[发明专利]一种煤化工气化黑水高温闪蒸气的综合利用方法

说明书

本发明涉及一种煤化工气化洗涤黑水高温闪蒸气的综合利用方法,高闪气在组合净化塔中先直接加热部分灰水混合物至较高温度，再将该灰水与除氧器排出的低温灰水混合物混合，达到既定温度后打入汽化洗涤塔回用；未冷凝高闪气在塔上段净化后，分别引入1#高闪气冷凝器和2#高闪气冷凝器制取二次蒸汽，分别用于原氨回收汽提塔汽提塔、浓盐水蒸发系统，多余部分引入低压蒸汽管网；部分高闪气冷凝液引入气化除氧器，其余冷凝液和未冷凝的高闪气进入氨回收汽提塔汽提分离，氨气侧线抽出制取氨水，二氧化碳、硫化氢等其他气体引入硫回收系统回收硫后，进入二氧化碳回收系统。最终，高闪气获得充分利用。

技术领域

本发明属于煤化工、新能源化工、石油化工等化工领域的废气、废水处理环节，具体涉及气化洗涤黑水高温闪蒸产生的含水蒸气、氨气、硫化氢、二氧化碳、一氧化碳、氢气等组分的高温闪蒸气(简称高闪气，下同)的热能利用和有用组分回收方法。

背景技术

合成氨、焦炭、甲醇、乙醚、二甲醚等煤化工和新兴能源企业在煤气化和气化气的冷却、洗涤过程中，形成了230-260℃的高温气化洗涤水，称作气化洗涤黑水，其中含有氨气、二氧化碳、硫化氢、一氧化碳、氢气、氮气、氩气、氧气等气体组分，以及碳酸钙、碳酸镁、碳酸钠、硅酸钙、硅酸铝、硅酸钠等无机盐类。这股黑水不能直接排放，必须降温至40℃左右进行絮凝、沉淀、澄清处理，其中的上清液，称作灰水，重新返回气化系统循环利用，沉淀下来的灰泥作为固废进一步处理。由于黑水温度较高，如采用循环冷却水加以冷却，将消耗大量的冷量，并且黑水的高温热能白白浪费掉了。目前，企业一般是通过高温黑水闪蒸罐，闪蒸出170-184℃的高闪气，按质量百分比，其中水蒸气占98-98.6％，二氧化碳占0.88-1.25％，氨气占0.03-0.43％，一氧化碳占0.45-0.64％，硫化氢占0.006-0.009％，其他气体共占0.0065-0.0093％，同时高闪气中会溶解3-6％的液态水。由于液态水的存在，会溶解部分无机盐类，在通过灰水换热器利用高闪气的热量时，其中的水蒸气发生冷凝和温降，进而使液态水中的无机盐在灰水换热器壳程的管道和阀门处析出结晶，其中的硅酸钙、碳酸钙、碳酸镁会形成结垢，以至于影响灰水换热器的换热效果，卧式管壳式灰水换热器情况尤其如此；由于换热效果不好，冷凝效果下降，高闪气中水蒸气冷凝量越来越少，就难以充分利用其热能，许多厂家迫于无奈，只好将其直接放空，既损失了热能，又严重污染了环境，还浪费了氨气、硫、二氧化碳等资源。同时，企业在用高闪气通过灰水换热器加热灰水时，由于灰水中上述碳酸钙、碳酸镁、硅酸钙、硅酸铝等无机盐几乎处于饱和状态，温度上升时，非常易于在灰水换热管内壁结晶析出，形成结垢，并且愈结愈多，甚至将换热管堵死；而由于硅酸钙的存在，结下来的垢用一般的强酸强碱均难以溶解，非常难以清除，使得企业不得不经常更换灰水换热器，严重影响着生产系统正常运行和经济效益。另一方面，煤化工企业为了充分利用气化过程中的热量，在原工艺设计中，利用高温高压气化黑水在1MPa左右的压力下减压闪蒸后，产生180℃左右的高闪气，与气化除氧器排出的120℃左右的灰水混合物，在灰水加热器中间接换热，灰水被加热到179℃左右，进入气化洗涤塔利用；大部分高闪气冷凝下来，温度约178℃，进入除氧器用于加热低温灰水，未冷凝的高闪气温度约178℃，引入汽提塔作为汽提热源之一。实际运行中，由于气化除氧器排出的灰水混合物进入灰水换热器后，在换热器管壁形成结垢，甚至形成堵塞，多数甲醇企业实际运行情况来看，灰水经过换热器后，温度仅仅上升10℃左右。灰水温度加热不上去，致使进入洗涤塔的灰水温度偏低，导致气化气、变换炉温度降低，废锅产气量减少。变换炉温度降低，可能导致变换后气体组分变化，最终可能影响产品品质和收率。由于换热效率下降，高闪气仅仅冷凝20％左右，剩余80％面临排空问题，但由于高闪汽中含有较多一氧化碳、二氧化碳、氢气、硫化氢，严格来讲不允许排空，于是不少企业用增加循环冷却水的方式，通过E1302冷却器将高闪气大部分冷凝下来，排入除氧器，剩余部分进入2002汽提塔，但这浪费了高闪汽绝大部分的高温水蒸气热能，又加大了循环水耗量，导致企业生产成本上升，效益下降。为此高闪气综合利用问题非常迫切。但同时，企业变换工段废热锅炉负荷往往已满，如灰水加热温度上升，废锅系统将无法承受。因此，如能在现有变换负荷下，解决高闪汽利用和灰水换热器结垢问题，并可以预留出未来废锅产能提升时的温度空间，将是解决问题的关键所在。为此，积极探索新的处理方法和处理装置，将气化灰水换热器结垢的问题彻底解决，在满足国家环保标准的前提下，对高闪气、灰水实现资源综合利用和节约能源的目标，成为上述企业和科研机构的重要和急切的任务。