一種煤制氫co變換多聯(lián)產(chǎn)方法及裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于煤化工裝置工藝節(jié)能優(yōu)化和工廠廢熱回收利用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種煤制氫CO變換多聯(lián)產(chǎn)方法及裝置，是分布式能源系統(tǒng)的在化工生產(chǎn)裝置工業(yè)化應(yīng)用。根據(jù)“溫度對(duì)口、梯級(jí)利用”等總能系統(tǒng)理論原則，本發(fā)明提出在煤化工生產(chǎn)中引入冷熱電多聯(lián)產(chǎn)的設(shè)計(jì)理念，通過(guò)在一氧化碳變換工藝中串聯(lián)循環(huán)工質(zhì)發(fā)電機(jī)組、吸收式制冷機(jī)組和采暖加熱器，優(yōu)化和搭建工藝流程，在滿足生產(chǎn)工藝和保證CO轉(zhuǎn)化率要求的同時(shí)，有效回收利用變換過(guò)程反應(yīng)熱，可以實(shí)現(xiàn)發(fā)電、制冷和供暖多聯(lián)產(chǎn)，并具有能量集成效果好、節(jié)能降耗顯著、余熱利用效率高等特點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】
-種煤制氨CO變換多聯(lián)產(chǎn)方法及裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于煤化工裝置工藝節(jié)能優(yōu)化和工廠廢熱回收利用技術(shù)領(lǐng)域，設(shè)及一種煤 制氨C0變換多聯(lián)產(chǎn)方法及裝置，是分布式能源系統(tǒng)的在化工生產(chǎn)裝置的工業(yè)化應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 在工業(yè)上，加快發(fā)展節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)，優(yōu)化工藝技術(shù)路線，合理配置資源、推廣應(yīng)用 節(jié)能技術(shù)、采用高效節(jié)能設(shè)備，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)和發(fā)展方式轉(zhuǎn)變，具有十分重要的意義。冷熱 電多聯(lián)產(chǎn)是分布式能源的一種，具有節(jié)約能源、改善環(huán)境，增加電力供應(yīng)等綜合效益，是城 市治理大氣污染和提高能源綜合利用率的必要手段之一，符合國(guó)家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略?！吨腥A 人民共和國(guó)節(jié)約能源法》第Ξ十九條指出"國(guó)家鼓勵(lì)發(fā)展熱能梯級(jí)利用技術(shù)，熱電冷聯(lián)產(chǎn)技 術(shù)，提高熱能綜合利用率"。2006年國(guó)家發(fā)改會(huì)同財(cái)政部、建設(shè)部等部口編制了 Γ十一五"十 大重點(diǎn)節(jié)能工程實(shí)施意見(jiàn)》，明確提出"建設(shè)分布式熱電聯(lián)產(chǎn)和熱電冷聯(lián)供"。
[0003] 在煤制氨生產(chǎn)中，通常來(lái)自上游煤氣化裝置的粗合成氣中C0的含量較多，甚至高 達(dá)70% W上，因此需要通過(guò)變換催化反應(yīng)將C0與水反應(yīng)轉(zhuǎn)化成C〇2和也，得到富含氨氣的工 藝氣，再經(jīng)過(guò)下游酸性氣體脫除單元脫除C〇2等雜質(zhì)，獲得高純度的氨氣。一氧化碳變換反 應(yīng)屬于強(qiáng)放熱反應(yīng)，是一個(gè)熱力學(xué)控制的過(guò)程，反應(yīng)的熱點(diǎn)溫度高達(dá)45(TCW上。目前，工業(yè) 生產(chǎn)中一氧化碳變換反應(yīng)大多數(shù)采用多段絕熱反應(yīng)器串聯(lián)，從而達(dá)到工藝氣中一氧化碳的 高轉(zhuǎn)換率。然而，C0變換過(guò)程的大量反應(yīng)熱回收是通過(guò)設(shè)置多臺(tái)換熱器，副產(chǎn)中低壓蒸汽、 預(yù)熱鍋爐給水、加熱脫鹽水和循環(huán)水冷卻等方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0004] 在2011年9月的《中氮肥》中公開(kāi)了題為"Shell粉煤氣化高水氣比C0耐硫變換工藝 流程優(yōu)化"的文章，文中討論的變換流程中通過(guò)串聯(lián)中壓廢鍋、中壓蒸汽過(guò)熱器和低壓廢 鍋，副產(chǎn)中壓過(guò)熱蒸汽和低壓蒸汽的方式回收變換反應(yīng)熱，并提出了優(yōu)化措施。在公開(kāi)的專 利文件中，如"一種飽和熱水塔高水氣比C0變換工藝(CN102337159A)"、"一種粉煤加壓氣化 獲得的高C0粗煤氣變換工藝"（CN 1043409 5 8A)和"一種分股循環(huán)C0變換工藝 (CN103881765A)，一氧化碳變換過(guò)程反應(yīng)熱都是用來(lái)副產(chǎn)各等級(jí)的過(guò)熱蒸汽和飽和蒸汽， 通常副產(chǎn)的大多數(shù)蒸汽品位低、能量利用率低，產(chǎn)生的大量多余蒸汽往往直接放空排放，造 成能源的極大浪費(fèi)。
[0005] W上所述的變換工藝流程布置均采用多段反應(yīng)器串聯(lián)廢熱鍋爐，通過(guò)副產(chǎn)蒸汽回 收反應(yīng)熱，即廢鍋?zhàn)儞Q流程，盡管能夠滿足工藝生產(chǎn)上的要求，但其不足之處在于:裝置運(yùn) 行能耗高，熱量利用效率低，副產(chǎn)蒸汽量大，蒸汽品位低，實(shí)際生產(chǎn)中有大量多余蒸汽放空， 不能高效回收反應(yīng)過(guò)程熱量，造成能源浪費(fèi)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于按照國(guó)家節(jié)能減排的發(fā)展和相關(guān)政策要求，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在 的不足之處，而提供一種煤制氨C0變換多聯(lián)產(chǎn)工藝及裝置。根據(jù)"溫度對(duì)口、梯級(jí)利用"等總 能系統(tǒng)理論原則，優(yōu)化和搭建工藝流程，首次提出在煤化工生產(chǎn)工藝裝置中，通過(guò)引入冷熱 電多聯(lián)產(chǎn)用于回收利用變換反應(yīng)熱，滿足工藝生產(chǎn)要求的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)發(fā)電、制冷和供暖多聯(lián) 供，并具有能量集成效果好、節(jié)能降耗顯著、余熱利用效率高等特點(diǎn)。
[0007] 本發(fā)明的目的可W通過(guò)W下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
[0008] -種煤制氨C0變換多聯(lián)產(chǎn)裝置，該裝置包括第一反應(yīng)爐、第二反應(yīng)爐和第Ξ反應(yīng) 爐;粗合成氣的輸出管道與第一氣液分離器相連，所述第一氣液分離器的輸出端通過(guò)粗合 成氣加熱器與第一反應(yīng)爐的輸入端相連，所述第一反應(yīng)爐的輸出端通過(guò)第一余熱鍋爐與第 二反應(yīng)爐的輸入端相連；
[0009] 所述第二反應(yīng)爐的輸出端通過(guò)第二余熱鍋爐與第Ξ反應(yīng)爐的輸入端相連，所述第 Ξ反應(yīng)爐的輸出端與第二氣液分離器相連，所述第二氣液分離器頂部的輸出端通過(guò)發(fā)生器 與第Ξ氣液分離器相連，所述第Ξ氣液分離器頂部的輸出端通過(guò)采暖加熱器與第四氣液分 離器相連，所述第四氣液分離器頂部的輸出端通過(guò)變換氣終冷器與第五氣液分離器相連， 所述第五氣液分離器頂部的輸出端與脫酸單元相連。
[0010] 本發(fā)明技術(shù)方案中：所述的第一余熱鍋爐與第一循環(huán)工質(zhì)發(fā)電機(jī)組匹配相連;所 述的第二余熱鍋爐與第二循環(huán)工質(zhì)發(fā)電機(jī)組匹配相連;所述的發(fā)生器與吸收式制冷循環(huán)裝 置匹配相連。
[0011] 本發(fā)明技術(shù)方案中：所述的第一、第二循環(huán)工質(zhì)發(fā)電機(jī)組為卡琳娜循環(huán)化alina 切cle)、朗肯循環(huán)(Rankine切cle)W及它們的改進(jìn)型式;所述的吸收式制冷裝置為熱驅(qū)動(dòng) 制冷循環(huán)和熱/功復(fù)合驅(qū)動(dòng)制冷循環(huán)及其改進(jìn)型式。所述的吸收式制冷裝置采用的循環(huán)工 質(zhì)為漠化裡-水、氨水、R134a-DMF、離子液體-水及其改進(jìn)型式。
[0012] 在一些優(yōu)選的技術(shù)方案中：所述第一反應(yīng)爐的輸出端依次通過(guò)粗合成氣加熱器、 第一余熱鍋爐和第二反應(yīng)爐的輸入端相連。
[0013] 在一些優(yōu)選的技術(shù)方案中：所述第Ξ反應(yīng)爐的輸出端通過(guò)第二余熱鍋爐與第二氣 液分離器相連。
[0014] -種利用上述裝置實(shí)現(xiàn)煤制氨C0變換多聯(lián)產(chǎn)的方法，該方法包括W下步驟：
[0015] 1)粗合成氣進(jìn)入第一氣液分離器氣液分離后，經(jīng)過(guò)粗合成氣加熱器加熱升溫后進(jìn) 入第一反應(yīng)爐進(jìn)行絕熱變換反應(yīng)，所得的高溫變換氣經(jīng)粗合成氣加熱器進(jìn)入第一余熱鍋爐 驅(qū)動(dòng)發(fā)電；
[0016] 2)步驟η驅(qū)動(dòng)發(fā)電后降溫的變換氣進(jìn)入第二反應(yīng)爐進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)后的氣體輸送 至第二循環(huán)工質(zhì)發(fā)電機(jī)組的第二余熱鍋爐驅(qū)動(dòng)發(fā)電；
[0017] 3)步驟2巧Ε動(dòng)發(fā)電后降溫的變換氣進(jìn)入第Ξ反應(yīng)爐進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)后的氣體再次 輸送至第二循環(huán)工質(zhì)發(fā)電機(jī)組的第二余熱鍋爐驅(qū)動(dòng)發(fā)電；
[0018] 4)步驟3巧Ε動(dòng)發(fā)電降溫后氣體先進(jìn)入第二氣液分離器，經(jīng)分離后得到的氣相去吸 收式制冷裝置的發(fā)生器，從發(fā)生器出來(lái)的變換氣進(jìn)入第Ξ氣液分離器，經(jīng)分離后得到的氣 體輸送至采暖加熱器，降溫后的氣體輸送至第四氣液分離器，從第四氣液分離裝置出來(lái)的 氣體依次輸送至變換氣終冷器和第五氣液分離器，從第五氣液分離器出來(lái)的氣體送至下游 酸性氣體脫出單元。
[0019] 上述實(shí)現(xiàn)煤制氨C0變換多聯(lián)產(chǎn)的方法中：第一反應(yīng)爐、第二反應(yīng)爐、第Ξ反應(yīng)爐的 入口溫度控制在200~300°C之間，第一反應(yīng)爐出口溫度控制在350~500°C，第二反應(yīng)爐出 口溫度控制在250~400°C，第Ξ反應(yīng)爐出口溫度控制在200~300°C。
[0020] 上述實(shí)現(xiàn)煤制氨CO變換多聯(lián)產(chǎn)的方法中：所述第一循環(huán)工質(zhì)發(fā)電機(jī)組的第一余熱 鍋爐的操作溫度為300~500°C;第二循環(huán)工質(zhì)發(fā)電機(jī)組的第二余熱鍋爐的操作溫度為200 ~300°C ;吸收式制冷裝置發(fā)生器的操作溫度為100~200°C ;采暖加熱器可W提供的熱水溫 度為50~100°C。
[0021] 上述實(shí)現(xiàn)煤制氨CO變換多聯(lián)產(chǎn)的方法中：粗合成氣來(lái)源于水煤漿氣化裝置、粉煤 氣化裝置或流化床氣化裝置。
[0022] 本發(fā)明技術(shù)方案中：將C0變換反應(yīng)熱用于發(fā)電、制冷和采暖;其中，第一反應(yīng)爐的 高溫反應(yīng)熱驅(qū)動(dòng)第一循環(huán)工質(zhì)發(fā)電裝置實(shí)現(xiàn)電能輸出；第二、第Ξ反應(yīng)爐的高溫反應(yīng)熱共 同驅(qū)動(dòng)第二循環(huán)工質(zhì)發(fā)電裝置實(shí)現(xiàn)電能輸出；第Ξ反應(yīng)爐出來(lái)的變換氣先經(jīng)過(guò)第二循環(huán)工 質(zhì)發(fā)電裝置和氣液分離器后去驅(qū)動(dòng)吸收式制冷裝置實(shí)現(xiàn)冷量輸出，再經(jīng)過(guò)氣液分離器分離 冷凝液后去采暖加熱器加熱供暖水，為用戶提供采暖熱水。
[0023] 本發(fā)明技術(shù)方案中：所述第二循環(huán)工質(zhì)發(fā)電機(jī)組采用的第二余熱鍋爐為雙熱源組 合式換熱器。
[0024] 本發(fā)明技術(shù)方案中：，第一反應(yīng)爐、第二反應(yīng)爐和第Ξ反應(yīng)爐為軸徑向反應(yīng)器，采 用絕熱固定床結(jié)構(gòu)。
[00巧]本發(fā)明的有益效果：
[0026] 按照國(guó)家節(jié)能減排的發(fā)展和相關(guān)政策要求，根據(jù)"溫度對(duì)口、梯級(jí)利用"等總能系 統(tǒng)理論原則，優(yōu)化和搭建煤化工生產(chǎn)工藝流程，引入冷熱電多聯(lián)產(chǎn)設(shè)計(jì)思路，提出在一氧化 碳變換工藝中串聯(lián)兩套循環(huán)工質(zhì)發(fā)電機(jī)組、一套吸收式制冷機(jī)組和采暖加熱器，有效回收 利用C0變換反應(yīng)熱，可W同時(shí)實(shí)現(xiàn)發(fā)電、制冷和供暖多聯(lián)產(chǎn)，并具有能量集成效果好、節(jié)能 降耗顯著、余熱利用效率高等特點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0027] 圖1是本發(fā)明的工藝流程示意圖。
[00%]圖中：1-第一氣液分離器，2-粗合成氣加熱器，3-第一反應(yīng)爐，4-第一余熱鍋爐，5- 第二反應(yīng)爐，6-第Ξ反應(yīng)爐，7-第二余熱鍋爐，8-第二氣液分離器，9-發(fā)生器，10-第Ξ氣液 分離器，11-采暖加熱器，12-第四氣液分離器，13-變換氣終冷器，14-第五氣液分離器，15- 第一循環(huán)工質(zhì)發(fā)電機(jī)組，16-第二循環(huán)工質(zhì)發(fā)電機(jī)組，17-吸收式制冷循環(huán)裝置。
【具體實(shí)施方式】
[0029] 下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于此：
[0030] -種煤制氨C0變換多聯(lián)產(chǎn)裝置，該裝置包括第一反應(yīng)爐（3 )、第二反應(yīng)爐（5)和第 Ξ反應(yīng)爐(6);
[0031] 粗合成氣的輸出管道與第一氣液分離器（1)相連，所述第一氣液分離器（1)的輸出 端通過(guò)粗合成氣加熱器(2)與第一反應(yīng)爐(3)的輸入端相連，所述第一反應(yīng)爐(3)的輸出端 依次通過(guò)粗合成氣加熱器(2)、第一余熱鍋爐(4)和第二反應(yīng)爐(5)的輸入端相連。
[0032] 所述第二反應(yīng)爐(5)的輸出端通過(guò)第二余熱鍋爐(7)與第Ξ反應(yīng)爐(6)的輸入端相 連，所述第Ξ反應(yīng)爐(6)的輸出端通過(guò)第二余熱鍋爐(7)與第二氣液分離器(8)相連，所述第 二氣液分離器(8)頂部的輸出端通過(guò)發(fā)生器(9)與第Ξ氣液分離器（10)相連，所述第Ξ氣液 分離器(10)頂部的輸出端通過(guò)采暖加熱器(11)與第四氣液分離器(12)相連，所述第四氣液 分離器(12)頂部的輸出端通過(guò)變換氣終冷器(13)與第五氣液分離器（14)相連，所述第五氣 液分離器(14)頂部的輸出端與脫酸單元相連。
[0033] 所述的第一余熱鍋爐(4)與第一循環(huán)工質(zhì)發(fā)電機(jī)組（15)匹配相連;所述的第二余 熱鍋爐(7)與第二循環(huán)工質(zhì)發(fā)電機(jī)組（16)匹配相連;所述的發(fā)生器(9)與吸收式制冷循環(huán)裝 置(17)匹配相連。
[0034] 所述的第一、第二循環(huán)工質(zhì)發(fā)電機(jī)組為卡琳娜循環(huán)化alina Cycle)、朗肯循環(huán) (Rankine切cle)W及它們的改進(jìn)型式;所述的吸收式制冷裝置為熱驅(qū)動(dòng)制冷循環(huán)和熱/功 復(fù)合驅(qū)動(dòng)制冷循環(huán)及其改進(jìn)型式。
[0035] 所述的吸收式制冷裝置采用的循環(huán)工質(zhì)為漠化裡-水、氨水、R134a-DMF、離子液 體-水及其改進(jìn)型式。
[0036] 實(shí)例1:在水煤漿氣化制氨裝置中的應(yīng)用
[0037] 來(lái)自上游水煤漿煤氣化裝置的318340NmVh粗合成氣（216°C，3.89M化，水氣比為 1.4)，其中C0含量為44% (干基，V)，進(jìn)入第一氣液分離器（1)氣液分離后，經(jīng)過(guò)粗合成氣加 熱器(2)升溫至280°C后進(jìn)入第一反應(yīng)爐（3)進(jìn)行絕熱變換反應(yīng)后，得到439°C的高溫變換氣 經(jīng)過(guò)粗合成氣加熱器(2)降溫至377°C后，進(jìn)入第一循環(huán)工質(zhì)發(fā)電機(jī)組（15)的第一余熱鍋爐 (4)驅(qū)動(dòng)發(fā)電，第一余熱鍋爐循環(huán)工質(zhì)出口的操作溫度為350°C;變換氣降溫至235°C后的變 換氣進(jìn)入第二反應(yīng)爐（5)進(jìn)行反應(yīng)，出口變換氣溫度為254Γ，進(jìn)入第二循環(huán)工質(zhì)發(fā)電機(jī)組 (16)的第二余熱鍋爐(7);降溫至22(TC后的變換氣進(jìn)入第Ξ反應(yīng)爐(6)進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)后的 變換氣溫度為22rC，進(jìn)入第二循環(huán)工質(zhì)發(fā)電機(jī)組（16)的第二余熱鍋爐(7)，第二余熱鍋爐 循環(huán)工質(zhì)出口的操作溫度為200°C;變換氣降溫至168°C后進(jìn)入第二氣液分離器(8)，氣相去 吸收式制冷裝置（17)的發(fā)生器(9)驅(qū)動(dòng)制冷，液相送出界外;從吸收式制冷裝置(17)出來(lái)的 變換氣冷卻至ll〇°C后經(jīng)第Ξ氣液分離器(10)分離凝液后，進(jìn)入采暖加熱器(11)，變換氣被 降溫至60°C后，經(jīng)過(guò)第四氣液分離器（12)，變換氣終冷器（13)和第五氣液分離器（14)后送 去下游酸性氣體脫出單元。所得110°C，96.4tA高溫冷凝液返回上游裝置回用，7.03t/h低 溫冷凝液送去下游酸水汽提裝置
[0038] 表1CO變換裝置冷熱電輸出量
[0039]
[0040] 實(shí)例2:在粉煤氣化制氨裝置中的應(yīng)用
[0041 ]來(lái)自上游粉煤氣化裝置的529121NmVh粗合成氣（206°C，3.94M化水氣比為0.92) 其中C0含量為69.8% (干基，V)，進(jìn)入第一氣液分離器(1)氣液分離后，經(jīng)過(guò)粗合成氣加熱器 (2)升溫至210°C后進(jìn)入第一反應(yīng)爐(3)進(jìn)行絕熱變換反應(yīng)后，得到486°C的高溫變換氣經(jīng)過(guò) 粗合成氣加熱器(2)降溫至482°C后，進(jìn)入第一循環(huán)工質(zhì)發(fā)電機(jī)組（15)的第一余熱鍋爐(4) 驅(qū)動(dòng)發(fā)電，第一余熱鍋爐循環(huán)工質(zhì)出口的操作溫度為350°C ;變換氣降溫至215°C后的變換 氣進(jìn)入第二反應(yīng)爐（5)進(jìn)行反應(yīng)，出口變換氣溫度為289°C，進(jìn)入第二循環(huán)工質(zhì)發(fā)電機(jī)組 (16)的第二余熱鍋爐(7);降溫至22(TC后的變換氣進(jìn)入第Ξ反應(yīng)爐(6)進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)后的 變換氣溫度為234Γ，進(jìn)入第二循環(huán)工質(zhì)發(fā)電機(jī)組（16)的第二余熱鍋爐(7)，第二余熱鍋爐 循環(huán)工質(zhì)出口的操作溫度為200°C;變換氣降溫至168°C后進(jìn)入第二氣液分離器(8)，氣相去 吸收式制冷裝置（17)的發(fā)生器(9)驅(qū)動(dòng)制冷，液相送出界外;從吸收式制冷裝置(17)出來(lái)的 變換氣冷卻至l〇6°C后經(jīng)第Ξ氣液分離器(10)分離凝液后，進(jìn)入采暖加熱器(11)，變換氣被 降溫至60°C后，經(jīng)過(guò)第四氣液分離器（12)，變換氣終冷器（13)和第五氣液分離器（14)后送 去下游酸性氣體脫出單元。所得l〇6°C，40.26t/h高溫冷凝液返回上游裝置回用，14.64t/h 低溫冷凝液送去下游酸水汽提裝置。
[0042] 表2C0變換裝置冷熱電輸出量
[0043]
[0044] 實(shí)例3:在流化床煤氣化制氨裝置中的應(yīng)用
[0045] 來(lái)自上游流化床煤氣化裝置的444254伽^村且合成氣（177°C，2.85Mpa，水氣比為 0.48)，其中C0含量為38.3% (干基，V)，進(jìn)入第一氣液分離器(1)氣液分離后，經(jīng)過(guò)粗合成氣 加熱器(2)升溫至220°C后進(jìn)入第一反應(yīng)爐(3)進(jìn)行絕熱變換反應(yīng)后，得到404°C的高溫變換 氣經(jīng)過(guò)粗合成氣加熱器(2)降溫至364°C后，進(jìn)入第一循環(huán)工質(zhì)發(fā)電機(jī)組（15)的第一余熱鍋 爐(4)驅(qū)動(dòng)發(fā)電，第一余熱鍋爐循環(huán)工質(zhì)出口的操作溫度為350°C;變換氣降溫至230°C后的 變換氣進(jìn)入第二反應(yīng)爐（5)進(jìn)行反應(yīng)，出口變換氣溫度為279°C，進(jìn)入第二循環(huán)工質(zhì)發(fā)電機(jī) 組（16)的第二余熱鍋爐(7);降溫至22(TC后的變換氣進(jìn)入第Ξ反應(yīng)爐(6)進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)后 的變換氣溫度為234Γ，進(jìn)入第二循環(huán)工質(zhì)發(fā)電機(jī)組（16)的第二余熱鍋爐(7)，第二余熱鍋 爐循環(huán)工質(zhì)出口的操作溫度為200°C;變換氣降溫至168°C后進(jìn)入第二氣液分離器(8)，氣相 去吸收式制冷裝置(17)的發(fā)生器(9巧區(qū)動(dòng)制冷，液相送出界外;從吸收式制冷裝置(17)出來(lái) 的變換氣冷卻至ll〇°C后經(jīng)第Ξ氣液分離器(10)分離凝液后，進(jìn)入采暖加熱器(11)，變換氣 被降溫至60°C后，經(jīng)過(guò)第四氣液分離器（12)，變換氣終冷器（13)和第五氣液分離器（14)后 送去下游酸性氣體脫出單元。所得ll〇°C，14.45t/h高溫冷凝液返回上游裝置回用，15.27V h低溫冷凝液送去下游酸水汽提裝置。
[0046] 表3C0變換裝置冷熱電多聯(lián)產(chǎn)輸出
[0047]
[0048] 將Ξ個(gè)實(shí)例中不同煤氣化制氨方式冷熱電的輸出量做了比較，如表4所示。可W根 據(jù)用戶對(duì)冷熱電輸出量的不同需求，選擇相應(yīng)的煤氣化工藝，作為C0變換工藝的粗合成氣 來(lái)源。
[0049] 表4Ξ種不同煤氣化制氨多聯(lián)產(chǎn)輸出比較(基于lOOONmVh粗合成氣）
[(K)加]
[0051] 本發(fā)明設(shè)計(jì)的一氧化碳變換多聯(lián)產(chǎn)工藝及裝置在保證C0高效轉(zhuǎn)換率，滿足生產(chǎn)工 藝要求的同時(shí)，可W實(shí)現(xiàn)發(fā)電、制冷、供熱輸出供應(yīng)，系統(tǒng)能效高，節(jié)能效果顯著。
[0052] 上述實(shí)施例和說(shuō)明書(shū)中描述的只是說(shuō)明本發(fā)明創(chuàng)造的原理，并不因此而限定本發(fā) 明的保護(hù)范圍，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造精神和范圍的前提下，本技術(shù)發(fā)明還會(huì)有各種變化和 改進(jìn)，運(yùn)些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明未設(shè)及部分均與現(xiàn)有技術(shù) 相同或可采用現(xiàn)有技術(shù)加 W實(shí)現(xiàn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種煤制氫CO變換多聯(lián)產(chǎn)裝置，其特征在于:該裝置包括第一反應(yīng)爐（3)、第二反應(yīng) 爐(5)和第三反應(yīng)爐(6); 粗合成氣的輸出管道與第一氣液分離器（1)相連，所述第一氣液分離器（1)的氣相出口 通過(guò)粗合成氣加熱器(2)與第一反應(yīng)爐（3)的輸入端相連，所述第一反應(yīng)爐(3)的輸出端依 次通過(guò)粗合成氣加熱器(2)、第一余熱鍋爐(4)和第二反應(yīng)爐(5)的輸入端相連； 所述第二反應(yīng)爐（5)的輸出端通過(guò)第二余熱鍋爐（7)與第三反應(yīng)爐(6)的輸入端相連， 所述第三反應(yīng)爐(6)的輸出端與第二氣液分離器(8)相連，所述第二氣液分離器(8)頂部的 輸出端通過(guò)發(fā)生器(9)與第三氣液分離器（10)相連，所述第三氣液分離器（10)頂部的輸出 端通過(guò)采暖加熱器(11)與第四氣液分離器(12)相連，所述第四氣液分離器(12)頂部的輸出 端通過(guò)變換氣終冷器(13)與第五氣液分離器(14)相連，所述第五氣液分離器(14)頂部氣相 輸出端與脫酸單元相連。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤制氫CO變換多聯(lián)產(chǎn)裝置，其特征在于:所述的第一余熱鍋爐 (4)與第一循環(huán)工質(zhì)發(fā)電機(jī)組（15)匹配相連;所述的第二余熱鍋爐(7)與第二循環(huán)工質(zhì)發(fā)電 機(jī)組（16)匹配相連;所述的發(fā)生器(9)與吸收式制冷循環(huán)裝置(17)匹配相連。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的煤制氫CO變換多聯(lián)產(chǎn)裝置，其特征在于:所述的第一循環(huán)工質(zhì) 發(fā)電機(jī)組、第二循環(huán)工質(zhì)發(fā)電機(jī)組為卡琳娜循環(huán)（Kalina Cycle)、朗肯循環(huán)（Rankine Cycle)或它們的改進(jìn)型式;所述的吸收式制冷裝置為熱驅(qū)動(dòng)制冷循環(huán)、熱/功復(fù)合驅(qū)動(dòng)制冷 循環(huán)或其改進(jìn)型式。4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的煤制氫CO變換多聯(lián)產(chǎn)裝置，其特征在于:所述的吸收式制 冷裝置采用的循環(huán)工質(zhì)為溴化鋰-水、氨水、R134a-DMF、離子液體-水及其改進(jìn)型式。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤制氫CO變換多聯(lián)產(chǎn)裝置，其特征在于:所述第三反應(yīng)爐（6) 的輸出端通過(guò)第二余熱鍋爐(7)與第二氣液分離器(8)相連。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤制氫CO變換多聯(lián)產(chǎn)裝置，其特征在于:所述第二循環(huán)工質(zhì)發(fā) 電機(jī)組采用的第二余熱鍋爐為雙熱源組合式換熱器。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤制氫CO變換多聯(lián)產(chǎn)裝置，其特征在于:第一反應(yīng)爐(3)、第二 反應(yīng)爐(5)和第三反應(yīng)爐(6)為軸徑向反應(yīng)器，采用絕熱固定床結(jié)構(gòu)。8. -種利用權(quán)利要求1所述的裝置實(shí)現(xiàn)煤制氫CO變換多聯(lián)產(chǎn)的方法，其特征在于:該方 法包括以下步驟： 1) 粗合成氣進(jìn)入第一氣液分離器氣液分離后，經(jīng)過(guò)粗合成氣加熱器加熱升溫后進(jìn)入第 一反應(yīng)爐進(jìn)行絕熱變換反應(yīng)，所得的高溫變換氣經(jīng)粗合成氣加熱器進(jìn)入第一余熱鍋爐驅(qū)動(dòng) 發(fā)電； 2) 步驟1)驅(qū)動(dòng)發(fā)電后降溫的變換氣進(jìn)入第二反應(yīng)爐進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)后的氣體輸送至第 二循環(huán)工質(zhì)發(fā)電機(jī)組的第二余熱鍋爐驅(qū)動(dòng)發(fā)電； 3) 步驟2)驅(qū)動(dòng)發(fā)電后降溫的變換氣進(jìn)入第三反應(yīng)爐進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)后的氣體再次輸送 至第二循環(huán)工質(zhì)發(fā)電機(jī)組的第二余熱鍋爐驅(qū)動(dòng)發(fā)電； 4) 步驟3)驅(qū)動(dòng)發(fā)電降溫后氣體先進(jìn)入第二氣液分離器，經(jīng)分離后得到的氣相去吸收式 制冷裝置的發(fā)生器，從發(fā)生器出來(lái)的變換氣進(jìn)入第三氣液分離器，經(jīng)分離后得到的氣體輸 送至采暖加熱器，降溫后的氣體輸送至第四氣液分離器，從第四氣液分離裝置出來(lái)的氣體 依次輸送至變換氣終冷器和第五氣液分離器，從第五氣液分離器出來(lái)的氣體送至下游酸性 氣體脫出單元。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的實(shí)現(xiàn)煤制氫CO變換多聯(lián)產(chǎn)的方法，其特征在于：第一反應(yīng)爐、 第二反應(yīng)爐、第三反應(yīng)爐的入口溫度控制在200~300°C之間，第一反應(yīng)爐出口溫度控制在 350~500°C，第二反應(yīng)爐出口溫度控制在250~400°C，第三反應(yīng)爐出口溫度控制在200~ 300。。。10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的實(shí)現(xiàn)煤制氫CO變換多聯(lián)產(chǎn)的方法，其特征在于:所述第一循 環(huán)工質(zhì)發(fā)電機(jī)組的第一余熱鍋爐的操作溫度為300~500°C;第二循環(huán)工質(zhì)發(fā)電機(jī)組的第二 余熱鍋爐的操作溫度為200~300°C ;吸收式制冷裝置發(fā)生器的操作溫度為100~200°C ;采 暖加熱器可以提供的熱水溫度為50~100°C。
【文檔編號(hào)】C01B3/48GK105905869SQ201610231578
【公開(kāi)日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年4月14日
【發(fā)明人】蘭榮亮, 王靚, 汪根寶, 馬炯, 謝東升, 李蒙, 龔建華
【申請(qǐng)人】中石化南京工程有限公司, 中石化煉化工程（集團(tuán)）股份有限公司