技术领域
[0001] 本
发明涉及煤化工技术领域，具体涉及一种用焦炉气与水煤浆制备水煤气的系统及方法。
背景技术
[0002] 焦炉气，又称焦炉煤气，是指用
炼焦用煤在炼焦炉中经过高温干馏后，在产出
焦炭和焦油产品的同时，生成的一种可燃性气体，是炼焦工业的副产品。焦炉气成分十分复杂，主要由氢气和甲烷构成，其他还含有少量的一
氧化
碳、二氧化碳、氮气、氧气和其他不饱和
烃类。此外，还含有煤焦油、有机硫、苯类、酚类、
萘等几百种物质。焦炉气经过焦油分离、脱苯生产焦油和粗苯等副产品，再进行洗涤
净化脱硫作为合成
氨、甲醇等其他化工产品的原料气使用，如图1所示，传统水煤气的制备和利用的工艺流程为：从焦化厂出来经过焦炉气分离单元1分离的焦炉气，并经过湿法脱硫后，进入焦炉气气柜2，然后经过第一压缩单元3(具体为螺杆
压缩机)升压到0.2MPa，进入预脱硫单元4，初步脱除剩余的有机硫、
硫化氢、剩余的焦油、苯、萘等；然后进入第二压缩单元5(具体为往复式压缩机)升压到2.5MPa，送到加氢脱硫单元6，将有机硫和大部分的不饱和烃转化为硫化氢、甲烷，并脱除大部分的硫化氢，然后在精脱硫单元7脱除剩余的硫化氢，出脱硫的总硫不高于0.5PPm，含甲烷较多的净化气进入甲烷转化单元8(具体为转化炉)，氧气和甲烷反应，转化为
一氧化碳和氢气，再经过第三压缩单元11加压到5.5Mpa，送甲醇厂生产甲醇。如果生产合成氨，还需要经过CO变换单元9、
脱碳单元10，氢气再去第三压缩单元11，然后按比例配氮气去合成氨厂，最后，各个系统所产生的
废水送污
水处理厂12处理。焦炉气的安全、环保、有效利用一直是一个难题，目前，传统的做法是经过焦油分离、脱苯生产焦油和粗苯等副产品，焦炉气再进行洗涤净化脱硫作为合成氨、甲醇等其他化工产品的原料气使用。
[0003] 传统的工艺流程存在以下
缺陷：1、由于焦炉气成分十分复杂，含有有机硫、苯、蒽、醌、萘等多种有毒有害物质，在焦炉气的净化使用过程中，废水难以处理、废气毒性大，对
土壤、
水体、大气的污染严重，治理困难，且废水处理成本高，投资大，工艺复杂、技术要求高；2、水煤气的制备工艺流程较长，投资较大，占地面积大，检维修工作量大；3、由于焦炉气中焦油、硫、苯、萘等含量高，对系统的设备和管道的
腐蚀、堵塞严重且难以治理，易发生泄露和停车事故，所以整个系统较难达到长周期的稳定运行，安全隐患多。焦炉气中氢气含量高，经过甲烷转化炉后H/C更高，所以造成驰放气量较大，将其作为
燃料气烧掉，造成大量的
能量浪费。
发明内容
[0004] 本发明的目的在于提供一种用焦炉气与水煤浆制备水煤气的系统及方法，以克服
现有技术存在的缺陷。
[0005] 为解决上述技术问题，本发明提供一种用焦炉气与水煤浆制备水煤气的系统，所述系统包括焦炉气分离单元、气柜、第一压缩单元、预脱硫单元以及第二压缩单元，所述焦炉气分离单元的焦炉气的出口与所述气柜的入口连接，所述气柜的出口与所述第一压缩单元的进气口连接，所述第一压缩单元的出气口与所述预脱硫单元的进气口连接，所述预脱硫单元的出气口与所述第二压缩单元的进气口连接，所述系统还包括水煤浆
气化单元、水煤浆制备单元、CO变换单元以及脱硫脱碳单元，
[0006] 所述水煤浆气化单元具有多通道组合烧嘴，所述第二压缩单元、所述水煤浆制备单元通过管道与所述多通道气化炉烧嘴连接；
[0007] 所述焦炉气分离单元、气柜、第一压缩单元、预脱硫单元以及第二压缩单元污水出口分别通过管道与所述水煤浆制备单元进水口连接；
[0008] 所述水煤浆气化单元的出气口通过管道与所述CO变换单元连接；
[0009] 所述CO变换单元的出气口与所述脱硫脱碳单元的的进气口连接。
[0010] 本发明的一个
实施例中，所述制备水煤气的系统还包括第三压缩单元和合成氨单元，所述脱硫脱碳单元的出气口与所述第三压缩单元连接，所述第三压缩单元与所述合成氨单元连接。
[0011] 本发明的一个实施例中，所述制备水煤气的系统还包括甲醇和乙二醇合成单元，所述甲醇和乙二醇合成单元与所述脱硫脱碳单元连接，该甲醇和乙二醇合成单元可以生产甲醇、乙二醇等化工产品。
[0012] 本发明的一个实施例中，所述水煤浆气化单元与所述CO变换单元之间设有废锅以及与所述废锅连接的洗气塔，所述废锅与所述水
煤气化单元连接，所述洗气塔的出气口与所述CO变换单元连接。
[0013] 本发明还提供一种用焦炉气与水煤浆制备水煤气的方法，所述方法包括以下步骤：
[0014] 焦炉气分离单元将焦炉气中的焦油、氨气以及粗苯进行分离，并将分离得到的焦炉气输送到气柜储存；
[0015] 气柜中的焦炉气依次经过第一压缩单元、预脱硫单元处理后，通过第二压缩单元升压后进入多通道组合烧嘴进入水煤浆气化单元；
[0016] 所述焦炉气分离单元、气柜、第一压缩单元、预脱硫单元以及第二压缩单元产生的污水均通过管道进入水煤浆制备单元制备水煤浆；
[0017] 所述水煤浆、纯氧气、焦炉气分别通过多通道组合烧嘴进入所述水煤浆气化单元进行
氧化还原反应得到粗水煤气；
[0018] 所述粗水煤气经过洗涤降温、净化后进入CO变换单元、脱硫脱碳单元。
[0019] 本发明的一个实施例中，所述粗水煤气先经过废锅回收粗水煤气的
显热，然后经过洗气塔洗涤降温后进入CO变换单元。
[0020] 本发明的一个实施例中，所述粗水煤气经过所述废锅处理后形成3.0-10.0MPa的
饱和蒸汽。
[0021] 本发明的一种用焦炉气与水煤浆制备水煤气的系统及方法具有以下优点：
[0022] 本发明用焦炉气与水煤浆制备水煤气方法工艺流程简单，设备操作弹性大、整体投资降低，且具有系统连续运行率高，消耗低、可操作性强，安全性好的优点，避免了现场排放对环境的污染；取消了富甲烷气预脱硫单元、精脱硫单元、甲烷转化炉单元，避免了预脱硫单元、精脱硫单元的污染问题和催化剂等固废物难以回收处理的问题；将各个单元所产生的含焦油、苯、有机硫等难以处理的污水，作为制水煤浆的用水，既节省了
污水处理费用又避免了污染环境。
附图说明
[0023] 图1为传统利用焦炉气生产水煤气的系统组成图。
[0024] 图2为本发明的用焦炉气与水煤浆制备水煤气的系统组成图。
具体实施方式
[0025] 以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
[0026] 如图2所示，本发明的一种焦炉气与水煤浆共同气化制备水煤气的系统，本发明用焦炉气与水煤浆制备水煤气的系统包括焦炉气分离单元1、气柜2、第一压缩单元3、预脱硫单元4、第二压缩单元5，水煤浆气化单元6、水煤浆制备单元7、CO变换单元8以及脱硫脱碳单元9。焦炉气分离单元1的焦炉气的出口与气柜2的入口连接，气柜2的出口与与第一压缩单元3的进气口连接，第一压缩单元3的出气口与预脱硫单元4的进气口连接，预脱硫单元4的出气口与第二压缩单元5的进气口连接，其中，水煤浆气化单元6的气化炉具有多通道组合烧嘴，第二压缩单元5、水煤浆制备单元7通过管道与多通道组合烧嘴连接。在气化炉的高温高压环境下，发生了剧烈的氧化还原反应，进入气化炉的煤浆、甲烷、有机硫，还有微量的苯、蒽、醌、萘等以及其他不饱和烃都基本转化为CO、CO2，H2、H2S、NH3、CH4等简单物质，所以相当于水煤浆气化单元6同时起到了甲烷化转化炉、加氢脱硫塔和气化炉三个装置的作用。气化炉上多通道组合烧嘴的设置，使得焦炉气或富甲烷气通过多通道组合烧嘴的环隙进入气化炉，在气化炉内和氧气、水煤浆一起在高温高压的条件下发生剧烈的氧化还原反应，生成结构简单的硫化氢、氢气、二氧化碳、一氧化碳等。经过初步净化的焦炉气中含有少量的有机硫、焦油、苯类、萘、蒽、醌等，在高温高压条件下，甲烷和少量的焦油、苯、萘、不饱和烃类、有机硫等瞬间转化为CO、H2、H2S，避免了现场排放对环境的污染。
[0027] 其中，焦炉气分离单元1、气柜2、第一压缩单元3、预脱硫单元4以及第二压缩单元5的污水出口分别通过管道与水煤浆制备单元7进水口连接。本发明的水煤气制备系统将各个单元所产生的含焦油、苯、有机硫等难以处理的污水，作为水煤浆制备单元7的用水，既节省了污水处理设备的投资费用，又避免了废气、污水和固体废弃物的排放，从而减少废气、污水以及固体废气物排放对环境的污染。
[0028] 水煤浆气化单元6的出气口通过管道与CO变换单元8连接，CO变换单元8的出气口与脱硫脱碳单元9的进气口连接。
[0029] 本发明的制备水煤气系统还包括第三压缩单元10、合成氨单元11，生产甲醇或乙二醇路线的包括甲醇和乙二醇合成单元12。脱硫脱碳单元9的出气口与第三压缩单元10连接，第三压缩单元10与合成氨单元11连接。从脱硫脱碳单元9出来的水煤气可以作为制备甲醇或乙二醇等化工产品的原料气，用于供给甲醇和乙二醇合成单元12制备甲醇或乙二醇等产品。水煤浆气化单元6与CO变换单元8之间设有废锅以及与废锅连接的洗气塔(图中未示出)，废锅与水煤气化单元6连接，洗气塔的出气口与CO变换单元8连接。
[0030] 焦炉气成分十分复杂，主要由氢气、甲烷、一氧化碳、二氧化碳、氮气，除此之外还含有煤焦油、不饱和烃类、有机硫、苯类、酚类、萘等几百种物质。本发明用焦炉气与水煤浆制备水煤气的方法包括以下步骤：首先通过焦炉气分离单元1将焦油、氨气以及粗苯进行初步分离，并将初步净化得到的焦炉气输送到气柜2储存；气柜2中的焦炉气依次经过第一压缩单元3、预脱硫单元4处理，第二压缩单元，然后通过多通道组合烧嘴进入水煤浆气化单元6，同时，从空气中分离的纯氧气、水煤浆制备单元7制备的水煤浆、和第二压缩单元5来的焦炉气一起进入水煤浆气化单元6进行氧化、还原反应得到粗水煤气；其他富甲烷气通过第二压缩单元5进入水煤浆气化单元6。在水煤浆气化单元6中，焦炉气分离单元1将焦油和苯分离的焦炉气，水煤浆制备单元7产生的水煤浆以及从空气中分离得到的纯氧气均经过多通道组合烧嘴进入水煤浆气化单元6的气化炉，在高温高压条件下发生剧烈的氧化、还原反应，生成以氢气、一氧化碳、二氧化碳为主的粗水煤气，粗水煤气进入废锅回收粗水煤气中的显热，同时产生3.0-10.0MPa的
饱和蒸汽。
[0031] 同时，焦炉气分离单元1、气柜2、第一压缩单元3、预脱硫单元4以及第二压缩单元5产生的污水均通过管道进入水煤浆制备单元7。
[0032] 粗水煤气再经过洗气塔洗涤降温、净化后进入CO变换单元8、脱硫脱碳单元9后的水煤气，作为合成路径二，水煤气进一步经过第三压缩单元10压缩后，进入甲醇和乙二醇合成单元12生成甲醇、乙二醇等；或者作为合成途径一去氨合成单元11合成氨等产品。
[0033] 本发明通过焦炉气或其他富甲烷气与水煤浆联合制取水煤气，和焦炉气直接利用相比，具有流程简单、投资低、生产成本低、操作方便、安全性好、三废排放少、环境友好等特点。本发明用焦炉气和水煤浆共同气化制取一氧化碳、氢气，取消了焦炉气的净化和转化工序，并避免了焦炉气净化和转化过程中的废气、污水和固体废弃物的排放。
[0034] 本发明用焦炉气与水煤浆制备水煤气方法，操作弹性大、具有系统连续运行率高，消耗低、可操作性强，安全性好的优点；有机硫、焦油、苯类、萘、蒽、醌等经过水煤浆气化单元的多通道组合烧嘴直接进入气化炉，和氧气、煤浆一起在高温高压的条件下发生剧烈的氧化还原反应，生成结构简单的硫化氢、氢气、二氧化碳、一氧化碳等，避免了现场排放对环境的污染；取消了富甲烷气预脱硫系统、精脱硫系统、甲烷转化炉系统，避免了预脱硫系统、精脱硫系统的污染问题和催化剂等固废物难以回收处理的问题；本发明将各个单元所产生的含焦油、苯、有机硫等难以处理的污水，作为制水煤浆的用水，既节省了污水处理费用又避免了污染环境。
[0035] 虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明
基础上，可以对之作一些
修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
