阅读说明：本技术 一种适应苛刻工况的合成气洗涤系统及其工作方法 (Synthetic gas washing system adaptive to harsh working conditions and working method thereof ) 是由 瞿海根 于 2019-10-21 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种适应苛刻工况的合成气洗涤系统及其工作方法,涉及合成气洗涤技术领域。本发明包括气化炉、黑水处理系统、第一级文丘里洗涤器、旋风分离器、第二级文丘里洗涤器、洗涤塔和水泵；水泵通过第二洗涤水进水管与第二级文丘里洗涤器相连通、通过第一洗涤水连接管与第一级文丘里洗涤器相连通、通过气化炉激冷水管与气化炉相连通。本发明实现了含固量高的黑水和含固量低的黑水的分流,显著降低进入洗涤塔黑水的固含量,有效缓解激冷水系统在开停车和正常运行过程中存在的阻塞和磨损问题,提高了激冷水流量的可靠性和激冷室液位的稳定性,降低了由此可能带来的故障停车概率,一级润湿和旋风分离设备,工程实现难度低,可靠性高。(The invention discloses a synthesis gas washing system adaptive to harsh working conditions and a working method thereof, and relates to the technical field of synthesis gas washing. The invention comprises a gasification furnace, a black water treatment system, a first-stage Venturi scrubber, a cyclone separator, a second-stage Venturi scrubber, a washing tower and a water pump; the water pump is communicated with the second-stage Venturi scrubber through a second washing water inlet pipe, communicated with the first-stage Venturi scrubber through a first washing water connecting pipe and communicated with the gasification furnace through a gasification furnace chilling water pipe. The invention realizes the diversion of the black water with high solid content and the black water with low solid content, obviously reduces the solid content of the black water entering the washing tower, effectively relieves the problems of blockage and abrasion of the chilling water system in the processes of starting, stopping and normal operation, improves the reliability of chilling water flow and the stability of the liquid level of the chilling chamber, reduces the probability of fault stopping possibly caused by the blockage and the abrasion, and has primary wetting and cyclone separation equipment, low engineering realization difficulty and high reliability.)

一种适应苛刻工况的合成气洗涤系统及其工作方法

技术领域

本发明属于合成气洗涤技术领域，特别是涉及一种适应苛刻工况的合成气洗涤系统以及一种适应苛刻工况的合成气洗涤系统的工作方法。

背景技术

迄今为止，气化仍是大规模、高效、清洁利用煤炭等碳氢燃料的最有效方式，也是相关化工工艺的龙头技术。所用燃料包括煤、石油焦、沥青、生物质甚至垃圾等广义碳氢燃料。气流床气化技术，由于生产强度大，环保性强，是煤气化技术中的主流技术。

气流床气化反应，是由煤或其他碳氢化合物通过浆料或气力输送，与氧气在气化炉中发生部分氧化反应，生成合成气。合成气的主要成分为氢气和一氧化碳，还有少量的水蒸汽、二氧化碳、硫化氢、甲烷和氮气、微量羰基硫(COS)等，以及由残碳和原料中的灰分组成的液渣。因此，为了得到有用的有效合成气(一氧化碳和氢气)，必须降温和脱除固体。

从气化炉出来的高温合成气，通过激冷或废热锅炉，或激冷加废热锅炉的组合工艺，温度降到合成气压力对应的饱和温度后，再进入合成气润湿和洗涤系统。

典型的合成气润湿和洗涤系统是文丘里洗涤器、洗涤塔和激冷水泵。从激冷室出来的粗合成气首先进入文丘里洗涤器，和文丘里给水混合润湿后，再进入洗涤塔。在洗涤塔里，用工艺水(冷凝液、高压灰水和锅炉给水)进一步洗涤合成气，以降低合成气中的固体含量(固含量预期小于1mg/m3)。

合成气润湿和洗涤系统，内部装有用于脱除合成气夹带的固体和液滴的内件，例如气体分布器、下降管/上升管、塔盘和除沫器等。合成气和工艺水在塔盘处逆流接触，洗涤后的合成气从洗涤塔顶部离开。洗涤后的水(黑水)中含有部分合成气夹带的大量固体，大部分黑水通过激冷水泵循坏回合成气激冷系统(气化炉和文丘里洗涤器)进一步利用，少部分黑水排到闪蒸系统。

典型的合成气润湿和洗涤系统存在的问题是：

(1)在煤质差、水煤浆浓度低、高负荷等操作工况下，容易导致合成气带水、润湿和洗涤效果变差，从而造成合成气带灰。合成气带灰，会给下游单元带来不利的影响，比如换热器堵塞和换热能力下降、变换炉压差增加和催化剂反应活性下降等。

(2)从气化炉出来的粗合成气夹带的固体都基本进入洗涤塔底部的黑水中，因此洗涤塔黑水含有大量的固体。由于洗涤塔底部黑水湍动厉害，去激冷环和文丘里洗涤器的黑水不可避免的也将夹带部分固体，从而会导致激冷水过滤器堵塞，激冷水管道、阀门和泵磨损严重等，甚至会因磨损激冷环而导致下降管烧穿；因此针对以上问题，提供一种适应苛刻工况的合成气洗涤系统及其工作方法具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适应苛刻工况的合成气洗涤系统及其工作方法，通过两级润湿，一级旋风分离和以及一级洗涤分离，有效增强合成气夹带固体的脱除效果，减少带入气化下游装置的固体量，第一级文丘里洗涤器润湿和一级旋风分离，实现了含固量高的黑水和含固量低的黑水的分流，旋风分离器底部的含固量高的黑水进入黑水处理装置或者返回气化炉，可以显著降低进入洗涤塔黑水的固含量，有效缓解激冷水系统在开停车和正常运行过程中存在的阻塞和磨损问题，提高了激冷水流量的可靠性和激冷室液位的稳定性，降低了由此可能带来的故障停车概率，一级润湿和旋风分离设备，工程实现难度低，可靠性高。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明的一种适应苛刻工况的合成气洗涤系统及其工作方法，包括气化炉、黑水处理系统、第一级文丘里洗涤器、旋风分离器、第二级文丘里洗涤器、洗涤塔和水泵；

所述水泵采用独立的激冷洗涤水泵或由激冷水泵和洗涤水泵组成的水泵组；所述水泵用于加压工艺洗涤水，所述水泵通过第二洗涤水进水管与第二级文丘里洗涤器相连通、通过第一洗涤水连接管与第一级文丘里洗涤器相连通、通过气化炉激冷水管与气化炉相连通；

所述第一级文丘里洗涤器用于初次润湿来自气化炉的粗合成气，所述第一级文丘里洗涤器通过粗合成气出管与气化炉相连通、通过第一洗涤器出气管与旋风分离器相连通；

所述旋风分离器用于初步脱除粗合成气中的固体，所述旋风分离器的顶部通过旋风分离器出气管与第二级文丘里洗涤器的侧部相连通、底部通过旋风分离器黑水出水管与黑水处理系统相连通，所述旋风分离器黑水出水管连接气化炉或通过加压装置连接气化炉；

所述第二级文丘里洗涤器用于二次润湿粗合成气，所述第二级文丘里洗涤器通过第二洗涤器出气管与洗涤塔侧部相连通；

所述洗涤塔用于洗涤合成气来脱除合成气中参与的固体，所述洗涤塔的顶部连通有洗涤塔出气管、底部通过洗涤塔黑水出水管与黑水处理系统相连通、低水位侧部通过洗涤塔底部激冷洗涤水出水管与水泵相连通；所述洗涤塔的侧部设置有工艺洗涤水入水管。

进一步地，所述工艺洗涤水入水管设置有至少2个。

进一步地，所述洗涤塔内设置有塔盘和除沫器。

一种适应苛刻工况的合成气洗涤系统的工作方法，包括以下步骤：

S01、一次润湿：气化炉内合成气进入第一级文丘里洗涤器与由水泵输送来的洗涤水相混合进行润湿，然后经第一洗涤器出气管进入旋风分离器；

S02、二次润湿：在旋风分离器中，合成气中夹带的大部分液体和固体在离心力作用下分离，旋风分离器底部的黑水经旋风分离器黑水出水管输送至黑水处理系统，通过旋风分离器出气管和第二洗涤水进水管将合成气与洗涤水传输至第二级文丘里洗涤器中进行混合即二次润湿；得到二次润湿后的合成气经第二洗涤器出气管进入洗涤塔；

S03、洗涤除固：合成气在洗涤塔中经塔盘和工艺洗涤水入水管逆流接触而被进一步洗涤，并通过除沫器脱除大部分液滴后，得到基本不含固体的合成气经洗涤塔出气管向外输出，同时洗涤塔底部分别通过洗涤塔黑水出水管和激冷洗涤水出水管与黑水处理系统、水泵相连通；

S04、激冷洗涤水供应：激冷洗涤水出水管内洗涤水通过水泵加压后分三部分循环利用，一部分经气化炉激冷水管与气化炉相连通供应激冷水，一部分经第一洗涤水连接管传输洗涤水至第一级文丘里洗涤器，另一部分经第二洗涤水进水管传输洗涤水至第二级文丘里洗涤器。

本发明具有以下有益效果：

(1)、本发明通过两级润湿，一级旋风分离和以及一级洗涤分离，有效增强合成气夹带固体的脱除效果，减少带入气化下游装置的固体量。

(2)、通过第一级文丘里洗涤器润湿和一级旋风分离，实现了含固量高的黑水和含固量低的黑水的分流，旋风分离器底部的含固量高的黑水进入黑水处理装置或者返回气化炉，可以显著降低进入洗涤塔黑水的固含量，有效缓解激冷水系统在开停车和正常运行过程中存在的阻塞和磨损问题，提高了激冷水流量的可靠性和激冷室液位的稳定性，降低了由此可能带来的故障停车概率。

(3)、本发明增加的一级润湿和旋风分离设备，工程实现难度低，可靠性高。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种适应苛刻工况的合成气洗涤系统实施例1的结构示意图；

图2为本发明一种适应苛刻工况的合成气洗涤系统实施例2的结构示意图；

图3为本发明一种适应苛刻工况的合成气洗涤系统的工作方法的步骤流程图；

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1-粗合成气出管，2-第一洗涤水连接管，3-第一洗涤器出气管，4-旋风分离器出气管，5-旋风分离器黑水出水管，6-第二洗涤水进水管，7-第二洗涤器出气管，8-洗涤塔出气管，9-工艺洗涤水入水管，10-洗涤塔黑水出水管，11-激冷洗涤水出水管，12-气化炉激冷水管，13-气化炉，14-黑水处理系统，01-第一级文丘里洗涤器，02-旋风分离器，03-第二级文丘里洗涤器，04-洗涤塔，05-水泵，05A-激冷水泵，05B-洗涤水泵。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“底部”、“顶部”、“侧部”、“内”等指示方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

实施例1：

请参阅图1所示，本发明的一种适应苛刻工况的合成气洗涤系统，包括气化炉13、黑水处理系统14、第一级文丘里洗涤器01、旋风分离器02、第二级文丘里洗涤器03、洗涤塔04和水泵05；

水泵05采用独立的激冷洗涤水泵；水泵05用于加压工艺洗涤水，水泵05通过第二洗涤水进水管6与第二级文丘里洗涤器03相连通、通过第一洗涤水连接管2与第一级文丘里洗涤器01相连通、通过气化炉激冷水管12与气化炉13相连通；

第一级文丘里洗涤器01用于初次润湿来自气化炉13的粗合成气，第一级文丘里洗涤器01通过粗合成气出管1与气化炉13相连通、通过第一洗涤器出气管3与旋风分离器02相连通；

旋风分离器02用于初步脱除粗合成气中的固体，旋风分离器02的顶部通过旋风分离器出气管4与第二级文丘里洗涤器03的侧部相连通、底部通过旋风分离器黑水出水管5与黑水处理系统14相连通；

第二级文丘里洗涤器03用于二次润湿粗合成气，第二级文丘里洗涤器03通过第二洗涤器出气管7与洗涤塔04侧部相连通；

洗涤塔04用于洗涤合成气来脱除合成气中参与的固体，洗涤塔04的顶部连通有洗涤塔出气管8、底部通过洗涤塔黑水出水管10与黑水处理系统14相连通、低水位侧部通过洗涤塔底部激冷洗涤水出水管11与水泵05相连通；洗涤塔04的侧部设置有工艺洗涤水入水管9。

其中，工艺洗涤水入水管9设置有3个。

其中，洗涤塔04内设置有塔盘和除沫器；

其中，旋风分离器黑水出水管5连接气化炉。

如图3所示，一种适应苛刻工况的合成气洗涤系统的工作方法，包括以下步骤：

S01、一次润湿：气化炉13内合成气进入第一级文丘里洗涤器01与由水泵05输送来的洗涤水相混合进行润湿，然后经第一洗涤器出气管3进入旋风分离器02；

S02、二次润湿：在旋风分离器02中，合成气中夹带的大部分液体和固体在离心力作用下分离，旋风分离器02底部的黑水经旋风分离器黑水出水管5输送至黑水处理系统14，通过旋风分离器出气管4和第二洗涤水进水管6将合成气与洗涤水传输至第二级文丘里洗涤器03中进行混合即二次润湿；得到二次润湿后的合成气经第二洗涤器出气管7进入洗涤塔04；

S03、洗涤除固：合成气在洗涤塔04中经塔盘和工艺洗涤水入水管9逆流接触而被进一步洗涤，并通过除沫器脱除大部分液滴后，得到基本不含固体的合成气经洗涤塔出气管8向外输出，同时洗涤塔04底部分别通过洗涤塔黑水出水管10和激冷洗涤水出水管11与黑水处理系统14、水泵05相连通；

S04、激冷洗涤水供应：激冷洗涤水出水管11内洗涤水通过水泵05加压后分三部分循环利用，一部分经气化炉激冷水管12与气化炉13相连通供应激冷水，一部分经第一洗涤水连接管2传输洗涤水至第一级文丘里洗涤器01，另一部分经第二洗涤水进水管6传输洗涤水至第二级文丘里洗涤器03；

在本实施例中，利用一部分洗涤塔04底部黑水作为第一级文丘里洗涤器01和第二级文丘里洗涤器的洗涤水，在系统内部循环利用，若这部分水量不足的话，由工艺洗涤水入水管9供应一部分作为两级文丘里洗涤器补水。

实施例2：

如图2所示，本实施例与实施例1的区别在于，水泵05采用由激冷水泵05A和洗涤水泵05B组成的水泵组，工作方法流程与实施例1相同，旋风分离器黑水出水管5通过加压装置连接气化炉13；

激冷水泵05A一路为专门连接气化炉13的激冷水泵，以确保激冷水流量的高稳定性；洗涤水泵05B另外一路为专门连接第一级文丘里洗涤器01和第二级文丘里洗涤器03的洗涤水泵。

在本实施例中，旋风分离器02底部旋风分离器黑水出水管5排至黑水处理系统14进一步处理。基于系统水平衡优化利用的考虑，将部分或者全部旋风分离器底部黑水经旋风分离器黑水出水管5返回气化炉13。

若旋风分离器02的布置可以产生足够的位差，旋风分离器底部黑水5可以自流回到气化炉；若没有足够的位差，则考虑设置增压泵。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。