本實(shí)用新型涉及合成氨/甲醇工藝技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種合成氨或甲醇系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前，現(xiàn)有技術(shù)的合成氨系統(tǒng)和制取甲醇系統(tǒng)中的工藝流程基本相同，合成過程通常為：氣化→粗脫硫→壓縮機(jī)→變換→精脫硫→壓縮機(jī)→脫碳→壓縮機(jī)→合成→最終產(chǎn)品。其中，通過氣化裝置中的氣化反應(yīng)爐進(jìn)行氣化反應(yīng)，氣化反應(yīng)爐中參與氣化反應(yīng)的氣化劑中包括水蒸汽，因此在氣化反應(yīng)過程中需要向氣化反應(yīng)爐內(nèi)通入大量水蒸汽，水蒸汽的消耗量較大。此外，氣化反應(yīng)爐生產(chǎn)出來的煤氣溫度較高，需要進(jìn)行降溫后才能輸送至下一工藝流程，在現(xiàn)有技術(shù)中是使用冷水激冷洗滌的方式為煤氣降溫，從而造成熱利用效率低。此外，現(xiàn)有氣化裝置多為常壓間歇式，需要使用壓縮設(shè)備壓縮到較高壓力才能滿足合成需求，煤氣壓縮耗電非常大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種合成氨或甲醇系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的合成氨或甲醇系統(tǒng)中熱量利用率低，水蒸汽用量較多，耗電量較大的技術(shù)問題。

本實(shí)用新型提供的合成氨或甲醇系統(tǒng)，包括：依次相連的制氧系統(tǒng)、氣化系統(tǒng)、變換系統(tǒng)、脫硫系統(tǒng)、壓縮系統(tǒng)、脫碳系統(tǒng)和合成系統(tǒng)；

所述制氧系統(tǒng)為深冷空分制氧設(shè)備或者變壓吸附制氧設(shè)備，所述變壓吸附制氧設(shè)備包括：變壓吸附空分制氧機(jī)、富氧混合罐、壓縮裝置和造氣空氣鼓風(fēng)機(jī)，所述變壓吸附空分制氧機(jī)和所述造氣空氣鼓風(fēng)機(jī)均與所述富氧混合罐相連，所述富氧混合罐與所述氣化系統(tǒng)相連；

所述氣化系統(tǒng)包括用于加壓0.1MPa～1.5MPa連續(xù)氣化的氣化反應(yīng)爐，所述氣化反應(yīng)爐的爐壁為半夾套結(jié)構(gòu)，包括夾套部和耐火部，所述夾套部的內(nèi)腔與所述氣化反應(yīng)爐的底部連通，以將水蒸汽通入所述氣化反應(yīng)爐內(nèi)。

進(jìn)一步地，所述氣化反應(yīng)爐的底部設(shè)置有氣化劑入口和蒸汽入口，所述夾套部的內(nèi)腔通過汽包分別與所述氣化反應(yīng)爐的氣化劑入口和蒸汽入口連通。

優(yōu)選地，所述變換系統(tǒng)包括氣水分離罐、設(shè)備電爐、熱交換器、變換爐、中壓蒸汽廢鍋、低變爐、低壓蒸汽廢鍋、鍋爐水預(yù)熱器、脫鹽水預(yù)熱器和水分離器；其中，

所述氣水分離罐和所述氣化系統(tǒng)連接，所述氣水分離罐分別與所述設(shè)備電爐和所述熱交換器連接，所述設(shè)備電爐和所述熱交換器均與所述變換爐連接，所述變換爐與所述中壓蒸汽廢鍋連接，所述中壓蒸汽廢鍋與所述熱交換器連接，所述熱交換器與所述低變爐連接，所述低變爐與所述低壓蒸汽廢鍋連接，所述低壓蒸汽廢鍋與所述鍋爐水預(yù)熱器連接，所述鍋爐水預(yù)熱器與所述脫鹽水預(yù)熱器連接，所述脫鹽水預(yù)熱器與所述水分離器連接，所述水分離器與脫硫系統(tǒng)連接。

較佳地,所述脫硫系統(tǒng)包括：冷卻塔，所述冷卻塔連接有脫硫塔，所述脫硫塔連接有清洗塔，所述脫硫塔與貧液槽和富液槽相連，所述貧液槽和所述富液槽均與脫硫再生槽相連，所述脫硫再生槽與硫泡沫槽相連，所述硫泡沫槽與壓濾機(jī)相連，所述壓濾機(jī)與熔硫釜相連。

可選地，所述脫硫塔的數(shù)量為多個(gè)，各所述脫硫塔串聯(lián)或者并聯(lián)連接。

進(jìn)一步地，所述氣化系統(tǒng)還包括與所述氣化反應(yīng)爐相連的除塵分離裝置，所述除塵分離裝置包括旋風(fēng)分離器。

可選地，所述旋風(fēng)分離器的數(shù)量為多個(gè)，多個(gè)所述旋風(fēng)分離器串聯(lián)連接。

優(yōu)選地，所述氣化系統(tǒng)還包括與所述旋風(fēng)分離器相連的灰水處理系統(tǒng)，所述灰水處理系統(tǒng)包括沉降槽、灰水槽、除氧水槽和含塵焦油槽，所述沉降槽分別與所述旋風(fēng)分離器、所述含塵焦油槽和所述灰水槽相連，所述灰水槽與所述除氧水槽相連。

進(jìn)一步地，所述旋風(fēng)分離器的底部連接有灰鎖斗，所述灰鎖斗與所述沉降槽相連。

相對于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型所述的合成氨或甲醇系統(tǒng)具有以下優(yōu)勢：

本實(shí)用新型所述的合成氨或甲醇系統(tǒng)中，氣化系統(tǒng)采用煤或者焦炭為原料，氣化劑為氧氣+水蒸汽，還可以是富氧+水蒸汽、氧氣+水蒸汽+CO₂、富氧+水蒸汽+CO₂、氧氣+CO₂或者富氧+CO₂。氧氣由制氧系統(tǒng)提供，原料與氣化劑在氣化系統(tǒng)的氣化反應(yīng)爐內(nèi)進(jìn)行氣化反應(yīng)生成煤氣，在反應(yīng)過程中，氣化反應(yīng)爐內(nèi)溫度較高，因此在夾套結(jié)構(gòu)的內(nèi)腔中通入冷卻水，冷卻水在使得爐壁降溫的同時(shí)，水蒸發(fā)為水蒸汽，水蒸汽經(jīng)由氣化反應(yīng)爐底部進(jìn)入氣化反應(yīng)爐內(nèi)部，進(jìn)入氣化反應(yīng)爐內(nèi)的水蒸汽的溫度低于氣化反應(yīng)爐的內(nèi)部溫度，因此，可以起到對于氣化反應(yīng)爐的底部區(qū)域降溫的作用。

當(dāng)使用的氣化劑中包含水蒸汽時(shí)，夾套部中產(chǎn)生的水蒸汽可預(yù)熱后進(jìn)入氣化反應(yīng)爐，作為氣化劑的成分之一參與氣化反應(yīng)。

當(dāng)使用的氣化劑中不包含水蒸汽時(shí)，夾套部產(chǎn)生的水蒸汽可用于預(yù)熱氣化劑。氣化系統(tǒng)將煤氣送入變換系統(tǒng)，變換系統(tǒng)變換后的氣體送入脫硫系統(tǒng)進(jìn)行脫硫，脫硫系統(tǒng)進(jìn)行脫硫處理后將脫硫變換氣體送入壓縮系統(tǒng)，經(jīng)過壓縮加壓后的氣體送入脫碳系統(tǒng)，脫碳系統(tǒng)將氣體進(jìn)行脫碳操作后再次經(jīng)加壓后進(jìn)入合成系統(tǒng)以生產(chǎn)合成氨(或者甲醇)。

在反應(yīng)的過程中，夾套部中的冷卻水在對爐壁進(jìn)行冷卻、保護(hù)爐壁的同時(shí)副產(chǎn)水蒸汽，由于本氣化反應(yīng)爐使用的氣化劑中包含水蒸汽，因此，夾套部中的水蒸汽能夠經(jīng)由氣化反應(yīng)爐的氣化劑入口進(jìn)入氣化反應(yīng)爐內(nèi)，從而減少了外界通入的水蒸汽的量。

進(jìn)一步地，當(dāng)氣化劑為CO₂+氧氣或者CO₂+富氧，水蒸汽不作為氣化劑時(shí)，能進(jìn)一步的降低原料煤、和蒸汽的消耗，甚至不消耗蒸汽。從而使得煤氣中水蒸汽含量極少，因煤氣洗滌冷卻而產(chǎn)生的廢水基本消除，煤氣中的組分更適合作為燃料氣使用。

綜上，與現(xiàn)有技術(shù)中的合成氨或甲醇系統(tǒng)相比，本實(shí)用新型提供的合成氨或甲醇系統(tǒng)利用氣化反應(yīng)產(chǎn)生的熱量副產(chǎn)水蒸汽，并將水蒸汽通入氣化反應(yīng)爐中作為氣化劑的一部分參與反應(yīng)，因此，提高了熱量的利用率，且減少了外界水蒸汽的通入量。

此外，由于與現(xiàn)有技術(shù)中常壓狀態(tài)運(yùn)行的氣化裝置相比，本實(shí)用新型提供的合成氨或甲醇系統(tǒng)中的氣化系統(tǒng)提高了運(yùn)行壓力，提高了壓縮系統(tǒng)的進(jìn)氣壓力，從而降低了壓縮氣體所需消耗的電能。

本實(shí)用新型的另一目的在于提出另一種合成氨或甲醇系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的合成氨或甲醇系統(tǒng)中熱量利用率低，水蒸汽用量較多的技術(shù)問題。

為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種合成氨或甲醇系統(tǒng)，包括：依次相連的制氧系統(tǒng)、氣化系統(tǒng)、變換系統(tǒng)、脫硫系統(tǒng)、壓縮系統(tǒng)、脫碳系統(tǒng)和合成系統(tǒng)；

所述制氧系統(tǒng)為深冷空分制氧設(shè)備或者變壓吸附制氧設(shè)備，所述變壓吸附制氧設(shè)備包括：變壓吸附空分制氧機(jī)、富氧混合罐、壓縮裝置和造氣空氣鼓風(fēng)機(jī)，所述變壓吸附空分制氧機(jī)和所述造氣空氣鼓風(fēng)機(jī)均與所述富氧混合罐相連，所述富氧混合罐與所述氣化系統(tǒng)相連；

所述氣化系統(tǒng)包括用于加壓0.1MPa～1.5MPa連續(xù)氣化的氣化反應(yīng)爐，所述氣化反應(yīng)爐的爐壁包括全夾套結(jié)構(gòu)，所述全夾套結(jié)構(gòu)的內(nèi)腔與所述氣化反應(yīng)爐的底部連通，以將水蒸汽通入所述氣化反應(yīng)爐內(nèi)。

相對于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型所述的合成氨或甲醇系統(tǒng)具有以下優(yōu)勢：

本實(shí)用新型所述的合成氨或甲醇系統(tǒng)中，氣化系統(tǒng)采用煤或者焦炭為原料，氣化劑為氧氣+水蒸汽，還可以是富氧+水蒸汽、氧氣+水蒸汽+CO₂、富氧+水蒸汽+CO₂、氧氣+CO₂或者富氧+CO₂。氧氣由制氧系統(tǒng)提供，原料與氣化劑在氣化系統(tǒng)的氣化反應(yīng)爐內(nèi)進(jìn)行氣化反應(yīng)生成煤氣，在反應(yīng)過程中，氣化反應(yīng)爐內(nèi)溫度較高，因此在夾套結(jié)構(gòu)的內(nèi)腔中通入冷卻水，冷卻水在使得爐壁降溫的同時(shí)，水蒸發(fā)為水蒸汽，水蒸汽經(jīng)由氣化反應(yīng)爐底部的氣化劑入口進(jìn)入氣化反應(yīng)爐內(nèi)部，作為氣化劑的成分之一參與氣化反應(yīng)。氣化系統(tǒng)將煤氣送入變換系統(tǒng)，變換系統(tǒng)變換后的氣體送入脫硫系統(tǒng)進(jìn)行脫硫，脫硫系統(tǒng)進(jìn)行脫硫處理后將脫硫變換氣體送入壓縮系統(tǒng)，經(jīng)過壓縮加壓后的氣體送入脫碳系統(tǒng)，脫碳系統(tǒng)將氣體進(jìn)行脫碳操作后經(jīng)加壓后進(jìn)入合成系統(tǒng)以生產(chǎn)合成氨(或者甲醇)。

在反應(yīng)的過程中，全夾套結(jié)構(gòu)中的冷卻水在對爐壁進(jìn)行冷卻、保護(hù)爐壁的同時(shí)副產(chǎn)水蒸汽，因此，全夾套結(jié)構(gòu)中的水蒸汽再次進(jìn)入氣化反應(yīng)爐內(nèi)，進(jìn)入氣化反應(yīng)爐內(nèi)的水蒸汽可以用于降低氣化反應(yīng)爐內(nèi)部的溫度。當(dāng)氣化反應(yīng)使用的氣化劑中包含有水蒸汽的時(shí)候，全夾套結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的水蒸汽作為氣化劑的一部分參與氣化反應(yīng)，從而減少了外界通入的水蒸汽的量。當(dāng)使用的氣化劑中不包含水蒸汽，僅為CO₂+氧氣或者CO₂+富氧時(shí)，夾套部產(chǎn)生的水蒸汽可用于預(yù)熱氣化劑，水蒸汽不作為氣化劑，能進(jìn)一步的降低原料煤和蒸汽的消耗，甚至不消耗蒸汽。從而使得煤氣中水蒸汽含量極少，因煤氣洗滌冷卻而產(chǎn)生的廢水基本消除，煤氣中的組分更適合作為燃料氣使用。綜上，與現(xiàn)有技術(shù)中的合成氨或甲醇系統(tǒng)相比，本實(shí)用新型提供的合成氨或甲醇系統(tǒng)利用氣化反應(yīng)產(chǎn)生的熱量副產(chǎn)水蒸汽，并在將水蒸汽通入氣化反應(yīng)爐中作為氣化劑的一部分參與反應(yīng)時(shí)提高了熱量的利用率，且減少了外界水蒸汽的通入量。

進(jìn)一步地，當(dāng)氣化劑使用CO₂+氧氣或者CO₂+富氧時(shí)，除了節(jié)省蒸汽用量外，還能消除氣化系統(tǒng)中廢水的產(chǎn)生。

此外，由于與現(xiàn)有技術(shù)中常壓狀態(tài)運(yùn)行的氣化裝置相比，本實(shí)用新型提供的合成氨或甲醇系統(tǒng)中的氣化系統(tǒng)提高了運(yùn)行壓力，提高了壓縮系統(tǒng)的進(jìn)氣壓力，從而降低了壓縮氣體所需消耗的電能。

附圖說明

為了更清楚地說明本實(shí)用新型具體實(shí)施方式或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對具體實(shí)施方式或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本實(shí)用新型的一些實(shí)施方式，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的合成氨或甲醇系統(tǒng)使用的氣化劑中包含水蒸汽時(shí)的工藝流程示意圖；

圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的合成氨或甲醇系統(tǒng)使用的氣化劑包含CO₂時(shí)的工藝流程示意圖；

圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的合成氨或甲醇系統(tǒng)中氣化系統(tǒng)的工藝流程示意圖；

圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的合成氨或甲醇系統(tǒng)中制氧系統(tǒng)的工藝流程示意圖；

圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的合成氨或甲醇系統(tǒng)中變換系統(tǒng)的工藝流程示意圖；

圖6為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的合成氨或甲醇系統(tǒng)中脫硫系統(tǒng)的工藝流程示意圖。

圖中：100-制氧系統(tǒng)；200-氣化系統(tǒng)；300-變換系統(tǒng)；400-脫硫系統(tǒng)；500-壓縮系統(tǒng)；600-脫碳系統(tǒng)；700-合成系統(tǒng)；101-變壓吸附空分制氧機(jī)；102-富氧混合罐；103-壓縮裝置；104-造氣空氣鼓風(fēng)機(jī)；201-氣化反應(yīng)爐；202-旋風(fēng)分離器；203-煤氣廢鍋；204-洗滌飽和塔；205-閃蒸罐；206-沉降槽；207-灰水槽；208-除氧水槽；209-含塵焦油槽；304-氣水分離罐；305-熱交換器；306-設(shè)備電爐；307-一段變換部；308-二段變換部；309-中壓蒸汽廢鍋；310-低變爐；311-低壓蒸汽廢鍋；312-鍋爐水預(yù)熱器；313-脫鹽水預(yù)熱器；314-水分離器；401-冷卻塔；402-脫硫塔；403-清洗塔；404-脫硫再生槽；405-富液槽；406-貧液槽；407-硫泡沫槽；408-壓濾機(jī)；409-熔硫釜。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本實(shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。

在本實(shí)用新型的描述中，需要說明的是，術(shù)語“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實(shí)用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本實(shí)用新型的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

在本實(shí)用新型的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本實(shí)用新型中的具體含義。

實(shí)施例一

如圖1-6所示，本實(shí)用新型實(shí)施例提供的合成氨或甲醇系統(tǒng)，包括：依次相連的制氧系統(tǒng)100、氣化系統(tǒng)200、變換系統(tǒng)300、脫硫系統(tǒng)400、壓縮系統(tǒng)500、脫碳系統(tǒng)600和合成系統(tǒng)700；其中：

制氧系統(tǒng)100為深冷空分制氧設(shè)備或者變壓吸附制氧設(shè)備；變壓吸附制氧設(shè)備包括：變壓吸附空分制氧機(jī)101、富氧混合罐102、壓縮裝置103和造氣空氣鼓風(fēng)機(jī)104，變壓吸附空分制氧機(jī)101和造氣空氣鼓風(fēng)機(jī)104均與富氧混合罐102相連，富氧混合罐102與氣化系統(tǒng)200相連。

氣化系統(tǒng)200包括用于加壓0.1MPa～1.5MPa連續(xù)氣化的氣化反應(yīng)爐201，氣化反應(yīng)爐201的爐壁為半夾套結(jié)構(gòu)，包括夾套部和耐火部，夾套部的內(nèi)腔通過汽包與氣化反應(yīng)爐201的底部連通。夾套部位于氣化反應(yīng)爐201的下部區(qū)域，氣化反應(yīng)爐201的上部區(qū)域?yàn)橛赡突鸩牧现瞥傻哪突鸩?，耐火部?nèi)設(shè)置有隔熱襯里。夾套部內(nèi)壁采用碳鋼+不銹鋼復(fù)合鋼板或者碳鋼+不銹鋼堆焊，且夾套部具有吸收熱膨脹量消除熱應(yīng)力變形能力，耐火部向火面為耐磨澆注料或者重質(zhì)耐火料襯里。

氣化反應(yīng)爐201的底部設(shè)置有氣化劑入口和蒸汽入口，夾套部的內(nèi)腔通過汽包分別與氣化反應(yīng)爐201的氣化劑入口和蒸汽入口連通，氣化反應(yīng)爐201的下部區(qū)域設(shè)置有環(huán)形管，汽包通過蒸汽主管與環(huán)形管連接，蒸汽入口設(shè)置于環(huán)形管上，汽包內(nèi)的水蒸汽經(jīng)由氣化劑入口和設(shè)置于環(huán)形管的蒸汽入口進(jìn)入氣化反應(yīng)爐201內(nèi)部。

氣化系統(tǒng)200還包括除塵分離裝置、煤氣廢鍋203、洗滌飽和塔204和灰水處理系統(tǒng)，除塵分離裝置與氣化反應(yīng)爐201相連，除塵分離裝置包括旋風(fēng)分離器202，旋風(fēng)分離器202的數(shù)量為一個(gè)或多個(gè)，當(dāng)旋風(fēng)分離器202的數(shù)量為多個(gè)時(shí)，多個(gè)旋風(fēng)分離器202串聯(lián)連接，位于兩端的旋風(fēng)分離器202分別與氣化反應(yīng)爐201和煤氣廢鍋203連接。煤氣廢鍋203與洗滌飽和塔204相連，除塵分離器、煤氣廢鍋203和洗滌飽和塔204均與灰水處理系統(tǒng)相連；灰水處理系統(tǒng)包括沉降槽206、灰水槽207、除氧水槽208和含塵焦油槽209，沉降槽206分別與旋風(fēng)分離器202、煤氣廢鍋203相連，含塵焦油槽209和沉降槽206底部相連，灰水槽207與沉降槽206上部相連，灰水槽207與除氧水槽208相連，具體地，旋風(fēng)分離器202的底部連接有灰鎖斗，灰鎖斗與沉降槽206相連。

與現(xiàn)有技術(shù)中使用的常壓間歇式固定床氣化系統(tǒng)200相比，本實(shí)用新型實(shí)施例提供的合成氨或甲醇系統(tǒng)中，氣化系統(tǒng)200包括氣化反應(yīng)爐201，在使用過程中，在氣化反應(yīng)爐201中進(jìn)行加壓0.1MPa～1.5MPa連續(xù)氣化，也就是說，將現(xiàn)有的常壓間歇式固定床氣化改為加壓0.1MPa～1.5MPa連續(xù)氣化的氣化系統(tǒng)200，生產(chǎn)水汽比(煤氣中蒸汽與干氣的比值)0.6～0.8的半水煤氣，通過變換系統(tǒng)300進(jìn)行變換反應(yīng)改變煤氣中一氧化碳、二氧化碳和氫氣組成比例，使其達(dá)到設(shè)定氫氮比(干氣中氮?dú)夂偷獨(dú)獗戎?，在制取合成氨時(shí)該設(shè)定氫氮比為氨合成所需的氫氮比，在制取甲醇時(shí)該氫氮比為甲醇合成所需氫碳比，再經(jīng)過脫硫系統(tǒng)400進(jìn)行脫硫、壓縮系統(tǒng)500進(jìn)行加壓、以及脫碳系統(tǒng)600進(jìn)行脫碳處理，最終由壓縮系統(tǒng)500加壓進(jìn)入合成系統(tǒng)700生產(chǎn)合成氨(或者甲醇)。

本實(shí)用新型實(shí)施例的合成氨或甲醇系統(tǒng)中，氣化系統(tǒng)200采用煤或者焦炭為原料，氣化劑為氧氣+水蒸汽，還可以是富氧+水蒸汽、氧氣+水蒸汽+CO₂、富氧+水蒸汽+CO₂、氧氣+CO₂或者富氧+CO₂，氧氣由制氧系統(tǒng)100提供，原料與氣化劑在氣化系統(tǒng)200的氣化反應(yīng)爐201內(nèi)進(jìn)行氣化反應(yīng)生成煤氣，在反應(yīng)過程中，氣化反應(yīng)爐201內(nèi)溫度較高，因此在夾套結(jié)構(gòu)的內(nèi)腔中通入冷卻水，冷卻水在使得爐壁降溫的同時(shí)，水蒸發(fā)為水蒸汽，水蒸汽經(jīng)由氣化反應(yīng)爐201底部進(jìn)入氣化反應(yīng)爐201內(nèi)部，進(jìn)入氣化反應(yīng)爐201內(nèi)的水蒸汽的溫度低于氣化反應(yīng)爐201的內(nèi)部溫度，因此，可以起到對于氣化反應(yīng)爐201的底部區(qū)域降溫的作用。

當(dāng)使用的氣化劑中包含水蒸汽時(shí)，夾套部和或煤氣廢鍋203中產(chǎn)生的水蒸汽可預(yù)熱后進(jìn)入氣化反應(yīng)爐201，作為氣化劑的成分之一參與氣化反應(yīng)。

進(jìn)一步地，當(dāng)使用的氣化劑中不包含水蒸汽(CO₂+氧氣或者CO₂+富氧)時(shí)，夾套部中產(chǎn)的蒸汽送到煤氣廢鍋203中過熱，過熱之后的水蒸汽用于加熱氣化劑，氣化劑加熱后進(jìn)入氣化反應(yīng)爐201中參與氣化反應(yīng)，水蒸汽不作為氣化劑，能進(jìn)一步的降低原料煤、和蒸汽的消耗，甚至不消耗蒸汽。從而使得煤氣中水蒸汽含量極少，因煤氣洗滌冷卻而產(chǎn)生的廢水基本消除，煤氣中的組分更適合作為燃料氣使用。

氣化系統(tǒng)200將煤氣送入變換系統(tǒng)300，變換系統(tǒng)300變換后的氣體送入脫硫系統(tǒng)400進(jìn)行脫硫，脫硫系統(tǒng)400進(jìn)行脫硫處理后將脫硫變換氣體送入壓縮系統(tǒng)500，經(jīng)過壓縮加壓后的氣體送入脫碳系統(tǒng)600，脫碳系統(tǒng)600將氣體進(jìn)行脫碳操作后經(jīng)加壓后進(jìn)入合成系統(tǒng)700以生產(chǎn)合成氨(或者甲醇)。當(dāng)使用的氣化劑中不包含水蒸汽時(shí)，夾套部和或煤氣廢鍋203中產(chǎn)生的水蒸汽還可用于預(yù)熱氣化劑。

在反應(yīng)的過程中，夾套部中的冷卻水在對爐壁進(jìn)行冷卻、保護(hù)爐壁的同時(shí)副產(chǎn)水蒸汽，當(dāng)本氣化反應(yīng)爐201使用的氣化劑中包含水蒸汽，因此，夾套部和或煤氣廢鍋203中的水蒸汽能夠經(jīng)由氣化反應(yīng)爐201的氣化劑入口進(jìn)入氣化反應(yīng)爐201內(nèi)，從而減少了外界通入的水蒸汽的量。綜上，與現(xiàn)有技術(shù)中的合成氨或甲醇系統(tǒng)相比，本實(shí)用新型實(shí)施例提供的合成氨或甲醇系統(tǒng)利用氣化反應(yīng)產(chǎn)生的熱量副產(chǎn)水蒸汽，并在將水蒸汽通入氣化反應(yīng)爐201中作為氣化劑的一部分時(shí)提高了熱量的利用率，且減少了外界水蒸汽的通入量。當(dāng)使用的氣化劑中包含CO₂時(shí)，使煤氣中的C元素來源除了原料煤以外，還有氣化劑中的CO₂。使得單位原料產(chǎn)氣量得到提高。且因?yàn)闅饣瘎┲袥]有水蒸汽的存在，因此反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)生成的氫氣量大大減少，從而煤氣中的甲烷含量也能實(shí)現(xiàn)大幅度下降，從而降低了煤氣中含有的甲烷對于最終產(chǎn)量的影響。

此外，由于與現(xiàn)有技術(shù)中常壓狀態(tài)運(yùn)行的氣化裝置相比，本實(shí)用新型提供的合成氨或甲醇系統(tǒng)中的氣化系統(tǒng)200提高了運(yùn)行壓力，提高了壓縮系統(tǒng)500的進(jìn)氣壓力，從而降低了壓縮氣體所需消耗的電能。

進(jìn)一步地，與現(xiàn)有技術(shù)中的合成氨系統(tǒng)相比，氣化系統(tǒng)200與變換系統(tǒng)300之間無需連接壓縮機(jī)，因此現(xiàn)有技術(shù)中的壓縮機(jī)就可以通過改造來實(shí)現(xiàn)利舊使用，由于在本實(shí)施例提供的合成氨或甲醇系統(tǒng)的氣化系統(tǒng)200送出的煤氣壓力最高能達(dá)到1.5MPa，能夠達(dá)到現(xiàn)有壓縮機(jī)的三級氣缸的出口壓力，所以改造后，壓縮機(jī)第一、二、三級氣缸不再使用，因此，需要對現(xiàn)有壓縮機(jī)的做如下改造：第一、二、三級氣缸原本均為低壓級氣缸，將現(xiàn)有的壓縮機(jī)第一、二、三級氣缸進(jìn)行改造，使其改造為中壓級氣缸或者高壓級氣缸。使得壓縮機(jī)中壓級氣缸和高壓級氣缸均為雙缸形式，即具有雙第四級氣缸、雙第五級氣缸和雙第六級氣缸。如此一來，可以大大提高壓縮機(jī)的打氣能力，在氣體總量不變的情況下，能夠減少壓縮機(jī)運(yùn)行臺數(shù)，從而節(jié)省大量的耗電量。改造后，將不再使用的壓縮機(jī)繼續(xù)利舊改造他用。

本實(shí)施例中，變換系統(tǒng)300包括氣水分離罐304，氣水分離罐304和氣化系統(tǒng)200連接，氣水分離罐304分別與設(shè)備電爐306和熱交換器305連接，設(shè)備電爐306和熱交換器305均與變化爐連接，變化爐包括一段變換部307和二段變換部308，一段變換部307和二段部分別與中壓蒸汽廢鍋309的進(jìn)氣端和出氣端連通，熱交換器305與低變爐310連接，低變爐310與低壓蒸汽廢鍋311連接，低壓蒸汽廢鍋311與鍋爐水預(yù)熱器312連接，鍋爐水預(yù)熱器312與脫鹽水預(yù)熱器313連接，脫鹽水預(yù)熱器313與水分離器314連接，水分離器314與脫硫系統(tǒng)400連接。中壓蒸汽廢鍋309將一段變換部307輸出的煤氣中的熱量帶走，且中壓蒸汽廢鍋309與二段變換部308相連，以調(diào)節(jié)煤氣進(jìn)入二段變換部308的溫度，同時(shí)，中壓蒸汽廢鍋309副產(chǎn)中壓飽和蒸汽。低壓蒸汽廢鍋311用于對低變爐310輸出的煤氣進(jìn)行降溫，同時(shí)副產(chǎn)低壓蒸汽。

本實(shí)施例中，脫硫系統(tǒng)400包括：冷卻塔401，冷卻塔401連接有脫硫塔，脫硫塔連接有清洗塔403，脫硫塔與貧液槽406和富液槽405相連，貧液槽406和富液槽405均與脫硫再生槽404相連，脫硫再生槽404與硫泡沫槽407相連，硫泡沫槽407與壓濾機(jī)408相連，壓濾機(jī)408與熔硫釜409相連。

本實(shí)施例中，脫硫塔包括多個(gè)脫硫塔402，各脫硫塔402串聯(lián)或者并聯(lián)連接。

在使用本實(shí)施例提供的固定床加壓氣化裝置的過程中，使用煤或者焦炭為原料，氣化劑為氧氣+水蒸汽，還可以是富氧+水蒸汽或者氧氣+水蒸汽+CO₂。氣化劑經(jīng)過預(yù)熱混合后由氣化反應(yīng)爐201的氣化劑入口進(jìn)入爐內(nèi)，原料自氣化反應(yīng)爐201的頂部進(jìn)料口進(jìn)入爐內(nèi)，氣體自下而上通過氣化反應(yīng)爐201內(nèi)的灰層、氧化層、第一還原層、第二還原層、干餾層和干燥層；氣化劑經(jīng)由灰層吸收顯熱升高，經(jīng)氧化層煤(或者焦炭)與氧氣發(fā)生燃燒反應(yīng)生成CO₂，氣\固物料溫度迅速升高達(dá)1100～1200℃，之后上升氣流進(jìn)入第一還原層和第二還原層，煤(或焦炭)與高溫氣體發(fā)生煤氣化反應(yīng)：C+CO₂→2CO、C+H₂0→CO+H₂，此氣化反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，上升氣流溫度下降到850～900℃再次進(jìn)入干餾層和干燥層，在此層上升氣流與進(jìn)爐冷原料煤(或焦炭)接觸進(jìn)行熱交換，氣流最后溫度下降到500～550℃，從氣化反應(yīng)爐201的氣體出口導(dǎo)出；冷煤(或焦炭)在干餾層和干燥層中受熱升溫以及在氣體作用下，將存于煤(或焦炭)中的揮發(fā)份和水分溢出進(jìn)入上升氣流隨出口煤氣帶走。

入爐煤(或焦炭)按一定比例粒度，貯于原料倉，按照一定計(jì)量進(jìn)入變壓進(jìn)料鎖斗，按時(shí)間順序控制加入給料罐和氣化反應(yīng)爐201中，與上升氣流逆向移動(dòng)，由上而下通過干燥層、干餾層、第二還原層、第一還原層、氧化層和灰層，此時(shí)入爐煤(或焦炭)已經(jīng)燃燒及氣化反應(yīng)變成灰渣，灰渣再經(jīng)過排渣口排入到排渣鎖斗，灰渣從排渣鎖斗的排渣閥外排。

氣化反應(yīng)爐201生產(chǎn)的煤氣進(jìn)入旋風(fēng)分離器202分離除塵后進(jìn)入煤氣廢鍋203。來自裝置外的鍋爐給水(軟水)進(jìn)入廢熱鍋爐換熱列管產(chǎn)生蒸汽通過汽包蒸汽出口引出后進(jìn)入上部的蒸汽過熱器換熱列管，將飽和蒸汽過熱后引至氣化反應(yīng)爐201中供氣化自用。煤氣經(jīng)過換熱降溫后在煤氣廢鍋203下部再進(jìn)行一次除塵分離，之后引出煤氣廢鍋203，溫度下降至180～230℃送入到洗滌飽和塔204。

煤氣由洗滌飽和塔204底部進(jìn)氣口經(jīng)塔內(nèi)設(shè)置的垂直塔盤與塔頂下來的洗滌水逆流接觸，煤氣經(jīng)水洗滌降溫、傳熱傳質(zhì)，煤氣中塵和雜質(zhì)得到進(jìn)一步洗滌清除，同時(shí)煤氣中水蒸汽達(dá)到飽和，送入到下一工序。

洗滌飽和塔204、旋風(fēng)分離器202、煤氣廢鍋203底部排出高含灰黑水經(jīng)過閃蒸罐205，灰水溫度下降到100℃以下后送入沉降槽206，水中細(xì)灰匯集與沉降槽206底部送入到含塵焦油槽209，再通過泵壓外送。沉降槽206頂部溢流出來的清液送入到灰水槽207，再經(jīng)由灰水槽207的灰水泵送回系統(tǒng)循環(huán)使用。

與現(xiàn)有技術(shù)中的合成氨或甲醇系統(tǒng)相比，由于本實(shí)施例中的合成氨或甲醇系統(tǒng)中，氣化系統(tǒng)200實(shí)現(xiàn)連續(xù)氣化操作運(yùn)行，因此，應(yīng)用同種型號、同等尺寸的氣化反應(yīng)爐201時(shí)，本實(shí)施例提供的合成氨或甲醇系統(tǒng)中的氣化系統(tǒng)200產(chǎn)氣量能提高1.5倍以上，氣化效率得到大大的提高；因?yàn)闅饣实玫酱蟠蟮奶岣?，同等生產(chǎn)規(guī)模下，需要的操作人員數(shù)量也大大減少，節(jié)約了大量人員成本；此外，氣化系統(tǒng)200實(shí)現(xiàn)連續(xù)氣化操作運(yùn)行，僅在氣化系統(tǒng)200開、停的時(shí)候?qū)Σ缓细駳怏w進(jìn)行排放，不合格氣體排放頻率低，便于處理。此外，氣化系統(tǒng)200因?yàn)閷?shí)現(xiàn)了連續(xù)性操作，從而取消了氣柜，節(jié)省了大量的占地空間，取消了氣柜這一重大危險(xiǎn)源設(shè)備，管理難度也大大降低。

氣化系統(tǒng)200產(chǎn)生的煤氣不再使用液體水來激冷，而是采用廢鍋回收預(yù)熱，副產(chǎn)高品味的中壓過熱蒸汽，熱利用效率大大提高。

氣化系統(tǒng)200不使用空氣作為氣化劑，流程簡化，動(dòng)力設(shè)備大大減少。大功率的空氣鼓風(fēng)機(jī)、循環(huán)水泵等設(shè)備均無需使用，從而降低電耗。在氣化過程中，當(dāng)氣化劑中包含CO₂時(shí)，脫碳系統(tǒng)600中產(chǎn)生的CO₂經(jīng)由CO₂輸送管路送入混合器，與其他氣化劑所需氣體混合預(yù)熱后通入氣化反應(yīng)爐201內(nèi)，從而減少外界通入的CO₂量。

變換系統(tǒng)300產(chǎn)生的高氨氮廢水全部能送到氣化系統(tǒng)200使用，無需進(jìn)行進(jìn)一步凈化處理，從而節(jié)省了污水處理成本。

在氣化系統(tǒng)200中的灰水處理系統(tǒng)使得氣化系統(tǒng)200中排出的廢水實(shí)現(xiàn)循環(huán)重復(fù)利用，只有少量清灰水外排使水系統(tǒng)中離子得以保持在一個(gè)安全的平衡范圍之內(nèi)。經(jīng)過閃蒸罐205處理之后的廢水，其中氨氮大大降低，使得外排的清灰水處理方便，處理難度降低。

隨著氣化系統(tǒng)200操作壓力的提高，煤氣中甲烷的含量也提高。甲烷熱值大約9400Kcal/Nm³，熱電鍋爐動(dòng)力煤熱值約5500Kcal/kg，1Nm³甲烷＝1.71kg動(dòng)力煤。把甲烷送入到蒸汽鍋爐中，能替代大量的動(dòng)力煤，從而節(jié)省大量的運(yùn)行成本。

實(shí)施例二

本實(shí)施例二提供了另一種合成氨或甲醇系統(tǒng)，包括：依次相連的制氧系統(tǒng)100、氣化系統(tǒng)200、變換系統(tǒng)300、脫硫系統(tǒng)400、壓縮系統(tǒng)500、脫碳系統(tǒng)600和合成系統(tǒng)700；其中：

制氧系統(tǒng)100為深空空分制氧設(shè)備或者變壓吸附制氧設(shè)備，變壓吸附制氧設(shè)備包括：變壓吸附空分制氧機(jī)101、富氧混合罐102、壓縮裝置103和造氣空氣鼓風(fēng)機(jī)104，變壓吸附空分制氧機(jī)101和造氣空氣鼓風(fēng)機(jī)104均與富氧混合罐102相連，富氧混合罐102與氣化系統(tǒng)200相連。

氣化系統(tǒng)200包括氣化反應(yīng)爐201，氣化反應(yīng)爐201的爐壁包括全夾套結(jié)構(gòu)，全夾套結(jié)構(gòu)的內(nèi)腔與氣化反應(yīng)爐201的底部連通，以將水蒸汽通入所述氣化反應(yīng)爐201內(nèi)。

變換系統(tǒng)300中包括變化爐，變化爐包括一段變換部307和二段變換部308，一段變換部307和二段部分別與中壓蒸汽廢鍋309的進(jìn)氣端和出氣端連通。

脫硫系統(tǒng)400中設(shè)置有脫硫塔402，脫碳系統(tǒng)600中設(shè)置有脫碳塔，本實(shí)施例中，脫碳系統(tǒng)600可為碳丙方式脫碳或者變壓吸附方式脫碳。

本實(shí)用新型實(shí)施例的合成氨或甲醇系統(tǒng)中，氣化系統(tǒng)200采用煤或者焦炭為原料，氣化劑為氧氣+水蒸汽，還可以是富氧+水蒸汽、氧氣+水蒸汽+CO₂、富氧+水蒸汽+CO₂、氧氣+CO₂或者富氧+CO₂，氧氣由制氧系統(tǒng)100提供，原料與氣化劑在氣化系統(tǒng)200的氣化反應(yīng)爐201內(nèi)進(jìn)行氣化反應(yīng)生成煤氣，在反應(yīng)過程中，氣化反應(yīng)爐201內(nèi)溫度較高，因此在夾套結(jié)構(gòu)的內(nèi)腔中通入冷卻水，冷卻水在使得爐壁降溫的同時(shí)，水蒸發(fā)為水蒸汽，水蒸汽經(jīng)由氣化反應(yīng)爐201底部進(jìn)入氣化反應(yīng)爐201內(nèi)部，進(jìn)入氣化反應(yīng)爐201內(nèi)的水蒸汽的溫度低于氣化反應(yīng)爐201的內(nèi)部溫度，因此，可以起到對于氣化反應(yīng)爐201的底部區(qū)域降溫的作用。

當(dāng)使用的氣化劑中包含水蒸汽時(shí)，全夾套結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的水蒸汽可預(yù)熱后進(jìn)入氣化反應(yīng)爐201，作為氣化劑的成分之一參與氣化反應(yīng)。氣化系統(tǒng)200將煤氣送入變換系統(tǒng)300，變換系統(tǒng)300變換后的氣體送入脫硫系統(tǒng)400進(jìn)行脫硫，脫硫系統(tǒng)400進(jìn)行脫硫處理后將脫硫變換氣體送入壓縮系統(tǒng)500進(jìn)行壓縮，然后送入脫碳系統(tǒng)600，脫碳系統(tǒng)600將氣體進(jìn)行脫碳操作后經(jīng)加壓后進(jìn)入合成系統(tǒng)700以生產(chǎn)合成氨(或者甲醇)。

在反應(yīng)的過程中，夾套結(jié)構(gòu)中的冷卻水在對爐壁進(jìn)行冷卻、保護(hù)爐壁的同時(shí)副產(chǎn)水蒸汽，由于本氣化反應(yīng)爐201使用的氣化劑中包含水蒸汽，因此，夾套結(jié)構(gòu)中的水蒸汽能夠經(jīng)由氣化反應(yīng)爐201的氣化劑入口進(jìn)入氣化反應(yīng)爐201內(nèi)，從而減少了外界通入的水蒸汽的量。當(dāng)使用的氣化劑中不包含水蒸汽，僅為CO₂+氧氣或者CO₂+富氧時(shí)，夾套部產(chǎn)生的水蒸汽可用于預(yù)熱氣化劑，水蒸汽不作為氣化劑，能進(jìn)一步的降低原料煤、和蒸汽的消耗，甚至不消耗蒸汽。從而使得煤氣中水蒸汽含量極少，因煤氣洗滌冷卻而產(chǎn)生的廢水基本消除，煤氣中的組分更適合作為燃料氣使用。綜上，與現(xiàn)有技術(shù)中的合成氨或甲醇系統(tǒng)相比，本實(shí)用新型實(shí)施例提供的合成氨或甲醇系統(tǒng)利用氣化反應(yīng)產(chǎn)生的熱量副產(chǎn)水蒸汽，并將水蒸汽通入氣化反應(yīng)爐201中作為氣化劑的一部分參與反應(yīng)，因此，提高了熱量的利用率，且減少了外界水蒸汽的通入量。

最后應(yīng)說明的是：以上各實(shí)施例僅用以說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述各實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本實(shí)用新型各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。