结合耐硫变换和循环流化床热法脱硫的合成气净化装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及煤或其它含碳材料的气化产生的粗合成气中脱除杂质的净化技术领域，特别涉及一种结合耐硫变换和循环流化床热法脱硫的合成气净化方法及装置和应用。本实用新型除去合成气中含硫化合物、砷及其化合物、砸及其化合物、轻质芳烃和痕量的杂质，杂质例如氨、氰化物、汞、氯化氢，适用于该领域的新建或改造项目。
【背景技术】
[0002]在现有的技术和工业实践中，通常采用两种方法实现从合成气中除去酸性气体以及其他杂质。一种是使用溶剂进行物理或化学的液相吸收；一种是使用固体吸附剂在固定床中脱除。
[0003]通过液相吸收脱除气体中的硫化合物，已经实现工业化有Linde和Lurgi许可的Rectisol以及上海国际化建工程咨询公司的分流式低温甲醇洗(专利号:ZL200910052424.1)，该工艺采用甲醇为吸收溶剂，在极低的温度下操作，需消耗大量冷量，对设备材质的要求较高且工艺流程复杂，导致装置成本投资高。
[0004]此外，其他实现液相吸收脱除气体中的硫化合物工业化还有Selexol工艺，该工艺中使用聚乙二醇二甲醚为溶剂，但该工艺对脱除合成气中的COS有一定的困难，如要将酸性气体中浓度高的COS除去，需增加COS水解单元，且溶剂的循环量大导致操作成本高。来自气化的高温合成气经过耐硫变换反应后，温度通常在270-450 °C，而以上液相吸收法在这样的高温气体中是无效的，因为这些方法典型地需要在零度以下较低的温度下操作，因此合成气需要进行热回收、冷却处理，以满足液相吸收法除去杂质的低温条件。显而易见，这样的冷却、热回收和相关处理会导致下游合成气利用的热效率降低。
[0005]通过使用固体吸附剂在固定床中脱除气体中的硫化合物的方法存在处理能力小，吸附剂再生困难的缺点。
【实用新型内容】
[0006]本实用新型所要解决的技术问题在于针对现有技术所存在的不足之处而提供一种结合耐硫变换和循环流化床热法脱硫的合成气净化装置。
[0007]本实用新型的第一种结合耐硫变换和循环流化床热法脱硫的合成气净化装置，包括:
[0008]—水激冷洗涤装置，所述水激冷洗涤装置具有一粗合成气输入口和粗合成气输出口，该水激冷洗涤装置的粗合成气输入口通过一第一粗合成气输送管线连接一煤气化装置；
[0009]—耐硫变换反应系统，该耐硫变换反应系统具有一粗合成气输入口和粗合成气输出口，所述耐硫变换反应系统的粗合成气输入口通过一第二粗合成气输送管线连接所述水激冷洗涤装置的粗合成气输出口 ；
[0010]—热量回收装置，该热量回收装置具有一粗合成气输入口和粗合成气输出口，所述热量回收装置的粗合成气输入口通过一第三粗合成气输送管线连接所述耐硫变换反应系统的粗合成气输出口；
[0011]—第一换热器，所述第一换热器具有一粗合成气输入口、一粗合成气输出口、一脱硫后的合成气输入口和一脱硫后的合成气输出口，所述第一换热器的粗合成气输入口通过一第四粗合成气输送管线连接所述热量回收装置的粗合成气输出口；
[0012]—循环流化床的吸附反应器，所述循环流化床的吸附反应器包括一提升管、一旋风分离器和一下降管，所述循环流化床的吸附反应器的提升管的底部具有一粗合成气输入口，所述循环流化床的吸附反应器的提升管的下部配置有再生吸附剂入口和循环吸附剂入口，所述循环流化床的吸附反应器的提升管的上部配置有含固体吸附颗粒的脱硫后的合成气出口 ；所述循环流化床的吸附反应器的旋风分离器的上部配置有含固体吸附颗粒的脱硫后的合成气入口，所述循环流化床的吸附反应器的旋风分离器的顶部配置有脱硫后的合成气输出口，所述循环流化床的吸附反应器的旋风分离器的下部配置有载有硫的吸附剂出口 ；所述循环流化床的吸附反应器的下降管的上部配置有载有硫的吸附剂入口，所述循环流化床的吸附反应器的下降管的下部配置有一载有硫的吸附剂循环出口和一载有硫的吸附剂待再生出口 ；所述循环流化床的吸附反应器的提升管底部的粗合成气输入口通过一第五粗合成气输送管线连接所述的第一换热器的粗合成气输出口 ；所述循环流化床的吸附反应器的提升管下部的循环吸附剂入口与所述循环流化床的吸附反应器的下降管的载有硫的吸附剂循环出口连接，所述循环流化床的吸附反应器的提升管上部的含固体吸附颗粒的脱硫后的合成气出口通过一含固体吸附颗粒的第二脱硫后的合成气输送管线与所述循环流化床的吸附反应器的旋风分离器上部的含固体吸附颗粒的脱硫后的合成气入口连接；
[0013]—第一过滤器，所述第一过滤器具有一脱硫后的合成气输入口和一脱硫后的合成气输出口，所述第一过滤器的脱硫后的合成气输入口通过一第三脱硫后的合成气输送管线与所述循环流化床的吸附反应器的旋风分离器顶部的脱硫后的合成气输出口连接，所述第一过滤器的脱硫后的合成气输出口通过一第一脱硫后的合成气输送管线与所述第一换热器的脱硫后的合成气输入口连接；
[0014]—循环流化床的再生反应器，所述循环流化床的再生反应器包括一提升管、一旋风分离器和一下降管，所述循环流化床的再生反应器的提升管的下部配置有载有硫的吸附剂待再生入口，所述循环流化床的再生反应器的提升管的底部配置有再生空气或02与化的混合气体入口，所述循环流化床的再生反应器的提升管的上部配置有含有再生固体吸附剂的富S02的气体出口 ；所述循环流化床的再生反应器的旋风分离器的上部配置有含有再生固体吸附剂的富S02的气体入口，所述循环流化床的再生反应器的旋风分离器的顶部配置有富S02的气体出口，所述循环流化床的再生反应器的旋风分离器的下部配置有再生吸附剂出口 ；所述循环流化床的再生反应器的下降管的上部配置有再生吸附剂入口，所述循环流化床的再生反应器的下降管的下部配置有再生吸附剂出口 ；所述循环流化床的再生反应器的提升管下部的载有硫的吸附剂入口与所述循环流化床的吸附反应器的下降管的吸附剂待再生出口连接；所述循环流化床的再生反应器的旋风分离器上部的含有再生固体吸附剂的富S02的气体入口通过一含有再生固体吸附剂的第一富S02的气体输送管线与所述循环流化床的再生反应器的提升管上部的含有再生固体吸附剂的富302的气体出口连接；所述循环流化床的再生反应器的旋风分离器的下部的再生固体吸附剂出口与所述循环流化床的再生反应器的下降管的上部再生固体吸附剂入口连接；所述循环流化床的再生反应器的下降管的下部的再生吸附剂出口通过一再生吸附剂输送管线与所述循环流化床的吸附反应器的提升管下部的再生吸附剂入口连接；
[0015]一第二过滤器，所述第二过滤器具有一富302的气体入口和富S02的气体出口，所述第二过滤器的富S02的气体入口与所述循环流化床的再生反应器的旋风分离器顶部的富so2的气体出口通过一第二富so 2的气体输送管线连接；
[0016]—第二换热器，所述第二换热器具有一富S02的气体入口、富S02的气体出口、再生空气或02与1的混合气体入口、再生空气或02与1的混合气体出口，所述第二换热器的富S02的气体入口通过一第三富S0 2的气体输送管线连接所述第二过滤器的富302的气体出口，所述第二换热器的再生空气或02与N 2的混合气体入口连接空气源或0 2与N 2的混合气体源；所述第二换热器的再生空气或02与1的混合气体出口通过再生空气或02与1的混合气体输送管线连接所述循环流化床的再生反应器的提升管底部的再生空气或02与~2的混合气体入口；
[0017]一可再生脱nh3/hcn装置，所述可再生脱nh3/hcn装置具有脱硫后的合成气入口和脱硫后的合成气出口，所述再生脱nh3/hcn装置的脱硫后的合成气入口通过一第四脱硫后的合成气输送管线与所述第一换热器的脱硫后的合成气输出口连接；
[0018]—冷却装置，所述冷却装置具有脱硫后的合成气入口和脱硫后的合成气出口，所述冷却装置的脱硫后的合成气入口通过一第五脱硫后的合成气输送管线与所述可再生脱nh3/hcn装置的脱硫后的合成气出口连接，所述冷却装置的脱硫后的合成气出口通过一第六脱硫后的合成气输送管线与下游的脱二氧化碳单元装置连接。
[0019]在本实用新型第一种结合耐硫变换和循环流化床热法脱硫的合成气净化装置的一个优选实施例中，在所述可再生脱nh3/hcn装置与所述冷却装置之间增加一脱除汞和氯化物装置，所述脱除汞和氯化物装置具有脱硫后的合成气入口和脱硫后的合成气出口，所述脱除汞和氯化物装置的脱硫后的合成气入口通过一第五脱硫后的合成气输送管线与所述可再生脱nh3/hcn装置的脱硫后的合成气出口连接，所述脱除汞和氯化物装置的脱硫后的合成气出口通过一第七脱硫后的合成气输送管线与所述冷却装置的脱硫后的合成气入口连接。
[0020]在本实用新型第一种结合耐硫变换和循环流化床热法脱硫的合成气净化装置的一个优选实施例中，所述煤气化装置为水煤浆气化装置、粉煤气化装置或碎煤固定床气化
目.Ο
[0021]在本实用新型一种结合耐硫变换和循环流化床热法脱硫的合成气净化方法的装置的一个优选实施例中，所述耐硫变换反应系统使用绝热耐硫变换反应器或等温耐硫变换反应器或本申请人申请的中国专利号ZL201210040295.6、实用新型名称为带有支撑式槽孔板分布器的径向或轴径向固定床反应器。
[0022]在本实用新型第一种结合耐硫变换和循环流化床热法脱硫的合成气净化装置的一个优选实施例中，所述循环流化床的吸附反应器和循环流化床的再生反应器形成一流化催化裂化FCC工艺系统。
[0023]在本实用新型第一种结合耐硫变换和循环流化床热法脱硫的合成气净化装置的一个优选实施例中，所述脱二氧化碳单元装置为液相吸收脱二氧化碳单元装置或干法化学吸附脱二氧化碳单元装置。
[0024]在本实用新型第一种结合耐硫变换和循环流化床热法脱硫的合成气净化装置的一个优选实施例中，所述可再生脱NH3/HCN装置为吸附床。
[0025]在本实用新型第一种结合耐硫变换和循环流化床热法脱硫的合成气净化装置的一个优选实施例中，所述吸附床为固定式吸附床。
[0026]在本实用新型第一种结合耐硫变换和循环流化床热法脱硫的合成气净化装置的一个优选实施例中，所述脱除汞和氯化物装置为保护床。
[0027]本实用新型第二种结合耐硫变换和循环流化床热法脱硫的合成气净化方法的装置，包括
[0028]—水激冷洗涤装置，所述水激冷洗涤装置具有一粗合成气输入口和粗合成气输出口，该水激冷洗涤装置的粗合成气输入口通过一第六粗合成气输送管线连接一煤气化装置；
[0029]—耐硫变换反应系统，该耐硫变换反应系统具有一粗合成气输入口和粗合成气输出口，所述耐硫变换反应系统的粗合成气输入口通过一第七粗合成气输送管线连接所述水激冷洗涤装置的粗合成气输出口 ；
[0030]—热量回收装置，该热量回收装置具有一粗合成气输入口和粗合成气输出口，所述热量回收装置的粗合成气输入口通过一第八粗合成气输送管线连接所述耐硫变换反应系统的粗合成气输出口；
[0031]—第三换热器，所述第三换热器具有一粗合成气输入口、一粗合成气输出口、一脱硫后的合成气输入口和一脱硫后的合成气输出口，所述第三换热器的粗合成气输入口通过一第九粗合成气输送管线连接所述热量回收装置的粗合成气输出口 ；
[0032]—循环流化床，该循环流化床具有一循环流化床脱硫段和循环流化床再生段，所述循环流化床脱硫段具有一粗合成气输入口和脱硫后的合成气输出口 ；循环流化床再生段具有一再生空气或02与N 2的混合气体入口和一富S0 2的气体出口，所述循环流化床脱硫段的粗合成气输入口通过一第十粗合成气输送管线连接所述的第三换热器的粗合成气输出口 ；所述循环流化床脱硫段的脱硫后的合成气输出口通过一第八脱硫后的合成气输送管线与所述第三换热器的脱硫后的合成气输入口连接；
[0033]—第三过滤器，所述第三过滤器具有一脱硫后的合成气输入口和一脱硫后的合成气输出口，所述第三过滤器的脱硫后的合成气输入口通过一第九脱硫后的合成气输送管线与所述循环流化床的循环流化床脱硫段的脱硫后的合成气输出口连接，所述第三过滤器的脱硫后的合成气输出口通过一第八脱硫后的合成气输送管线与所述第三换热器的脱硫后的合成气输入口连接；
[0034]—第四换热器，所述第四换热器具有一富502的气体入口、富S0 2的气体出口、再生空气或02与化的混合气体入口、再生空气或02与化的混合气体出口，所述第四换热器的富S02的气体入口通过一第七富S02的气体输送管线连接所述循环流化床再生段的富S02的气体出口，所述第四换热器的再生空气或02与N 2的混合气体入口连接空气源或0 2与N 2的混合气体源，所述第四换热器的再生空气或02与&的混合气体出口通过再生空气或02与N2的混合气体输送管线连接所述循环流化床再生段的再生空气或02与~2的混合气体入口 ；
[0035]—硫酸装置或硫回收装置，所述硫酸装置或硫回收装置具有一富S02的气体入口、一硫酸输出口或硫磺输出口，所述硫酸装置或硫回收装置的富302的气体入口通过第八富302的气体输送管线连接至所述第四换热器的富302的气体出口 ；所述硫酸装置或硫回收装置的硫酸输出口或硫磺输出口输出硫酸或硫磺；
[0036]—可再生脱NH3/HCN装置，所述可再生脱NH3/HCN装置具有脱硫后的合成气入口和脱硫后的合成气出口，所述再生脱NH3/HCN装置的脱硫后的合成气入口通过一第十脱硫后的合成气输送管线与所述第三换热器的脱硫后的合成气输出口连接；
[0037]—冷却装置，所述冷却装置具有脱硫后的合成气入口和脱硫后的合成气出口，所述冷却装置的脱硫后的合成气入口通过一第十一脱硫后的合成气输送管线与所述可再生脱NH3/HCN装置的脱硫后的合成气出口连接，所述冷却装置的脱硫后的合成气出口通过一第十二脱硫后的合成气输送管线与下游的脱二氧化碳单元装置连接。
[0038]在本实用新型实现上述第二种结合耐硫变换和循环流化床热法脱硫的合成气净化方法的装置的一个优选实施例中，所述热量回收装置还具有另一粗合成气输出口并还包括一液相吸收脱硫脱碳装置，所述液相吸收脱硫脱碳装置具有粗合成气输入口和净化气输出口，所述液相吸收脱硫脱碳装置的粗合成气输入口通过一第十一粗合成气输送管线与所述热量回收装置的另一粗合成气输出口连接，所述液相吸收脱硫脱碳装置的净化气输出口送出净化合成气。
[0039]在本实用新型第二种结合耐硫变换和循环流化床热法脱硫的合成气净化装置一个优选实施例中，还包括一提氢装置，所述提氢装置具有一净化气输入口和一氢气出口，所述提氢装置的净化气输入口通过净化气输送管线与所述液相吸收脱硫脱碳装置的净化气输出口连接，所述提氢装置的氢气出口送出氢气。
[0040]在本实用新型第二种结合耐硫变换和循环流化床热法脱硫的合成气净化装置的一个优选实施例中，还包括一 PSA净化工段，所述PSA净化工段具有一脱硫后的合成气输入口和一氢气出口，所述PSA净化工段的脱硫后的合成气输入口通过所述第十二脱硫后的合成气输送管线与所述冷却装置的脱硫后的合成气出口连接，所述PSA净化工段的氢气出口送出氢气。
[0041]在本实用新型第二种结合耐硫变换和循环流化床热法脱硫的合成气净化装置的一个优选实施例中，还包括一提氢装置、PSA净化工段和合成氨装置，所述提氢装置具有一净化气输入口和一氢气出口，所述PSA净化工段具有一脱硫后的合成气输入口和一氢气出口，所述合成氨装置具有两个氢气入口、一个N2补充口和一个产品氨输出口 ；其中所述提氢装置的净化气输入口通过净化气输送管线与所述液相吸收脱硫脱碳装置的净化气输出口连接，所述提氢装置的氢气出口通过一氢气输送管线与所述合成氨装置的一个氢气输入口连接；所述PSA净化工段的脱硫后的合成气输入口通过所述第十二脱硫后的合成气输送管线与所述冷却装置的脱硫后的合成气出口连接，所述PSA净化工段的氢气出口通过另一氢气输送管线与所述合成氨装置的另一个氢气输入口连接；所述合成氨装置的N2补充口通过N2输送管线连接N 2气源；所述合成氨装置的产品氨输出口送出产品氨。
[0042]在本实用新型第二种结合耐硫变换和循环流化床热法脱硫的合成气净化装置的一个优选实施例中，所述煤气化装置为水煤浆气化装置、粉煤气化装置或碎煤固定床气化
目.ο
[0043]在本实用新型第二种结合耐硫变换和循环流化床热法脱硫的合成气净化装置的一个优选实施例中，所述耐硫变换反应系统使用绝热耐硫变换反应器或等温变换反应器或本申请人申请的中国专利号ZL201210040295.6、实用新型名称为带有支撑式槽孔板分布器的径向或轴径向固定床反应器或本申请人申请的中国专利号ZL201320176372.0、实用新型名称为一种将催化剂置于换热管之间的等温固定床反应器或本申请人申请的中国专利号ZL200910056432.4、实用新型名称为分流式等温耐硫变换工艺及其设备。
[0044]在本实用新型第二种结合耐硫变换和循环流化床热法脱硫的合成气净化装置的一个优选实施例中，所述脱二氧化碳单元装置为液相吸收脱二氧化碳单元装置或干法化学吸附脱二氧化碳单元装置。
[0045]在本实用新型第二种结合耐硫变换和循环流化床热法脱硫的合成气净化装置的一个优选实施例中，所述可再生脱NH3/HCN装置为吸附床。
[0046]在本实用新