[發明專利]一種煤化工控溫變換聯產電能系統及方法

在審

• 申請號: 201910578825.4
• 申請日: 2019-06-28
• 公開（公告）號: CN110240948A
• 公開（公告）日: 2019-09-17
• 發明（設計）人: 蘭榮亮;謝東升;馬炯;王靚;汪根寶
• 申請（專利權）人: 中石化南京工程有限公司;中石化煉化工程（集團）股份有限公司
• 主分類號: C10K1/00
• 分類號: C10K1/00;C10K1/02;C10K1/04;C10K3/00;F01K27/02
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司 32218
• 代理人: 韓正玉;徐冬濤

本發明屬于煤化工裝置工藝優化和余熱回收利用技術領域，具體涉及一種煤化工控溫變換聯產電能系統及方法。本發明提出在煤化工生產中引入余熱發電技術的設計理念，通過在一氧化碳變換工藝中串聯發電機組優化和搭建工藝流程，在滿足生產工藝和保證CO轉化率要求的同時，有效回收利用一氧化碳變換過程余熱聯產電能，具有能量集成效果好、余熱利用效率高、經濟效益顯著等特點。

技術領域

本發明屬于煤化工裝置工藝節能優化和工廠廢熱回收利用技術領域，涉及一種煤化工 控溫變換聯產電能系統及方法，是余熱發電技術在化工生產裝置的工業化應用。

背景技術

為了加強工廠節能技術的應用，優化工藝技術路線，合理配置資源、采用高效節能設 備，推動產業升級和發展方式轉變，具有十分重要的意義。余熱發電技術具有節約能源、改善環境，增加電力供應等綜合效益，符合國家可持續發展戰略。

在煤化工生產中，通常來自上游煤氣化裝置的粗合成氣中CO的含量較多，甚至高達 65％以上，因此需要通過變換催化反應將CO與水反應轉化成CO₂和H₂，對工藝氣體組分進行調節，獲得滿足下游裝置需求的氣體組成。一氧化碳變換反應屬于強放熱反應，是一個熱力學控制的過程。目前，一氧化碳控溫變換技術可以避免高一氧化碳時反應器易飛溫問題，具有操控簡便，流程短、系統阻力小、露點腐蝕少等優勢，可以滿足了各位煤化工 裝置的匹配需求，近些年備受關注并取得一些良好工程業績。然而，CO變換過程的大量 反應熱回收是通過設置多臺換熱器，副產中低壓蒸汽、預熱鍋爐給水、加熱脫鹽水和循環 水冷卻等方式來實現。通常副產的大多數蒸汽品位低、能量利用率低，產生的大量多余蒸 汽往往直接放空排放，造成能源的極大浪費。

發明內容

本發明的目的在針對現有技術存在的不足之處，而提供一種煤化工控溫變換聯產電能 工藝裝置及方法。結合工廠余熱回收利用技術，優化和搭建工藝流程，提出在煤化工生產 工藝裝置中，通過引入發電機組用于回收利用變換反應熱，滿足工藝生產要求的同時獲得 電能，并具有能量集成效果好、節能降耗顯著、余熱利用效率高等特點。

本發明的目的可以通過以下技術方案實現：

一種煤化工控溫變換聯產電能系統，該裝置包括第一氣液分離器、第二氣液分離器、 第三氣液分離器和第四氣液分離器；

粗合成氣的輸出管道與第一氣液分離器相連，所述第一氣液分離器頂部的輸出端通過 第一發生器與第二氣液分離器的輸入端相連，第二氣液分離器頂部的輸出端通過粗煤氣預 熱器與脫毒槽的輸入端相連；

所述脫毒槽底部的輸出端與變換爐頂部的輸入端相連，所述變換爐底部的輸出端通過 粗煤氣預熱器與第二發生器相連，所述第二發生器的輸出端與第三氣液分離器相連，所述 第三氣液分離器頂部的輸出端通過水冷器與第四氣液分離器相連，所述第四氣液分離器頂 部的輸出端與送去界外。

本發明技術方案中：所述的第一發生器與第一發電機組匹配相連；所述的變換爐與第 二發電機組匹配相連；所述的第二發生器與第三發電機組匹配相連。

本發明技術方案中：所述的變換爐為內置換熱管束的控溫反應器.

本發明技術方案中：所述的第一、第二和第三發電機組為卡琳娜循環(KalinaCycle)或 朗肯循環(Rankine Cycle)。

一種上述的系統實現煤化工控溫變換聯產電能的方法，該方法包括以下步驟：

1)粗合成氣進入第一氣液分離器后，經過第一發生器驅動第一發電機組獲得電能， 被降溫后進入第二氣液分離器進行汽液分離；

2)經第二氣液分離器分離后得到的氣相經過粗煤氣預熱器加熱升溫后進入脫毒槽除 去灰塵和雜質后進入變換爐進行一氧化碳變換反應，放出的反應熱用于驅動第二發電機組 獲得電能；