǒng)300變換后的氣體送入脫硫系統(tǒng)400進行脫硫，脫硫系統(tǒng)400進行脫硫處理后將脫硫變換氣體送入壓縮系統(tǒng)500，加壓后送入脫碳系統(tǒng)600，脫碳系統(tǒng)600將氣體進行脫碳操作后經(jīng)加壓后進入合成系統(tǒng)700以生產(chǎn)合成氨(或者甲醇)。

在反應的過程中，全夾套結(jié)構中的冷卻水在對爐壁進行冷卻、保護爐壁的同時副產(chǎn)水蒸汽，由于本氣化反應爐201使用的氣化劑中包含水蒸汽，因此，全夾套結(jié)構中的水蒸汽能夠經(jīng)由氣化反應爐201的氣化劑入口進入氣化反應爐201內(nèi)，從而減少了外界通入的水蒸汽的量。當使用的氣化劑中不包含水蒸汽，僅為CO₂+氧氣或者CO₂+富氧時，夾套部產(chǎn)生的水蒸汽可用于預熱氣化劑，水蒸汽不作為氣化劑，能進一步的降低原料煤、和蒸汽的消耗，甚至不消耗蒸汽。從而使得煤氣中水蒸汽含量極少，因煤氣洗滌冷卻而產(chǎn)生的廢水基本消除，煤氣中的組分更適合作為燃料氣使用。綜上，與現(xiàn)有技術中的合成氨系統(tǒng)或者制取甲醇系統(tǒng)相比，本實用新型實施例提供的合成氨或甲醇系統(tǒng)利用氣化反應產(chǎn)生的熱量副產(chǎn)水蒸汽，并在將水蒸汽通入氣化反應爐201中作為氣化劑的一部分時提高了熱量的利用率，且減少了外界水蒸汽的通入量。

此外，由于氣化系統(tǒng)200中的洗滌飽和塔204與水輪機210相連，因此洗滌飽和塔204中排出的灰水進入水輪機210用于發(fā)電，從而提高廢水利用率。

最后應說明的是：以上各實施例僅用以說明本實用新型的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本實用新型進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質(zhì)脫離本實用新型各實施例技術方案的范圍。