[發明專利]一種煤化工氣化黑水高溫閃蒸氣的綜合利用方法

有效

• 申請號: 201610890525.6
• 申請日: 2016-10-12
• 公開（公告）號: CN106587233B
• 公開（公告）日: 2019-02-19
• 發明（設計）人: 王文領;秦曉麗
• 申請（專利權）人: 王文領
• 主分類號: C02F1/06
• 分類號: C02F1/06;C02F1/04;C02F1/20;B01D53/00;B01D47/06;C02F103/18;F28C3/08
• 代理公司: 西安文盛專利代理有限公司 61100
• 代理人: 彭冬英

本發明涉及一種煤化工氣化洗滌黑水高溫閃蒸氣的綜合利用方法,高閃氣在組合凈化塔中先直接加熱部分灰水混合物至較高溫度，再將該灰水與除氧器排出的低溫灰水混合物混合，達到既定溫度后打入汽化洗滌塔回用；未冷凝高閃氣在塔上段凈化后，分別引入1#高閃氣冷凝器和2#高閃氣冷凝器制取二次蒸汽，分別用于原氨回收汽提塔汽提塔、濃鹽水蒸發系統，多余部分引入低壓蒸汽管網；部分高閃氣冷凝液引入氣化除氧器，其余冷凝液和未冷凝的高閃氣進入氨回收汽提塔汽提分離，氨氣側線抽出制取氨水，二氧化碳、硫化氫等其他氣體引入硫回收系統回收硫后，進入二氧化碳回收系統。最終，高閃氣獲得充分利用。

技術領域

本發明屬于煤化工、新能源化工、石油化工等化工領域的廢氣、廢水處理環節，具體涉及氣化洗滌黑水高溫閃蒸產生的含水蒸氣、氨氣、硫化氫、二氧化碳、一氧化碳、氫氣等組分的高溫閃蒸氣(簡稱高閃氣，下同)的熱能利用和有用組分回收方法。

背景技術

合成氨、焦炭、甲醇、乙醚、二甲醚等煤化工和新興能源企業在煤氣化和氣化氣的冷卻、洗滌過程中，形成了230-260℃的高溫氣化洗滌水，稱作氣化洗滌黑水，其中含有氨氣、二氧化碳、硫化氫、一氧化碳、氫氣、氮氣、氬氣、氧氣等氣體組分，以及碳酸鈣、碳酸鎂、碳酸鈉、硅酸鈣、硅酸鋁、硅酸鈉等無機鹽類。這股黑水不能直接排放，必須降溫至40℃左右進行絮凝、沉淀、澄清處理，其中的上清液，稱作灰水，重新返回氣化系統循環利用，沉淀下來的灰泥作為固廢進一步處理。由于黑水溫度較高，如采用循環冷卻水加以冷卻，將消耗大量的冷量，并且黑水的高溫熱能白白浪費掉了。目前，企業一般是通過高溫黑水閃蒸罐，閃蒸出170-184℃的高閃氣，按質量百分比，其中水蒸氣占98-98.6％，二氧化碳占0.88-1.25％，氨氣占0.03-0.43％，一氧化碳占0.45-0.64％，硫化氫占0.006-0.009％，其他氣體共占0.0065-0.0093％，同時高閃氣中會溶解3-6％的液態水。由于液態水的存在，會溶解部分無機鹽類，在通過灰水換熱器利用高閃氣的熱量時，其中的水蒸氣發生冷凝和溫降，進而使液態水中的無機鹽在灰水換熱器殼程的管道和閥門處析出結晶，其中的硅酸鈣、碳酸鈣、碳酸鎂會形成結垢，以至于影響灰水換熱器的換熱效果，臥式管殼式灰水換熱器情況尤其如此；由于換熱效果不好，冷凝效果下降，高閃氣中水蒸氣冷凝量越來越少，就難以充分利用其熱能，許多廠家迫于無奈，只好將其直接放空，既損失了熱能，又嚴重污染了環境，還浪費了氨氣、硫、二氧化碳等資源。同時，企業在用高閃氣通過灰水換熱器加熱灰水時，由于灰水中上述碳酸鈣、碳酸鎂、硅酸鈣、硅酸鋁等無機鹽幾乎處于飽和狀態，溫度上升時，非常易于在灰水換熱管內壁結晶析出，形成結垢，并且愈結愈多，甚至將換熱管堵死；而由于硅酸鈣的存在，結下來的垢用一般的強酸強堿均難以溶解，非常難以清除，使得企業不得不經常更換灰水換熱器，嚴重影響著生產系統正常運行和經濟效益。另一方面，煤化工企業為了充分利用氣化過程中的熱量，在原工藝設計中，利用高溫高壓氣化黑水在1MPa左右的壓力下減壓閃蒸后，產生180℃左右的高閃氣，與氣化除氧器排出的120℃左右的灰水混合物，在灰水加熱器中間接換熱，灰水被加熱到179℃左右，進入氣化洗滌塔利用；大部分高閃氣冷凝下來，溫度約178℃，進入除氧器用于加熱低溫灰水，未冷凝的高閃氣溫度約178℃，引入汽提塔作為汽提熱源之一。實際運行中，由于氣化除氧器排出的灰水混合物進入灰水換熱器后，在換熱器管壁形成結垢，甚至形成堵塞，多數甲醇企業實際運行情況來看，灰水經過換熱器后，溫度僅僅上升10℃左右。灰水溫度加熱不上去，致使進入洗滌塔的灰水溫度偏低，導致氣化氣、變換爐溫度降低，廢鍋產氣量減少。變換爐溫度降低，可能導致變換后氣體組分變化，最終可能影響產品品質和收率。由于換熱效率下降，高閃氣僅僅冷凝20％左右，剩余80％面臨排空問題，但由于高閃汽中含有較多一氧化碳、二氧化碳、氫氣、硫化氫，嚴格來講不允許排空，于是不少企業用增加循環冷卻水的方式，通過E1302冷卻器將高閃氣大部分冷凝下來，排入除氧器，剩余部分進入2002汽提塔，但這浪費了高閃汽絕大部分的高溫水蒸氣熱能，又加大了循環水耗量，導致企業生產成本上升，效益下降。為此高閃氣綜合利用問題非常迫切。但同時，企業變換工段廢熱鍋爐負荷往往已滿，如灰水加熱溫度上升，廢鍋系統將無法承受。因此，如能在現有變換負荷下，解決高閃汽利用和灰水換熱器結垢問題，并可以預留出未來廢鍋產能提升時的溫度空間，將是解決問題的關鍵所在。為此，積極探索新的處理方法和處理裝置，將氣化灰水換熱器結垢的問題徹底解決，在滿足國家環保標準的前提下，對高閃氣、灰水實現資源綜合利用和節約能源的目標，成為上述企業和科研機構的重要和急切的任務。