一种集成余热制冷和碳捕集的煤气化制甲醇系统及方法_3

文档序号:9270078阅读:来源:国知局
r>[0036] 所述水煤气变换单元3包括第一变换反应器23、第二变换反应器26、第一废热锅 炉24、第二废热锅炉28、第一汽包27和第二汽包25,所述第一变换反应器23的进气口与除 尘净化单元2连接,所述第一变换反应器23的出气口与第一废热锅炉24的热端进口连接, 所述第一废热锅炉24的热端出口与第二变换反应器26的进气口连接,所述第二变换反应 器26的出气口与第二废热锅炉28的热端进口连接,所述第二废热锅炉28的热端出口与酸 性气体脱除单元4的合成气体进口连接;
[0037] 所述CO2多级压缩单元6的过热水出口与第二废热锅炉28的进水口连接,所述第 二废热锅炉28的过热水出口与第一汽包27的过热水入口连接,所述第一汽包27的蒸汽出 口与发生器44的蒸汽入口连接;所述第一汽包27的热水出口与第一废热锅炉24的进水口 连接,所述第一废热锅炉24的过热水出口与第二汽包25的过热水入口连接,所述第二汽包 25的蒸汽出口与发生器44的蒸汽入口连接。
[0038] 自除尘净化器出来的粗合成气,依次通过第一变换反应器23、第一废热锅炉24、 第二变换反应器26和第二废热锅炉28后,再通过一冷却器后进入酸性气体脱除单元,则水 煤气变换单元3可对粗合成气进行两段高温耐硫变换工艺;而CO2多级压缩单元6产生的 过热水先进入水煤气变换单元3中的第二废热锅炉28,过热水从第二废热锅炉28进入第一 汽包27,第一汽包27将过热水转变成低压水蒸汽,而没有完成转变的过热水自第一废热锅 炉24进入第二汽包25,第二汽包25将此过热水转变成低压水蒸汽,第一汽包27和第二汽 包25产生的低压水蒸汽被输送至余热制冷单元8'的发生器44中。为了保证充分利用过 热水,第二汽包27和第一汽包25之间设有过热水管道,即第二汽包和第一汽包通过过热水 管道直接连接,这使在第二汽包内还没被转变的过热水可送回第一汽包中,从而保证过热 水完成转变成低压蒸汽。
[0039] 所述CO2多级压缩单元6包括多个CO 2压缩机和与CO 2压缩机数量相等的压缩冷 却器,多个所述CO2压缩机和压缩冷却器依次交替连接,其中,位于首位的CO 2压缩机29的 CO2入口与酸性气体脱除单元4的CO 2排放口连接,而多个所述压缩冷却器的冷却水入口与 蒸发器的冷水出口连接。
[0040] 具体的,采用本集成余热制冷和碳捕集的煤气化制甲醇系统利用合成气制甲醇的 过程为:
[0041] 水煤桨和氧气进入德士古气化单元1后,水煤浆9和氧气10在德士古气化单元中 1的德士古气化炉中以1200-1400 °C的温度下进行后成,产生粗合成气,此粗合成气的温度 被降至300-400°C左右后,自德士古气化单元1排出而进入除尘净化单元2,除尘净化单元 2去除粗合成气中的杂质;
[0042] 通过被除尘净化单元2去除杂质的粗合成气进入水煤气变换单元3 ;水煤气变换 单元3对此粗合成气进行两段高温而硫变工艺,即粗合成气进入第一变换反应器23时以 350-450°C的温度进行高温耐硫变换工艺,进入第二变换反应器26时以300-400°C的温度 进行高温耐硫变换工艺;依次通过水煤气变换单元3中的第一变换反应器23、第一废热锅 炉24、第二变换反应器26和第二废热锅炉28的粗合成气进入酸性气体脱除单元4 ;
[0043] 粗合成气被酸性气体脱除单元分离成三部分,即气H2S气体14、C02气体15和洁净 合成气20,其中H2S气体14通过出口进入克劳斯单元7, H2S气体14被克劳斯单元7回收 制成硫磺副产品19 ;而CO2气体15进入CO 2多级压缩单元6, CO 2多级压缩单元6将CO 2气 体压缩液态CO2S后输送至其他工艺或进行储存,从而完成碳捕集;
[0044] 而洁净合成气20通过酸性气体脱除单元4的合成气出口进入甲醇合成及精馏单 元5,甲醇合成及精馏单元5将洁净合成气制成精甲醇21。
[0045] 本集成余热制冷和碳捕集的煤气化制甲醇系统在制造甲醇的过程中还进行了余 热回收利用工艺,其过程如下所述:
[0046] 进入CO2多级压缩单元6的CO 2气体15被压缩成液态CO 218, 0)2多级压缩单元压 缩〇)2气体时产生大量过热水,此过热水通过水煤气变换单元中的第一废热锅炉24、第二废 热锅炉28、第一汽包27和第二汽包25的作用,过热水转变成低压水蒸汽61,接着低压水蒸 汽61进入余热制冷单元8'中的发生器44,低压水蒸汽61对发生器44内的浓氨水进行加 热制得氨气,此氨气依次通过冷凝器45和冷量回收器46后转变成冷液氨,此冷液氨对蒸发 器48中的水进行制冷,从而制得冷却水,此冷却水通过蒸发器48冷水出口后进入0)2多级 压缩单元6和酸性气体脱除单元4,从而冷却水包含的冷量可供应于CO2多级压缩单元6和 酸性气体脱除单元4。
[0047] 在上述过程中,过热水通过水煤气变换单元中的第一废热锅炉24、第二废热锅炉 28、第一汽包27和第二汽包25的作用后,产生的低压水蒸汽61为I. 2MPa的低压蒸汽。发 生器44中的浓氨水与低压水蒸汽进行热交换前,浓氨水的浓度为30%。
[0048] 当本集成余热制冷和碳捕集的煤气化制甲醇系统采用原料水煤浆流量为 107. 45t/h制造甲醇时,通过德士古气化单元制成的粗合成气的气量为292. 71t/h,气化温 度约1400°C,压力约为64bar。且粗合成气的成分如表1 :
[0049] 表1粗合成气的成分
[0050]
[0051] 上述本集成余热制冷和碳捕集的煤气化制甲醇系统在制造甲醇的过程中,余热制 冷单元吸收热余产生的冷量能100%满足低温甲醇洗所需-40°C冷量,减少约电耗90%,且 单位甲醇产品CO2排放可降低I. 29t,相比现有过程,单位产品CO2排放量降低了 46%。
[0052] 实施例2
[0053] 如图5和图6所示,本实施例与实施例1不同之处在于:一种集成余热制冷和碳捕 集的煤气化制甲醇系统,包括依次连接的德士古气化单元1、除尘净化单元2、水煤气变换 单元3、酸性气体脱除单元4和甲醇合成及精馏单元5,同时所述酸性气体脱除单元4的硫 排放口和(1)2排放口分别连接有硫回收单元7和CO2多级压缩单元6 ;还包括余热制冷单元 8',所述水煤气变换单元3的蒸汽出口与余热制冷单元8'的蒸汽入口连接,所述余热制冷 单元8'的冷水出口与酸性气体脱除单元4的冷却水进口连接;所述CO2多级压缩单元6的 过热水出口与水煤气变换单元3的进水口连接。
[0054] 所述余热制冷单元8'包括发生器44、冷凝器45、冷量回收器46、蒸发器48、吸收 器49、溶液换热器53和泵52 ;所述发生器44的蒸汽入口与水煤气变换单元3的蒸汽出口 连接,所述蒸发器44的冷水出口与酸性气体脱除单元4的冷却水进口连接;
[0055] 所述发生器44的氨气出口与冷凝器45的热端进口连接,所述冷凝器45的热端出 口与冷量回收器46的热端入口连接,所
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