結(jié)合耐硫變換和循環(huán)流化床熱法脫硫的合成氣凈化裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及煤或其它含碳材料的氣化產(chǎn)生的粗合成氣中脫除雜質(zhì)的凈化技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種結(jié)合耐硫變換和循環(huán)流化床熱法脫硫的合成氣凈化方法及裝置和應(yīng)用。本實(shí)用新型除去合成氣中含硫化合物、砷及其化合物、砸及其化合物、輕質(zhì)芳烴和痕量的雜質(zhì)，雜質(zhì)例如氨、氰化物、汞、氯化氫，適用于該領(lǐng)域的新建或改造項(xiàng)目。
【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)有的技術(shù)和工業(yè)實(shí)踐中，通常采用兩種方法實(shí)現(xiàn)從合成氣中除去酸性氣體以及其他雜質(zhì)。一種是使用溶劑進(jìn)行物理或化學(xué)的液相吸收；一種是使用固體吸附劑在固定床中脫除。
[0003]通過(guò)液相吸收脫除氣體中的硫化合物，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化有Linde和Lurgi許可的Rectisol以及上海國(guó)際化建工程咨詢(xún)公司的分流式低溫甲醇洗(專(zhuān)利號(hào):ZL200910052424.1)，該工藝采用甲醇為吸收溶劑，在極低的溫度下操作，需消耗大量冷量，對(duì)設(shè)備材質(zhì)的要求較高且工藝流程復(fù)雜，導(dǎo)致裝置成本投資高。
[0004]此外，其他實(shí)現(xiàn)液相吸收脫除氣體中的硫化合物工業(yè)化還有Selexol工藝，該工藝中使用聚乙二醇二甲醚為溶劑，但該工藝對(duì)脫除合成氣中的COS有一定的困難，如要將酸性氣體中濃度高的COS除去，需增加COS水解單元，且溶劑的循環(huán)量大導(dǎo)致操作成本高。來(lái)自氣化的高溫合成氣經(jīng)過(guò)耐硫變換反應(yīng)后，溫度通常在270-450 °C，而以上液相吸收法在這樣的高溫氣體中是無(wú)效的，因?yàn)檫@些方法典型地需要在零度以下較低的溫度下操作，因此合成氣需要進(jìn)行熱回收、冷卻處理，以滿(mǎn)足液相吸收法除去雜質(zhì)的低溫條件。顯而易見(jiàn)，這樣的冷卻、熱回收和相關(guān)處理會(huì)導(dǎo)致下游合成氣利用的熱效率降低。
[0005]通過(guò)使用固體吸附劑在固定床中脫除氣體中的硫化合物的方法存在處理能力小，吸附劑再生困難的缺點(diǎn)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足之處而提供一種結(jié)合耐硫變換和循環(huán)流化床熱法脫硫的合成氣凈化裝置。
[0007]本實(shí)用新型的第一種結(jié)合耐硫變換和循環(huán)流化床熱法脫硫的合成氣凈化裝置，包括:
[0008]—水激冷洗滌裝置，所述水激冷洗滌裝置具有一粗合成氣輸入口和粗合成氣輸出口，該水激冷洗滌裝置的粗合成氣輸入口通過(guò)一第一粗合成氣輸送管線連接一煤氣化裝置；
[0009]—耐硫變換反應(yīng)系統(tǒng)，該耐硫變換反應(yīng)系統(tǒng)具有一粗合成氣輸入口和粗合成氣輸出口，所述耐硫變換反應(yīng)系統(tǒng)的粗合成氣輸入口通過(guò)一第二粗合成氣輸送管線連接所述水激冷洗滌裝置的粗合成氣輸出口 ；
[0010]—熱量回收裝置，該熱量回收裝置具有一粗合成氣輸入口和粗合成氣輸出口，所述熱量回收裝置的粗合成氣輸入口通過(guò)一第三粗合成氣輸送管線連接所述耐硫變換反應(yīng)系統(tǒng)的粗合成氣輸出口；
[0011]—第一換熱器，所述第一換熱器具有一粗合成氣輸入口、一粗合成氣輸出口、一脫硫后的合成氣輸入口和一脫硫后的合成氣輸出口，所述第一換熱器的粗合成氣輸入口通過(guò)一第四粗合成氣輸送管線連接所述熱量回收裝置的粗合成氣輸出口；
[0012]—循環(huán)流化床的吸附反應(yīng)器，所述循環(huán)流化床的吸附反應(yīng)器包括一提升管、一旋風(fēng)分離器和一下降管，所述循環(huán)流化床的吸附反應(yīng)器的提升管的底部具有一粗合成氣輸入口，所述循環(huán)流化床的吸附反應(yīng)器的提升管的下部配置有再生吸附劑入口和循環(huán)吸附劑入口，所述循環(huán)流化床的吸附反應(yīng)器的提升管的上部配置有含固體吸附顆粒的脫硫后的合成氣出口 ；所述循環(huán)流化床的吸附反應(yīng)器的旋風(fēng)分離器的上部配置有含固體吸附顆粒的脫硫后的合成氣入口，所述循環(huán)流化床的吸附反應(yīng)器的旋風(fēng)分離器的頂部配置有脫硫后的合成氣輸出口，所述循環(huán)流化床的吸附反應(yīng)器的旋風(fēng)分離器的下部配置有載有硫的吸附劑出口 ；所述循環(huán)流化床的吸附反應(yīng)器的下降管的上部配置有載有硫的吸附劑入口，所述循環(huán)流化床的吸附反應(yīng)器的下降管的下部配置有一載有硫的吸附劑循環(huán)出口和一載有硫的吸附劑待再生出口 ；所述循環(huán)流化床的吸附反應(yīng)器的提升管底部的粗合成氣輸入口通過(guò)一第五粗合成氣輸送管線連接所述的第一換熱器的粗合成氣輸出口 ；所述循環(huán)流化床的吸附反應(yīng)器的提升管下部的循環(huán)吸附劑入口與所述循環(huán)流化床的吸附反應(yīng)器的下降管的載有硫的吸附劑循環(huán)出口連接，所述循環(huán)流化床的吸附反應(yīng)器的提升管上部的含固體吸附顆粒的脫硫后的合成氣出口通過(guò)一含固體吸附顆粒的第二脫硫后的合成氣輸送管線與所述循環(huán)流化床的吸附反應(yīng)器的旋風(fēng)分離器上部的含固體吸附顆粒的脫硫后的合成氣入口連接；
[0013]—第一過(guò)濾器，所述第一過(guò)濾器具有一脫硫后的合成氣輸入口和一脫硫后的合成氣輸出口，所述第一過(guò)濾器的脫硫后的合成氣輸入口通過(guò)一第三脫硫后的合成氣輸送管線與所述循環(huán)流化床的吸附反應(yīng)器的旋風(fēng)分離器頂部的脫硫后的合成氣輸出口連接，所述第一過(guò)濾器的脫硫后的合成氣輸出口通過(guò)一第一脫硫后的合成氣輸送管線與所述第一換熱器的脫硫后的合成氣輸入口連接；
[0014]—循環(huán)流化床的再生反應(yīng)器，所述循環(huán)流化床的再生反應(yīng)器包括一提升管、一旋風(fēng)分離器和一下降管，所述循環(huán)流化床的再生反應(yīng)器的提升管的下部配置有載有硫的吸附劑待再生入口，所述循環(huán)流化床的再生反應(yīng)器的提升管的底部配置有再生空氣或02與化的混合氣體入口，所述循環(huán)流化床的再生反應(yīng)器的提升管的上部配置有含有再生固體吸附劑的富S02的氣體出口 ；所述循環(huán)流化床的再生反應(yīng)器的旋風(fēng)分離器的上部配置有含有再生固體吸附劑的富S02的氣體入口，所述循環(huán)流化床的再生反應(yīng)器的旋風(fēng)分離器的頂部配置有富S02的氣體出口，所述循環(huán)流化床的再生反應(yīng)器的旋風(fēng)分離器的下部配置有再生吸附劑出口 ；所述循環(huán)流化床的再生反應(yīng)器的下降管的上部配置有再生吸附劑入口，所述循環(huán)流化床的再生反應(yīng)器的下降管的下部配置有再生吸附劑出口 ；所述循環(huán)流化床的再生反應(yīng)器的提升管下部的載有硫的吸附劑入口與所述循環(huán)流化床的吸附反應(yīng)器的下降管的吸附劑待再生出口連接；所述循環(huán)流化床的再生反應(yīng)器的旋風(fēng)分離器上部的含有再生固體吸附劑的富S02的氣體入口通過(guò)一含有再生固體吸附劑的第一富S02的氣體輸送管線與所述循環(huán)流化床的再生反應(yīng)器的提升管上部的含有再生固體吸附劑的富302的氣體出口連接；所述循環(huán)流化床的再生反應(yīng)器的旋風(fēng)分離器的下部的再生固體吸附劑出口與所述循環(huán)流化床的再生反應(yīng)器的下降管的上部再生固體吸附劑入口連接；所述循環(huán)流化床的再生反應(yīng)器的下降管的下部的再生吸附劑出口通過(guò)一再生吸附劑輸送管線與所述循環(huán)流化床的吸附反應(yīng)器的提升管下部的再生吸附劑入口連接；
[0015]一第二過(guò)濾器，所述第二過(guò)濾器具有一富302的氣體入口和富S02的氣體出口，所述第二過(guò)濾器的富S02的氣體入口與所述循環(huán)流化床的再生反應(yīng)器的旋風(fēng)分離器頂部的富so2的氣體出口通過(guò)一第二富so 2的氣體輸送管線連接；
[0016]—第二換熱器，所述第二換熱器具有一富S02的氣體入口、富S02的氣體出口、再生空氣或02與1的混合氣體入口、再生空氣或02與1的混合氣體出口，所述第二換熱器的富S02的氣體入口通過(guò)一第三富S0 2的氣體輸送管線連接所述第二過(guò)濾器的富302的氣體出口，所述第二換熱器的再生空氣或02與N 2的混合氣體入口連接空氣源或0 2與N 2的混合氣體源；所述第二換熱器的再生空氣或02與1的混合氣體出口通過(guò)再生空氣或02與1的混合氣體輸送管線連接所述循環(huán)流化床的再生反應(yīng)器的提升管底部的再生空氣或02與~2的混合氣體入口；
[0017]一可再生脫nh3/hcn裝置，所述可再生脫nh3/hcn裝置具有脫硫后的合成氣入口和脫硫后的合成氣出口，所述再生脫nh3/hcn裝置的脫硫后的合成氣入口通過(guò)一第四脫硫后的合成氣輸送管線與所述第一換熱器的脫硫后的合成氣輸出口連接；
[0018]—冷卻裝置，所述冷卻裝置具有脫硫后的合成氣入口和脫硫后的合成氣出口，所述冷卻裝置的脫硫后的合成氣入口通過(guò)一第五脫硫后的合成氣輸送管線與所述可再生脫nh3/hcn裝置的脫硫后的合成氣出口連接，所述冷卻裝置的脫硫后的合成氣出口通過(guò)一第六脫硫后的合成氣輸送管線與下游的脫二氧化碳單元裝置連接。
[0019]在本實(shí)用新型第一種結(jié)合耐硫變換和循環(huán)流化床熱法脫硫的合成氣凈化裝置的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，在所述可再生脫nh3/hcn裝置與所述冷卻裝置之間增加一脫除汞和氯化物裝置，所述脫除汞和氯化物裝置具有脫硫后的合成氣入口和脫硫后的合成氣出口，所述脫除汞和氯化物裝置的脫硫后的合成氣入口通過(guò)一第五脫硫后的合成氣輸送管線與所述可再生脫nh3/hcn裝置的脫硫后的合成氣出口連接，所述脫除汞和氯化物裝置的脫硫后的合成氣出口通過(guò)一第七脫硫后的合成氣輸送管線與所述冷卻裝置的脫硫后的合成氣入口連接。
[0020]在本實(shí)用新型第一種結(jié)合耐硫變換和循環(huán)流化床熱法脫硫的合成氣凈化裝置的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述煤氣化裝置為水煤漿氣化裝置、粉煤氣化裝置或碎煤固定床氣化
目.Ο
[0021]在本實(shí)用新型一種結(jié)合耐硫變換和循環(huán)流化床熱法脫硫的合成氣凈化方法的裝置的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述耐硫變換反應(yīng)系統(tǒng)使用絕熱耐硫變換反應(yīng)器或等溫耐硫變換反應(yīng)器或本申請(qǐng)人申請(qǐng)的中國(guó)專(zhuān)利號(hào)ZL201210040295.6、實(shí)用新型名稱(chēng)為帶有支撐式槽孔板分布器的徑向或軸徑向固定床反應(yīng)器。
[0022]在本實(shí)用新型第一種結(jié)合耐硫變換和循環(huán)流化床熱法脫硫的合成氣凈化裝置的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述循環(huán)流化床的吸附反應(yīng)器和循環(huán)流化床的再生反應(yīng)器形成一流化催化裂化FCC工藝系統(tǒng)。
[0023]在本實(shí)用新型第一種結(jié)合耐硫變換和循環(huán)流化床熱法脫硫的合成氣凈化裝置的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述脫二氧化碳單元裝置為液相吸收脫二氧化碳單元裝置或干法化學(xué)吸附脫二氧化碳單元裝置。
[0024]在本實(shí)用新型第一種結(jié)合耐硫變換和循環(huán)流化床熱法脫硫的合成氣凈化裝置的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述可再生脫NH3/HCN裝置為吸附床。
[0025]在本實(shí)用新型第一種結(jié)合耐硫變換和循環(huán)流化床熱法脫硫的合成氣凈化裝置的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述吸附床為固定式吸附床。
[0026]在本實(shí)用新型第一種結(jié)合耐硫變換和循環(huán)流化床熱法脫硫的合成氣凈化裝置的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述脫除汞和氯化物裝置為保護(hù)床。
[0027]本實(shí)用新型第二種結(jié)合耐硫變換和循環(huán)流化床熱法脫硫的合成氣凈化方法的裝置，包括
[0028]—水激冷洗滌裝置，所述水激冷洗滌裝置具有一粗合成氣輸入口和粗合成氣輸出口，該水激冷洗滌裝置的粗合成氣輸入口通過(guò)一第六粗合成氣輸送管線連接一煤氣化裝置；
[0029]—耐硫變換反應(yīng)系統(tǒng)，該耐硫變換反應(yīng)系統(tǒng)具有一粗合成氣輸入口和粗合成氣輸出口，所述耐硫變換反應(yīng)系統(tǒng)的粗合成氣輸入口通過(guò)一第七粗合成氣輸送管線連接所述水激冷洗滌裝置的粗合成氣輸出口 ；
[0030]—熱量回收裝置，該熱量回收裝置具有一粗合成氣輸入口和粗合成氣輸出口，所述熱量回收裝置的粗合成氣輸入口通過(guò)一第八粗合成氣輸送管線連接所述耐硫變換反應(yīng)系統(tǒng)的粗合成氣輸出口；
[0031]—第三換熱器，所述第三換熱器具有一粗合成氣輸入口、一粗合成氣輸出口、一脫硫后的合成氣輸入口和一脫硫后的合成氣輸出口，所述第三換熱器的粗合成氣輸入口通過(guò)一第九粗合成氣輸送管線連接所述熱量回收裝置的粗合成氣輸出口 ；
[0032]—循環(huán)流化床，該循環(huán)流化床具有一循環(huán)流化床脫硫段和循環(huán)流化床再生段，所述循環(huán)流化床脫硫段具有一粗合成氣輸入口和脫硫后的合成氣輸出口 ；循環(huán)流化床再生段具有一再生空氣或02與N 2的混合氣體入口和一富S0 2的氣體出口，所述循環(huán)流化床脫硫段的粗合成氣輸入口通過(guò)一第十粗合成氣輸送管線連接所述的第三換熱器的粗合成氣輸出口 ；所述循環(huán)流化床脫硫段的脫硫后的合成氣輸出口通過(guò)一第八脫硫后的合成氣輸送管線與所述第三換熱器的脫硫后的合成氣輸入口連接；
[0033]—第三過(guò)濾器，所述第三過(guò)濾器具有一脫硫后的合成氣輸入口和一脫硫后的合成氣輸出口，所述第三過(guò)濾器的脫硫后的合成氣輸入口通過(guò)一第九脫硫后的合成氣輸送管線與所述循環(huán)流化床的循環(huán)流化床脫硫段的脫硫后的合成氣輸出口連接，所述第三過(guò)濾器的脫硫后的合成氣輸出口通過(guò)一第八脫硫后的合成氣輸送管線與所述第三換熱器的脫硫后的合成氣輸入口連接；
[0034]—第四換熱器，所述第四換熱器具有一富502的氣體入口、富S0 2的氣體出口、再生空氣或02與化的混合氣體入口、再生空氣或02與化的混合氣體出口，所述第四換熱器的富S02的氣體入口通過(guò)一第七富S02的氣體輸送管線連接所述循環(huán)流化床再生段的富S02的氣體出口，所述第四換熱器的再生空氣或02與N 2的混合氣體入口連接空氣源或0 2與N 2的混合氣體源，所述第四換熱器的再生空氣或02與&的混合氣體出口通過(guò)再生空氣或02與N2的混合氣體輸送管線連接所述循環(huán)流化床再生段的再生空氣或02與~2的混合氣體入口 ；
[0035]—硫酸裝置或硫回收裝置，所述硫酸裝置或硫回收裝置具有一富S02的氣體入口、一硫酸輸出口或硫磺輸出口，所述硫酸裝置或硫回收裝置的富302的氣體入口通過(guò)第八富302的氣體輸送管線連接至所述第四換熱器的富302的氣體出口 ；所述硫酸裝置或硫回收裝置的硫酸輸出口或硫磺輸出口輸出硫酸或硫磺；
[0036]—可再生脫NH3/HCN裝置，所述可再生脫NH3/HCN裝置具有脫硫后的合成氣入口和脫硫后的合成氣出口，所述再生脫NH3/HCN裝置的脫硫后的合成氣入口通過(guò)一第十脫硫后的合成氣輸送管線與所述第三換熱器的脫硫后的合成氣輸出口連接；
[0037]—冷卻裝置，所述冷卻裝置具有脫硫后的合成氣入口和脫硫后的合成氣出口，所述冷卻裝置的脫硫后的合成氣入口通過(guò)一第十一脫硫后的合成氣輸送管線與所述可再生脫NH3/HCN裝置的脫硫后的合成氣出口連接，所述冷卻裝置的脫硫后的合成氣出口通過(guò)一第十二脫硫后的合成氣輸送管線與下游的脫二氧化碳單元裝置連接。
[0038]在本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)上述第二種結(jié)合耐硫變換和循環(huán)流化床熱法脫硫的合成氣凈化方法的裝置的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述熱量回收裝置還具有另一粗合成氣輸出口并還包括一液相吸收脫硫脫碳裝置，所述液相吸收脫硫脫碳裝置具有粗合成氣輸入口和凈化氣輸出口，所述液相吸收脫硫脫碳裝置的粗合成氣輸入口通過(guò)一第十一粗合成氣輸送管線與所述熱量回收裝置的另一粗合成氣輸出口連接，所述液相吸收脫硫脫碳裝置的凈化氣輸出口送出凈化合成氣。
[0039]在本實(shí)用新型第二種結(jié)合耐硫變換和循環(huán)流化床熱法脫硫的合成氣凈化裝置一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，還包括一提氫裝置，所述提氫裝置具有一凈化氣輸入口和一氫氣出口，所述提氫裝置的凈化氣輸入口通過(guò)凈化氣輸送管線與所述液相吸收脫硫脫碳裝置的凈化氣輸出口連接，所述提氫裝置的氫氣出口送出氫氣。
[0040]在本實(shí)用新型第二種結(jié)合耐硫變換和循環(huán)流化床熱法脫硫的合成氣凈化裝置的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，還包括一 PSA凈化工段，所述PSA凈化工段具有一脫硫后的合成氣輸入口和一氫氣出口，所述PSA凈化工段的脫硫后的合成氣輸入口通過(guò)所述第十二脫硫后的合成氣輸送管線與所述冷卻裝置的脫硫后的合成氣出口連接，所述PSA凈化工段的氫氣出口送出氫氣。
[0041]在本實(shí)用新型第二種結(jié)合耐硫變換和循環(huán)流化床熱法脫硫的合成氣凈化裝置的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，還包括一提氫裝置、PSA凈化工段和合成氨裝置，所述提氫裝置具有一凈化氣輸入口和一氫氣出口，所述PSA凈化工段具有一脫硫后的合成氣輸入口和一氫氣出口，所述合成氨裝置具有兩個(gè)氫氣入口、一個(gè)N2補(bǔ)充口和一個(gè)產(chǎn)品氨輸出口 ；其中所述提氫裝置的凈化氣輸入口通過(guò)凈化氣輸送管線與所述液相吸收脫硫脫碳裝置的凈化氣輸出口連接，所述提氫裝置的氫氣出口通過(guò)一氫氣輸送管線與所述合成氨裝置的一個(gè)氫氣輸入口連接；所述PSA凈化工段的脫硫后的合成氣輸入口通過(guò)所述第十二脫硫后的合成氣輸送管線與所述冷卻裝置的脫硫后的合成氣出口連接，所述PSA凈化工段的氫氣出口通過(guò)另一氫氣輸送管線與所述合成氨裝置的另一個(gè)氫氣輸入口連接；所述合成氨裝置的N2補(bǔ)充口通過(guò)N2輸送管線連接N 2氣源；所述合成氨裝置的產(chǎn)品氨輸出口送出產(chǎn)品氨。
[0042]在本實(shí)用新型第二種結(jié)合耐硫變換和循環(huán)流化床熱法脫硫的合成氣凈化裝置的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述煤氣化裝置為水煤漿氣化裝置、粉煤氣化裝置或碎煤固定床氣化
目.ο
[0043]在本實(shí)用新型第二種結(jié)合耐硫變換和循環(huán)流化床熱法脫硫的合成氣凈化裝置的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述耐硫變換反應(yīng)系統(tǒng)使用絕熱耐硫變換反應(yīng)器或等溫變換反應(yīng)器或本申請(qǐng)人申請(qǐng)的中國(guó)專(zhuān)利號(hào)ZL201210040295.6、實(shí)用新型名稱(chēng)為帶有支撐式槽孔板分布器的徑向或軸徑向固定床反應(yīng)器或本申請(qǐng)人申請(qǐng)的中國(guó)專(zhuān)利號(hào)ZL201320176372.0、實(shí)用新型名稱(chēng)為一種將催化劑置于換熱管之間的等溫固定床反應(yīng)器或本申請(qǐng)人申請(qǐng)的中國(guó)專(zhuān)利號(hào)ZL200910056432.4、實(shí)用新型名稱(chēng)為分流式等溫耐硫變換工藝及其設(shè)備。
[0044]在本實(shí)用新型第二種結(jié)合耐硫變換和循環(huán)流化床熱法脫硫的合成氣凈化裝置的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述脫二氧化碳單元裝置為液相吸收脫二氧化碳單元裝置或干法化學(xué)吸附脫二氧化碳單元裝置。
[0045]在本實(shí)用新型第二種結(jié)合耐硫變換和循環(huán)流化床熱法脫硫的合成氣凈化裝置的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述可再生脫NH3/HCN裝置為吸附床。
[0046]在本實(shí)用新