一种煤炭气化产物的洗涤回收一体化系统的制作方法

本发明涉及煤炭气化产物洗涤回收，具体为一种煤炭气化产物的洗涤回收一体化系统。

背景技术：

1、我国煤炭资源储量丰富，固定床固态排渣气化是煤炭清洁转化、制备合成气的主流工艺路线，广泛应用于煤制氢、合成氨、煤制烯烃等现代煤化工领域。原煤送入气化炉后，在高温高压与气化剂协同作用下发生热解、氧化、还原反应，生成以一氧化碳、氢气为主要有效组分的粗煤气，即煤炭气化产物；产物中同步夹带超细飞灰、炭黑粉尘、重质焦油、轻质油等固液杂质，同时溶解氨、硫化氢、酚类等可溶性污染物，针对沙尔湖等高氯原料煤，洗涤废水中还会富集高浓度氯离子，若粗煤气未经充分净化直接送入下游合成气变换单元，粉尘、焦油极易黏附堵塞换热设备与变换催化剂床层，造成催化剂失活、设备磨损腐蚀，因此粗煤气必须配套多级湿法洗涤净化工序。

2、目前行业常规湿法洗涤工艺普遍采用敞开式水循环架构，运行过程需持续外购补给大量新鲜洗涤水，水资源采购成本与排污处置费用居高不下；同时洗涤产出的酚氨废水水量大、内部酚氨与盐离子浓度偏低，资源化回收前需配套冗长的浓缩预处理工序，还需建设处理规模超千吨的生化污水处理系统，设备土建投资、药剂消耗与蒸汽运行能耗均处于较高水平；且常规酚氨回收工艺仅能提取酚氨组分，无法脱除废水中的氯离子，高氯煤工况下管道与塔器腐蚀问题突出，仅能通过升级高防腐材质缓解，无氯盐副产品收益；此外主洗涤单元出口的高温饱和合成气携带大量显热与潜热，传统工艺设置余热回收结构不合理，气化炉需持续外购大量蒸汽作为气化剂，装置整体综合能耗偏高，多炉粗煤气集中汇流洗涤的模式还易造成粉尘、焦油负荷集中堆积，堵塞洗涤塔填料与变换催化剂，缩短装置连续稳定运行周期。

技术实现思路

1、（一）解决的技术问题

2、针对现有传统煤炭气化产物洗涤设备水耗高、酚氨废水量大、废水溶质富集难度高、高氯原料煤氯离子腐蚀、合成气余热浪费、集中洗涤易堵塞催化剂的工况缺陷，本发明提供一种煤炭气化产物的洗涤回收一体化系统，依托完整密闭水循环管路、分级洗涤、废水三相分离、余热回收、洗涤水高度浓缩、酚氨同步脱氯硬件结构，大幅降低整套装置设备、药剂、能耗、运维综合成本。

3、（二）技术方案

4、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种煤炭气化产物的洗涤回收一体化系统，包括：

5、雾化冷却及文丘里洗涤单元，包含文丘里洗涤区，所述文丘里洗涤区外接两路独立洗涤液供给管路；

6、气液旋风分离单元，为旋风分离器，其进气端与雾化冷却及文丘里洗涤单元出口管路相连通；

7、回收单元，包含至少两台互为切换备用的废水罐以及循环洗涤液缓冲罐，所述废水罐的进料端与气液旋风分离单元液相出液端管路连通；

8、主洗涤单元，为立式独立洗涤塔，内置三级洗涤系统，其进气口与气液旋风分离单元气相出口管路连通；

9、废热锅炉单元，包括管壳式余热换热器，其进气端与主洗涤单元合成气出口管路连通，其冷凝水出口连接至系统外部装置，不返回该系统洗涤循环；

10、合成气变换单元，与废热锅炉单元的合成气出口管路连通；

11、酚氨回收脱氯单元，与回收单元的浓缩废液出口管路连通，其产出的洁净冷凝水通过管路回流对接至主洗涤单元。

12、优选的，所述废水罐内部沿竖直方向自上而下依次形成轻质油相腔体、洗涤液腔体、焦油渣腔体三层静置分层空间，所有废水罐的洗涤液腔体共同连通循环洗涤液缓冲罐。

13、优选的，所述主洗涤单元为立式独立洗涤塔，其内部由下至上分区设置鼓泡洗涤区、二级喷淋洗涤区；鼓泡洗涤区底部设置洗涤液外送管路连通文丘里洗涤区，二级喷淋洗涤区配设两路独立补水支管，两路支管分别对接废热锅炉单元、合成气变换单元的冷凝水集水管路。

14、优选的，所述文丘里洗涤区为三段一体式结构，沿气流方向依次设有渐缩段、喉部流通段、渐扩段，喉部流通段为窄径节流通道，构成高速气液混合腔体，文丘里洗涤区配置两路并联供液硬管第一供液管引自主洗涤单元鼓泡洗涤区，第二供液管引自循环洗涤液缓冲罐；两路管路汇合后接入文丘里喷淋分配总管。

15、优选的，所述酚氨回收脱氯单元由蒸馏塔、三效蒸发结晶设备串联组成；蒸馏塔塔顶冷凝水汇流管路回接主洗涤单元，三效蒸发结晶设备配套固体氯盐出料仓。

16、优选的，所述气液旋风分离单元为旋风分离器；单台气化炉匹配一套独立的雾化冷却及文丘里洗涤单元与一台旋风分离器，多台旋风分离器气相出口汇管后统一接入主洗涤单元。

17、优选的，系统还包括中油产品罐和焦油产品罐，全部废水罐轻质油相腔体的溢流管路汇总接入中油产品罐，全部废水罐焦油渣腔体的排渣管路汇总接入焦油产品罐。

18、优选的，每台废水罐设置两条独立出料管路，分别为中层洗涤液回用管路、浓缩废液外送管路，两条管路均装配流量调节阀；罐内分层清水按照质量比2:1分流，2/3水量输送至循环洗涤液缓冲罐，剩余1/3水量输送至酚氨回收脱氯单元。

19、优选的，所述合成气变换单元、酚氨回收脱氯单元产生的洁净冷凝水全部接入主洗涤单元的补水管道；所述换热冷凝单元的冷凝水输出至系统外部装置利用；系统整体形成无外源新鲜水补给的闭路水循环结构。

20、一种煤炭气化产物洗涤回收方法，采用上述方案所述的煤炭气化产物的洗涤回收一体化系统处理粗煤气，包括以下步骤：

21、s1、文丘里预洗涤降温：将360℃、4.8mpa高温粗煤气送入文丘里洗涤区，以65m/s喉口气速、5l/m3液气比喷淋295.6t/h混合洗涤液，粗煤气降温至220.8℃饱和状态，过程洗涤水蒸发量104t/h；

22、s2、旋风气液分离：单炉配套旋风分离器独立处理对应预洗涤后的含液粗煤气，分离后粗煤气粉尘、焦油、酚、氯离子综合脱除率不低于90%，分离介质分为洗涤粗气、高压洗涤尘液两股；

23、s3、洗涤塔两级深度净化：洗涤粗气送入立式独立洗涤塔，依次经鼓泡洗涤区液相冲刷、二级喷淋洗涤区雾化净化，鼓泡洗涤区持续向文丘里输送164t/h循环洗涤液；

24、s4、余热回收冷凝：饱和湿合成气通入管壳式余热换热器，副产0.5～1.0mpa低压蒸汽430t/h，同步冷凝回收18t/h洁净冷凝水，冷凝水输出至系统外部装置利用；

25、s5、合成气变换产冷凝水：降温后的合成气送入合成气变换单元发生催化变换反应，反应生成水蒸气经冷凝得到146t/h洁净水，全部回流至主洗涤塔作为喷淋补水；

26、s6、废水罐气浮分层分流：洗涤尘液交替送入两台切换废水罐，完成调ph、投加絮凝剂、污氮气气浮静置分层；罐内分层清水按照质量比2:1分流，132t/h清水输送回文丘里洗涤区循环，60t/h浓缩废液输送至酚氨回收脱氯单元，系统整体洗涤污水浓缩倍率稳定为3.2倍；

27、s7、酚氨回收与脱氯结晶：60t/h浓缩废液送入蒸馏塔精馏回收酚、氨有价组分，蒸馏产生的水汽冷凝后回流洗涤系统；蒸馏残液送入三效蒸发结晶设备，析出固体工业氯盐副产品。

28、（三）有益效果

29、与现有技术相比，本发明提供了一种煤炭气化产物的洗涤回收一体化系统，具备以下有益效果：

30、1、该煤炭气化产物的洗涤回收一体化系统，构建了全流程闭路水循环体系：高温煤炭气化产物经文丘里洗涤区洗涤净化，洗涤后气液分离，液相送入废水罐处理后大部分循环回文丘里复用；气相经主洗涤塔深度净化后，通过废热锅炉单元回收冷凝水外送至外部系统进行利用，不返回本系统，减少该系统废水处理量，变换单元反应生成的水蒸气冷凝后全部回流主洗涤塔，酚氨回收单元蒸馏产生的冷凝水也回流洗涤系统。整套系统大幅削减新鲜水补给，节水效果显著，无需持续补充大量新鲜洗涤水，降低水资源采购成本。

31、2、该煤炭气化产物的洗涤回收一体化系统，实现洗涤废水高度浓缩，大幅降低处理成本：一方面，文丘里喷雾洗涤系统利用粗煤气显热蒸发大量洗涤水；另一方面，独立的换热冷凝单元（废锅）产生的冷凝水独立外送、不混入煤气洗涤污水系统，从源头避免了大量洁净冷凝水进入洗涤循环稀释废水。通过上述双重措施，系统仅需处理洗涤工序自身产生的浓缩污水，浓缩倍率稳定达3.2倍，外排至酚氨回收单元的废水量仅60t/h，远低于传统工艺700t/h级的处理规模。废水溶质浓度大幅提升后，高浓缩废水的焦油回收、酚氨回收、氯离子脱除、废水处理等子系统规模均大幅降低，仅通过蒸馏工序即可直接分离提取酚氨资源，无需增设废水浓缩预处理设备，简化了酚氨回收工艺流程，有效削减废水处理能耗、药剂与设备运维成本，且无需配套庞大的生化污水处理系统，占地面积与投资大幅降低。

32、3、该煤炭气化产物的洗涤回收一体化系统，针对性解决高氯煤腐蚀与环保排放问题：酚氨回收单元配套蒸发结晶脱氯工艺，可将废水中的氯离子以氯盐形式分离回收，副产工业盐产品，从根源上解决高氯煤洗涤废水对系统设备的腐蚀问题；末端废水近零排放，环保风险与处理压力显著降低。

33、4、该煤炭气化产物的洗涤回收一体化系统，同步实现余热回收利用：主洗涤塔出口的饱和湿合成气经废热锅炉单元降温，可副产0.5-1.0mpa低压蒸汽，回用至气化炉系统，提升能量综合利用率，降低装置整体能耗。

34、5、该煤炭气化产物的洗涤回收一体化系统，采用双废水罐切换运行模式，两罐互为备用，单罐收集满后切入静置处理工序，可精准调控ph值与絮凝剂投加量，配合污氮气气浮实现油、水、渣高效分离，系统运行连续稳定，检修维护便捷，适配多台气化炉并联的大规模生产工况。

35、6、该煤炭气化产物的洗涤回收一体化系统，通过将传统废热锅炉与洗涤塔分开布置，废锅独立设置于主洗涤塔后，配合文丘里洗涤效率的提升与主洗涤塔三级洗涤设计，煤气洗涤干净，同时系统结构简洁清晰、设备独立布置，便于各单元独立检修维护，适配多台气化炉并联的大规模生产工况。