本发明涉及一种费托合成水和含氨凝液在干粉煤气化激冷中的应用。
背景技术：
目前气化工艺的主流技术是气流床技术，气流床气化炉属于第三代先进的煤气化技术，是一种并流式气化，煤碳细粉或煤浆经喷嘴进入气化炉，在气化剂作用下发生气化反应，反应温度在1200～1800℃高温，残渣以熔渣或液态渣的形式排出。气流床气化炉的高温、高压、混合较好的特点决定了其有在单位时间、单位体积内提高生产能力的潜能，符合高效、大型化的趋势。气流床煤气化炉有干粉煤气化和水煤浆气化，典型的工艺流程有：干粉煤废锅流程(SHELL炉废锅流程)、干粉煤激冷流程(GSP气化炉激冷流程、SHELL炉激冷流程)及水煤浆激冷流程(德士古激冷流程、新型对置式多喷嘴水煤浆激冷流程)。
SHELL炉废锅流程是将磨煤干燥后的煤粉通过粉煤进料系统与氧气、蒸汽一起送入气化炉内燃烧反应，气化炉顶高温气体被循环冷煤气激冷，气体经干法除灰、洗涤分离后送下游。出口粗合成气水气比～0.23、氢碳比～0.3。该气体规格在制取煤制油合成气时，从节能的角度只采取低水气比变换工艺，一般采用2～3段变换炉串联达到下游合成气氢碳比要求；低水气比变换工艺有甲烷化副反应。
GSP气化炉激冷流程是干燥制粉后的煤粉通过粉煤进料系统与氧气、蒸汽一起进入气化炉内燃烧反应，高温气体在下室被水浴激冷并洗涤分离送下游。出口粗合成气水气比为1.1、氢碳比为0.37。水气比对CO变换率有较大影响，该规格气体水气比在CO平衡变换率的峰值区域，为避免反应超温，在制取煤制油合成气时，通过多种方式达到下游气体规格要求，如通过补入中压蒸汽提高水气比、增加预变换炉，降低CO浓度、或冷却分离出部分凝液降低水气比等。上述措施存在增加能耗、增加投资等弊端。
水煤浆加压气化工艺出口粗合成气水气比高(～1.4)、氢碳比高(～0.7)，采用高水气比变换工艺一段炉即可达到下游煤制油合成气规格要求。但水煤浆加压气化工艺能效低，而且需要配置备用炉。
在煤炭间接液化过程中，费托合成反应副产费托合成水，与油品质量比约为1.2:1，合成水中主要含碳数较低的含氧有机物(酸、醇、醛、酮和酯)，其中有机酸和醇的含量较高。合成水产量大，PH值约3-4，COD为30000-50000mg/L，难以直接采用工业上成熟的废水处理工艺，但必须对合成水进行有效处理以满足水资源清洁高效利用和节水环保的发展要求。
现有合成水处理工艺大致分为两种，一种是先采用精馏、萃取等技术将费托合成水处理至符合生化处理指标，再采用成熟的废水工艺进行处理；另一种是把费托合成水送至气化装置的煤浆制备单元，作为制浆水与原料煤在磨机中制成水煤浆进入气化炉，费托合成水中的含氧化合物作为反应物料的一部分参与气化反应，从而使废水得到最终处理。
第一种工艺，投资较大，操作较复杂；第二种工艺受选择气化工艺的限制，所以费托合成水处理需要一种更简单、有效、安全的工艺。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种费托合成水和含氨凝液在干粉煤气化激冷中的应用。
本发明要求保护费托合成水和含氨凝液作为干粉煤气化后激冷水中的应用。
本发明还要求保护费托合成水和含氨凝液在干粉煤气化后激冷中的应用。
另外，将费托合成水和含氨凝液混合进行加压和加热处理后的体系作为干粉煤气化后激冷水中的应用以及将费托合成水和含氨凝液混合进行加压和加热处理后的体系在干粉煤气化后激冷中的应用，也属于本发明的保护范围。
上述应用中，所述费托合成水为费托合成反应过程中的副产物；
所述费托合成水中碳原子数为1-7的含氧有机物占所述费托合成水总质量的1.2-3.9％，具体为3％；该含氧有机物包括酸、醇、醛、酮和酯中的至少一种；
所述费托合成水的pH值为3-4，具体可为3.2；COD为30000-50000mg/L，具体为47023mg/L。
所述含氨凝液为酸水汽提工艺所得液体经过闪蒸，收集所得闪蒸液后汽提而得的液体；其主要成分为氨气的水溶液。
所述含氨凝液的pH值为8.5-9。
其中，所述闪蒸为绝热闪蒸；闪蒸的压强为0.4MPaG；
所述汽提步骤中，汽提的压强为0.35MPaG。
所述由费托合成水和含氨凝液混合后组成的混合物的pH值为7-8。
所述含氨凝液的pH值为8.5-9，具体为8.7。
所述费托合成水和含氨凝液混合步骤是在气化装置激冷水缓冲罐中进行的。
所述加压处理步骤中，加压后的压强为5.0-5.2MPaG，具体可为5.1MPaG。
所述加热处理步骤中，加热后的终温为150℃～250℃。
所述干粉煤气化步骤中，气化剂为氧气配水蒸汽；所述氧气和水蒸汽的配比为每1Nm3氧气中含有0.1-0.4kg水蒸汽；
气化反应的压强为4.0-4.5MPaG，具体为4.3MPaG；
气化反应的温度为1300-1500℃。
激冷后合成气的温度不高于900℃。
在该激冷过程中，高温下费托合成水所富含的含氧化合物发生分解反应，同时发生CO和H2O的变换反应，从而提高合成气中的氢碳比。
此外，可将干燥煤粉发生气化反应后产生的液态渣利用步骤1)所得激冷水激冷成固态渣。经过该激冷步骤，气化反应形成的熔融态的渣沿水冷壁向下流动进入底部渣池，激冷成固态渣出气化炉。
本发明提供了一种用费托合成水和含氨凝液作为干粉煤气化激冷水的方法，解决了费托合成水处理工艺流程长、造价高的问题，同时提高了气化出口粗合成气氢碳比，为下游变换单元缩小规模、减少投资提供了空间，是一种简单、有效、安全的利用费托合成水和汽提含氨凝液的方法。
附图说明
图1为工艺方法简图。
其中：1—气化反应器、2—气化烧嘴、3—激冷喷头、4—反应室、5—二次反应室、6—渣池、7—激冷水储罐、8—激冷水泵、9—激冷水加热器、10—费托合成水流量调节阀、11—汽提含氨凝液流量调节阀。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步阐述，但本发明并不限于以下实施例。所述方法如无特别说明均为常规方法。所述原材料如无特别说明均能从公开商业途径获得。
实施例1、
1、干粉煤气化：
气化炉底部对称布置有6个烧嘴，干粉煤由二氧化碳气力输送至气化烧嘴2，同轴射流进入气化炉反应室4，5.6MPaG的常温氧气预热至180℃后与4.4MPaG，300℃的过热水蒸气混合，再经气化烧嘴2喷入气化炉反应室4。粉煤与氧气、水蒸气在反应室4内混合发生气化反应，水蒸汽与氧气的配比为0.16kg水蒸汽/Nm3氧气，反应条件为4.3MPaG，1500℃，生成合成气和液态渣。液态渣沿水冷壁向下流动进入底部渣池6，被水激冷成固体排出气化炉。
2、费托合成水：
自费托合成单元来的费托合成水进入激冷水储罐7，该费托合成水的温度为40～50℃，其中，碳原子数为1-7的含氧有机物占所述费托合成水总质量的3％；该费托合成水与费托合成油品质量比为1.2:1；该费托合成水的pH值为3.2，COD为47023mg/L。
3、含氨凝液及其与费托合成水混合对干粉煤气化产生的合成气进行激冷：
自酸水汽提工艺所得液体经过压强为0.4MPaG的绝热闪蒸后，所得闪蒸液再于0.35MPaG下汽提所得液体，即为含氨凝液，pH值为8.7，温度为150℃，送入激冷水储罐7，与储罐中的费托合成水混合。
储罐7设有pH值检测计，根据目标pH值7调节补入的汽提含氨凝液量，以使费托合成水和含氨凝液混合后的pH值为7。储罐7出口的激冷液通过激冷水泵8加压至5.1MPaG，然后利用激冷水加热器9将激冷水加热至150℃-250℃，送气化炉激冷喷头3。激冷喷头3均匀布置在气化炉反应室4和二次反应室5之间。从反应室4出来的～1500℃高温合成气被激冷水激冷，通过调节激冷水量将合成气激冷至900℃。
合成气向上进入二次反应室5，在二次反应室5中费托合成水所富含的含氧化合物在高温下发生分解反应，同时CO和H2O发生变换反应，经过二次反应室5后合成气的氢碳比由0.366提高至0.758；反应后的气体经废锅移热或水浴激冷再除灰净化后送下游。气化反应形成的熔融态的渣沿水冷壁向下流动进入底部渣池，被激冷水激冷成固态渣出气化炉。可见，该方法提高了合成气中的氢碳比，由0.366提高至0.758，同时使得费托合成水得到了有效利用，为下游变换单元缩小规模、减少投资提供了空间，是一种简单、有效、安全的利用费托合成水和汽提含氨凝液的方法。