固定床气化系统和固定床气化方法与流程

本发明属于固定床气化，具体涉及固定床气化系统和固定床气化方法。

背景技术：

1、固定床气化炉是以块状原料进料的气化炉，固定床气化炉中块状原料从上部进入，与从下部进入的气化剂逆流接触并反应，生成粗产品气和剩余不反应的灰渣。粗产品气一般从固定床气化炉的上部流出，由于未经过气化炉下部的高温段，原料热分解产生的油、酚、氨等物质留在粗产品气中，此外粗产品气中还携带有粉尘等固体颗粒物。工业上一般采用水激冷的方式，对粗产品气进行洗涤降温，粗产品气中的油、酚、氨和粉尘被水捕捉下来，形成的废水需要逐级脱油、回收酚、回收氨之后才能达到生化水处理的要求，因而废水处理难度大、成本高。

技术实现思路

1、本发明的第一个目的在于提供一种固定床气化系统，该系统能够对含碳原料进行气化，并对所产粗产品气进行分离提纯，至少解决现有技术问题中的其中一种问题，降低废水的产生量。

2、本发明的第二个目的在于提供一种固定床气化方法，该固定床气化方法利用前述固定床气化系统对含碳原料进行气化，并对所产粗产品气进行分离提纯，至少解决现有技术问题中的其中一种问题，降低废水的产生量。

3、为实现本发明的第一个目的，采用以下的技术方案：

4、一种固定床气化系统，包括通过管线依次相连接的固定床气化炉、洗涤器和油洗塔；其中，

5、所述固定床气化炉包括位于顶部的含碳原料入口、位于下部的气化剂入口、位于上部的粗产品气出口和位于底部的灰渣出口，且其气化剂入口连通至所述固定床气化炉内的炉芯，用于分别通过其含碳原料入口和其气化剂入口通入含碳原料和气化剂以发生化学反应，并自其灰渣出口排出灰渣，自其粗产品气出口输出包含ch4、co、co2、h2和水蒸气并携带油、酚、氨和粉尘的粗产品气；

6、所述洗涤器设置有粗产品气入口、第一洗油入口和油气混合物出口，且其粗产品气入口连接至所述固定床气化炉的粗产品气出口，用于自其粗产品气入口输入来自所述固定床气化炉的粗产品气，自其第一洗油入口通入液态洗油以对通入的粗产品气进行激冷洗涤而脱除其中的部分粉尘和油，自其油气混合物出口输出油气混合物；

7、所述油洗塔包括位于下部的油气混合物入口、位于上部的第二洗油入口、位于顶部的气体出口和位于底部的含尘油出口，且其油气混合物入口连接至所述洗涤器的油气混合物出口，用于自其油气混合物入口通入来自所述洗涤器的油气混合物，自其第二洗油入口通入液态洗油以对通入的油气混合物进行激冷洗涤后进行气液分离，自其含尘油出口输出包含粉尘、油和酚的含尘油，自其气体出口输出包含ch4、co、co2和h2并携带氨和水蒸气的气体作为产品气。

8、优选地，所述固定床气化系统还包括第一油冷却器，所述油洗塔还包括位于下部的油出口，所述第一油冷却器的进口端连接至所述油洗塔的油出口、出口端连接至所述油洗塔的洗油入口和/或所述洗涤器的第一洗油入口，用于对来自所述油洗塔的油进行冷却后作为液体洗油返回至所述油洗塔和/或所述洗涤器内循环利用。

9、优选地，所述油洗塔有多个且依次顺序连接；且相邻的两个所述油洗塔中，后塔的油气混合物入口连接至前塔的气体出口，后塔的含尘油出口设置有第二油冷却器，所述第二油冷却器的出口分别连接至第1个所述油洗塔至最后1个所述油洗塔的第二洗油入口以及所述洗涤器的第一洗油入口中的至少一个，用于对后塔中含尘油出口输出的物料进行返送以循环利用；和/或，

10、所述油洗塔的内部自上至下依次分隔为顺序连接的多层塔。

11、优选地，所述固定床气化系统还包括第一分离单元；所述第一分离单元包括减压阀，闪蒸罐，油缓冲槽，离心机给料泵、离心机、油加压泵、第三油冷却器和闪蒸气洗涤器；其中，

12、所述减压阀的进口连接至所述油洗塔的含尘油出口，出口分别连接至所述闪蒸罐和所述油缓冲槽的进口，用于对来自所述油洗塔的含尘油降压后通入所述闪蒸罐和所述油缓冲槽；

13、所述闪蒸罐包括位于顶部的气相出口和位于底部的排液口，用于对通入的含尘油进行闪蒸分离，并自其排气口输出包含不凝气和油蒸汽的闪蒸气，自其排液口排出包含粉尘和油的闪蒸液；

14、所述闪蒸气洗涤器包括位于下部的闪蒸气进口、洗油入口位于上部的第四洗油入口、位于顶部的不凝气出口和位于底部一侧的液相出口，且其闪蒸气进口连接至所述闪蒸罐的排气口，其洗油入口用于通入液态洗油以对来自所述闪蒸罐的闪蒸气进行冷却洗涤，自其不凝气出口输出不凝气，自其液相出口输出包含油的洗涤液相；

15、所述油缓冲槽的进口分别连接至所述减压阀的出口、所述闪蒸罐的排液口和所述闪蒸气洗涤器的液相出口，用于分别接收来自所述减压阀的含尘油、来自所述闪蒸罐的闪蒸液和来自所述闪蒸气洗涤器的液相并进行沉降分离，自上部溢流获得清油，自底部沉降获得含固油；

16、所述油缓冲槽、所述油加压泵和所述第三油冷却器依次连接，且所述油加压泵的进口连接至所述油缓冲槽的清油出口，用于将来自所述油缓冲槽的清油加压泵送至所述第三油冷却器进行冷却，输出第一产品油；

17、所述油缓冲槽、所述离心机给料泵和所述离心机依次连接，且所述离心机给料泵的进口连接至所述油缓冲槽的含固油出口，用于将来自所述油缓冲槽的含固油泵送至所述离心机进行离心除尘，排出第二灰渣，输出除尘油。

18、优选地，所述固定床气化系统还包括第二分离单元；所述第二分离单元包括依次连接的塔顶油冷却器、塔顶回流罐和污水泵；其中，

19、所述塔顶油冷却器的进口连接至所述油洗塔的气体出口，用于对来自所述油洗塔的气体进行冷却以将其中的油蒸汽、水蒸气和氨蒸汽冷凝为凝液，得到包含气相、油相和水相的三相混合物料；所述塔顶回流罐用于对来自所述塔顶油冷却器的三相混合物料进行三相分离，排出污水，输出第二产品油，输出气体作为产品气；所述污水泵用于将来自所述塔顶回流罐的污水排出。

20、优选地，所述油洗塔的上部还设置有第三洗油入口；所述第二分离单元还包括塔顶油循环泵，且其进口端连接至所述塔顶回流罐的第二产品油出口，其出口端连接至所述油洗塔的第三洗油入口，用于将来自所述塔顶回流罐的第二产品油部分循环至所述油洗塔。

21、优选地，所述污水泵的输出管线上还设置有过滤器，用于对来自所述污水泵的污水进行过滤后输出；

22、优选地，所述固定床气化系统还包括污水换热器和气提塔；

23、所述污水换热器设置于自所述油洗塔至所述塔顶油冷却器的管线上，且其冷介质进口连接至过滤器的出口，其冷介质出口连接至所述第一油冷却器的冷介质入口，用于依次利用来自所述油洗塔的气体和来自所述油出口的油对来自所述过滤器的物料进行换热升温并自所述第一油冷却器的冷介质出口输出；

24、所述气提塔包括位于上部的物料进口、位于中部且自上至下设置的氧气进口和水蒸气进口、位于顶部的气提混合气出口以及位于底部的污水出口；且其物料进口连接至所述第一油冷却器的冷介质出口，用于通入氧气和水蒸气对来自所述第一油冷却器的冷介质物料进行气提，自其气提混合气出口输出气提混合气、自其污水出口排出污水；

25、所述气提塔的气提混合气出口连接至所述固定床气化炉的气化剂入口，用于将来自所述气提塔的气提混合气返送至所述固定床气化炉。

26、优选地，所述固定床气化炉的下部低于气化剂入口的位置还设置有冷却水入口，用于补入冷却水以在排出灰渣前先对其进行冷却；

27、优选地，所述固定床气化系统还包括第三分离单元；所述第三分离单元包括依次连接的锁斗和渣池；

28、所述锁斗的顶部分别设置有灰渣进口和排水口、其底部设置有灰渣出口，且其灰渣进口连接至所述固定床气化炉的灰渣出口，用于对来自所述固定床气化炉的灰渣水进行集渣和泄压，自其排水口排水至渣池，自其灰渣出口排出灰渣至所述渣池；所述锁斗的灰渣进口管线、灰渣出口管线和排水口管线上分别设置有锁斗进口阀、锁斗出口阀和锁斗排水阀；

29、所述渣池还设置有灰渣出口和排水口，且其排水口连接至所述固定床气化炉的冷却水入口，用于对来自所述锁斗的灰渣和水进行渣水分离后，自其排水口输出并返送至所述固定床气化炉；所述渣池至所述固定床气化炉的管线上设置有渣池泵。

30、优选地，所述固定床气化炉设有水冷壁；所述固定床气化炉的壳体下部和上部分别设置有锅炉水入口和锅炉水出口，用于自其锅炉水入口通入锅炉水与所述水冷壁换热升温而形成汽水混合物后自其锅炉水出口输出；

31、优选地，所述固定床气化系统还包括汽包，且所述汽包分别设置有蒸汽入口、水出口和蒸汽出口，且其蒸汽入口连接至所述固定床气化炉的锅炉水出口，其水出口连接至所述固定床气化炉的锅炉水入口，其蒸汽出口连接至所述气化剂入口，用于自其蒸汽入口通入来自所述固定床气化炉的汽水混合物进行汽水分离，自其水出口输出水并循环至所述固定床气化炉的壳体内，自其蒸汽出口输出水蒸气至所述固定床气化炉内的炉芯以作为气化剂使用；

32、自所述汽包的水出口至所述固定床气化炉的锅炉水入口的管线上设置有锅炉水循环泵，用于将来自所述汽包的水循环泵送至所述固定床气化炉的壳体。

33、为实现本发明的第二个目的，提供一种固定床气化方法，所述固定床气化方法利用前述固定床气化系统进行。

34、优选地，所述固定床气化方法包括：

35、(1)向所述固定床气化炉内分别通入含碳原料和气化剂以发生化学反应，并排出灰渣，自输出包含ch4、co、co2、h2和水蒸气并携带油、酚、氨和粉尘的粗产品气；

36、(2)将所得粗产品气通入所述洗涤器内利用通入的液态洗油进行激冷洗涤而脱除其中的部分粉尘和油，输出油气混合物；

37、(3)将所得油气混合物通入所述油洗塔内利用通入的液态洗油进行激冷洗涤后进行气液分离，输出包含粉尘和酚的含尘油和包含ch4、co、co2和h2并携带氨和水蒸气的气体作为产品气。

38、本发明的有益效果在于：

39、本发明的固定床气化系统及固定床气化方法，具有以下优势中的至少一种：

40、(1)产品气除尘净化效果好。采用油洗除尘技术，利用油对尘的捕捉效果好，有助于实现产品气的高效除尘；通过多个油洗塔或者油洗塔内多层的多次洗涤，有助于实现产品气的高效除尘(通过所得产品气在用于后续变换工段时催化剂的使用寿命高、及该使用寿命与所得产品气中含尘量的反比关系来确定)。

41、(2)能量利用率高。通过设置第二油冷却器，充分回收产品气的显热，在提高能量利用率的同时冷却循环油，为油洗提供足够的液态洗油。

42、(3)污水排放量少。产品气除尘净化采用油洗，避免引入水洗水，冷凝分离下来的污水仅来源于产品气所携带的水蒸气，大幅降低工艺废水量。

43、(4)污水易处理，可直接送生化处理。产品气中的酚几乎全部溶解在油中，工艺污水中的油也被过滤器过滤，污水中的酚和油含量低；采用气提塔进一步脱除污水中的氨及酸性气，处理后的污水可直接进生化处理。

44、(5)油不易发生堵塞。本方案通过控制油洗塔塔顶和塔底的温差小于50℃(具体可通过增加液态洗油的循环流量，或者降低第一油冷却器的负荷来提高液态洗油的温度，进而减小油洗塔塔顶和塔底的温差)，可以减少轻质油和重质油的分馏，使得油洗塔塔底的含尘油含有部分轻质油组分，不容易生成沥青堵塞设备和管道。此外，含尘油先减压分离出灰渣后，基本不含尘的清油再降温，此时清油不容易发生堵塞。

45、(6)排渣系统简单。排渣系统采用水力锁斗排渣系统，结构简单，且锁斗阀门受水流的润滑作用，有助于延长锁斗寿命。

46、(7)安全性能好。气化炉采用水冷壁+承压钢壳结构，水冷壁隔热不承压，外壳承压不耐温，安全性能好。

47、(8)气化压力高。水冷壁运行压力不受气化压力的限制，气化压力可以提高至10mpag。通过提高气化压力，不仅可以降低后续系统投资，而且可以提高单炉生产能力。

48、(9)气化炉可增加较多测温点，汽氧比控制方便。气化炉内衬采用水冷壁系统，可以在水冷壁侧壁安装热电偶插入气化炉内床层中，能精确测量炉内各层(灰层、燃烧层、气化层、干馏层、干燥层)温度分布，从而方便控制汽氧比，将汽氧比控制在较低的水平，既减少蒸汽用量又减少废水产生量。