本發(fā)明涉及煤氣化工業(yè)領域，具體涉及一種煤的氣化方法和氣化裝置。

背景技術：

煤氣化是煤化工產(chǎn)業(yè)的“龍頭”，在煤化工過程中占有重要地位，水煤漿氣化工藝由于具有原料適應性強、生產(chǎn)能力大、碳轉(zhuǎn)化率高等特點而得到廣泛應用，是一種較為成熟的煤氣化技術，在中國占有較大的市場份額。在水煤漿氣化過程中水循環(huán)系統(tǒng)發(fā)揮著重要作用。所謂水循環(huán)系統(tǒng)，是指為了降低水耗，將從氣化爐和洗滌塔排出的水，經(jīng)多級閃蒸、沉降和脫氧處理后，大部分灰水經(jīng)送入氣化單元循環(huán)使用，10-20％的排放處理，且在水循環(huán)系統(tǒng)中，隨著水不斷的循環(huán)使用，灰水的硬度不斷升高，最終會導致管線被堵塞，且閃蒸罐、灰水換熱器等設備結垢嚴重，給裝置穩(wěn)定運行造成嚴重影響。

現(xiàn)有除鹽技術如離子交換、電吸附、電滲析，反滲透對水質(zhì)要求較高，灰水由于固體懸浮物和COD均較高，需經(jīng)過多級預處理才能用上述技術處理，處理成本較高。通過添加碳酸鈉等化學試劑降低硬度非常有效，但化學品消耗量大，費用較高，急需開發(fā)高效低成本的灰水處理回用技術。另一方面，在水煤漿氣化過程中，會產(chǎn)生大量的二氧化碳，為了提高合成氣中氫氣和一氧化碳有效組分的含量，會采用各種方法將二氧化碳脫除，這些方法主要分為兩類，第一類為化學吸收法，如醇胺法和熱鉀堿法，第二類為物理吸收法，如采用聚乙二醇二甲醚溶液的NHD工藝和低溫甲醇工藝，無論物理吸收還是化學吸收，都會產(chǎn)生大量的高純度的二氧化碳。其中低溫甲醇洗是一種由于其凈化度高、選擇性好等特點，在煤化工過程中得到廣泛應用，該 工藝會產(chǎn)生純度在99％(mol)以上的二氧化碳?，F(xiàn)在大部分高純二氧化碳氣體都通過排放處理，沒有得到充分利用，造成極大的浪費。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的提供一種成本低的新型的水煤漿氣化方法，該方法包括：

1)將煤送入氣化爐中進行氣化，得到粗合成氣和含固激冷水；

2)將步驟1)所得的粗合成氣送入洗滌塔中進行洗滌，得到凈合成氣和洗滌水；

3)將步驟2)所得的凈合成氣送入脫碳單元進行脫碳處理，得到合成氣和二氧化碳氣體；

4)將步驟1)所得的含固激冷水和步驟2)所得的洗滌水送入閃蒸塔中進行閃蒸，得到水蒸汽和黑水；將黑水送入到沉降槽中進行沉降，得到沉降的上層清液作為氣化灰水；

5)將步驟4)所得的氣化灰水的pH值調(diào)節(jié)至8以上，并與步驟3)所得的二氧化碳氣體進行接觸以降低所述氣化灰水的硬度，從而得到軟水；

6)將步驟5)所得的部分的軟水送入洗滌塔中和/或氣化爐中循環(huán)使用。

本發(fā)明的煤的氣化方法，能夠通過采用煤氣化過程中產(chǎn)生的CO₂來降低該過程中產(chǎn)生的氣化灰水的硬度，并將降硬后的部分氣化灰水重新用于該方法中的洗滌塔和/或氣化爐中，從而大大降低了煤氣化方法的成本，也降低了煤氣化過程中產(chǎn)生的灰水和二氧化碳氣體對環(huán)境的危害。并且，由于本發(fā)明的方法能夠?qū)⒋蟛糠值臍饣宜M行循環(huán)使用，而僅由少部分需要進一步凈化后排放，因而通過本發(fā)明的方法可以減少能耗，降低工藝復雜度。

本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將在隨后的具體實施方式部分予以詳細說明。

附圖說明

附圖是用來提供對本發(fā)明的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與下面的具體實施方式一起用于解釋本發(fā)明，但并不構成對本發(fā)明的限制。在附圖中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選的實施方式的煤的氣化裝置。

附圖標記說明

1——氣化爐；2——脫碳單元；3——洗滌塔；4——閃蒸塔；

5——沉降槽；6——除氧器；7——降硬反應器；8——脫鹽單元

具體實施方式

以下對本發(fā)明的具體實施方式進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體實施方式僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。

本發(fā)明的提供一種水煤漿氣化方法，該方法包括：

1)將煤送入氣化爐1中進行氣化，得到粗合成氣和含固激冷水；

2)將步驟1)所得的粗合成氣送入洗滌塔3中進行洗滌，得到凈合成氣和洗滌水；

3)將步驟2)所得的凈合成氣送入脫碳單元2進行脫碳處理，得到合成氣和二氧化碳氣體；

4)將步驟1)所得的含固激冷水和步驟2)所得的洗滌水送入閃蒸塔4中進行閃蒸，得到水蒸汽和黑水；將黑水送入到沉降槽5中進行沉降，得到沉降的上層清液作為氣化灰水；

5)將步驟4)所得的氣化灰水的pH值調(diào)節(jié)至8以上，并與步驟3)所得的二氧化碳氣體進行接觸以降低所述氣化灰水的硬度，從而得到軟水；

6)將步驟5)所得的部分的軟水送入洗滌塔3中和/或氣化爐1中循環(huán)使用。

根據(jù)本發(fā)明，所述煤可以以水煤漿的形式送入至氣化爐1中，所述水煤漿是含有大量的煤的煤和水的混合物，例如所述水煤漿中的煤含量為55-70重量％(優(yōu)選為60-70重量％)?；蛘咚雒哼€可以以干煤粉的形式由載氣(例如氮氣)送入至氣化爐1中，更優(yōu)選所述煤以水煤漿的形式送入至氣化爐1中。

根據(jù)本發(fā)明，對步驟1)中的煤的氣化條件并無特別的限定，可以采用本領域常規(guī)的煤的氣化條件，優(yōu)選地，步驟1)中，在氣化爐1中的氣化的條件包括：壓力為2-9MPa，溫度為1200-1400℃。更優(yōu)選地，步驟1)中，在氣化爐1中的氣化的條件包括：壓力為2.5-8MPa(表壓)，溫度為1200-1350℃。

根據(jù)本發(fā)明，步驟1)的煤氣化后將產(chǎn)生粗合成氣和含固激冷水。其中，粗合成氣是含有一定固體懸浮物和一定含量的二氧化碳的合成氣(二氧化碳含量例如可以為10-20重量％)，而含固激冷水也含有一定的固含量(例如0.3-0.7重量％的固含量)。

根據(jù)本發(fā)明，步驟2)將步驟1)所得的粗合成氣送入洗滌塔3中進行洗滌，主要目的便是除去粗合成氣中含有的固體懸浮物，這樣所得的洗滌水中變含有了一定的固體懸浮物，其中，粗合成氣和水的用量通常使得洗滌水中的固含量為1-3重量％。

根據(jù)本發(fā)明，步驟3)將步驟2)所得的凈合成氣送入脫碳單元2進行脫碳處理，這樣便可除去合成氣中的二氧化碳，而該除去的二氧化碳也相對較純，一般二氧化碳氣體的CO₂含量為95重量％以上，優(yōu)選為99重量％以上。本發(fā)明對所述脫碳處理并無特別的限定，可以采用本領域常規(guī)的脫碳方式，例如低溫甲醇洗脫、NHD工藝等。

根據(jù)本發(fā)，步驟4)將步驟1)所得的含固激冷水和步驟2)所得的洗滌水送入閃蒸塔4進行閃蒸，得到蒸汽和黑水，將黑水送入到沉降槽5中進行 沉降，得到沉降的上層清液作為氣化灰水。對所述閃蒸并無特別的限定，可以采用本領域常規(guī)的閃蒸方法進行，例如采用三部閃蒸的方式，即依次進行高壓閃蒸(壓力可以為0.8-1.5MPa，表壓，以下同)、低壓閃蒸(壓力可以為0.5-0.1MPa，表壓，以下同)和真空閃蒸(壓力可以為0.0.5MPa以下，表壓，以下同)。經(jīng)過閃蒸后，所得黑水的固含量例如為1-2.5重量％，為了能夠有效地對氣化灰水進行降硬處理，需要先將黑水進行沉降，例如將黑水送入到沉降槽5中，待其上層清液中固含量降低至較低水平(優(yōu)選為100ppm以下)，將該上層清液作為氣化灰水用于后續(xù)的降硬處理。

一般地，所述氣化灰水中Ca²⁺的濃度為400-700mg/L，Na⁺的濃度為400-600mg/L，Cl^-的濃度為800-1300mg/L，HCO₃^-的濃度為400-600mg/L，CO₃^2-的濃度為150-350mg/L，堿度為1000-1400mg/L，總硬度為1000-2000mg/L，總?cè)芙夤腆w為2000-4000mg/L。

根據(jù)本發(fā)明，步驟5)將步驟4)所得的氣化灰水的pH值調(diào)節(jié)至8以上，并與步驟3)所得的CO₂進行接觸以降低所述氣化灰水的硬度，從而得到降低硬度后的氣化灰水，即所述軟水。該過程可以在降硬反應器7中進行，一般地降硬反應器脫硬效率在65％以上。為了能夠獲得更好的降硬效果，優(yōu)選地，將所述氣化灰水的pH值調(diào)節(jié)至8.5以上，更優(yōu)選至8.5-10，更進一步優(yōu)選為9-10。

根據(jù)本發(fā)明，可以采用本領域常規(guī)的pH調(diào)節(jié)劑來調(diào)節(jié)氣化灰水的pH值，例如可以采用堿金屬氫氧化物或其水溶液作為pH調(diào)節(jié)劑來調(diào)節(jié)，作為這樣的堿金屬氫氧化物或其水溶液例如可以為氫氧化鈉或其水溶液、氫氧化鉀或其水溶液等，優(yōu)選采用1-3重量％的氫氧化鈉水溶液作為所述pH調(diào)節(jié)劑。

根據(jù)本發(fā)明，對CO₂的用量并無特別的限定，只要可以起到降低所述氣化灰水的硬度的效果即可。所述水煤漿氣化方法為連續(xù)處理方法，優(yōu)選地， 相對于1m³/h的所述氣化灰水的加入流量，二氧化碳氣體的體積流量為0.2-0.6Nm³/h(一個標準大氣壓下的體積流量，即標立方)，更優(yōu)選為0.4-0.6Nm³/h。

本發(fā)明對所述接觸的條件并無特別的限定，例如所述接觸的溫度可以20-60℃，接觸的時間可以根據(jù)所處理的氣化灰水的量確定，例如相對于1m³的氣化灰水來說，所述接觸的時間可以為0.1-1.5h，優(yōu)選為1-1.5h。

根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選情況下，該方法還包括：步驟6)之前，將步驟5)所得的氣化灰水與步驟4)所得的蒸汽在除氧器中進行混合，從而實現(xiàn)將蒸汽的冷凝。

根據(jù)本發(fā)明，步驟6)將步驟5)所得的部分的軟水送入洗滌塔3中和/或氣化爐1中循環(huán)使用，從而可以低成本地、高環(huán)保地完成對水煤漿的氣化處理。優(yōu)選地，在將該降硬處理后，將該部分的軟水送入除氧器6中以脫除其中的氧氣，得到脫氧水，之后將脫氧水送入洗滌塔3中和/或氣化爐1中循環(huán)使用。優(yōu)選地，上述將步驟5)所得的氣化灰水與步驟4)所得的蒸汽進行換熱的過程可以在脫氧器6中進行，即將步驟4)所得的蒸汽也送入至除氧器6中。

根據(jù)本發(fā)明，該方法優(yōu)選還包括：將步驟5)所得的另一部分的軟水送入脫鹽單元8進行脫鹽，該送入脫鹽單元8的軟水與送入至洗滌塔3和氣化爐1中循環(huán)使用的軟水的體積比優(yōu)選為5-10：100。將步驟5)所得的另一部分的軟水送入脫鹽單元8進行脫鹽，從而獲得可以排放或者其他用于的較為干凈的水，即如圖1所示的產(chǎn)水。

通過本發(fā)明的方法，本發(fā)明能夠較好地利用煤氣化過程產(chǎn)生的二氧化碳氣體來有效地降低氣化灰水的硬度，優(yōu)選地，能夠?qū)饣宜挠捕冉档吐蕿?5％以上，更優(yōu)選達到75％以上，最優(yōu)選達到95％以上(該氣化灰水的硬度降低率是指處理前的氣化灰水的硬度與處理后的氣化灰水的硬度的差值 與處理前的氣化灰水的硬度的百分比)，從而可以實現(xiàn)將該氣化灰水循環(huán)利用，從而降低煤氣化過程的成本，且該方法更為環(huán)保。

本發(fā)明還提供了一種煤的氣化裝置，該裝置包括：

氣化爐1，用于將煤進行氣化，以得到粗合成氣和含固激冷水；

洗滌塔3，用于洗滌氣化爐1所得的粗合成氣，得到凈合成氣和洗滌水；

脫碳單元2，用于將經(jīng)洗滌塔3凈合成氣進行脫碳處理，得到合成氣和二氧化碳氣體；

閃蒸塔4，用于將氣化爐1所得的含固激冷水和洗滌塔3所得的洗滌水進行閃蒸，得到水蒸汽和黑水；

沉降槽5，用于將閃蒸塔4所得的黑水進行沉降，得到沉降的上層清液作為氣化灰水；

除硬反應器7，用于將沉降槽5所得的氣化灰水與脫碳單元2所得的二氧化碳氣體進行接觸以降低所述氣化灰水的硬度，從而得到軟水；

其中，所述除硬反應器7與洗滌塔3中和/或氣化爐1連接，以將硬反應器7所得的部分的軟水送入洗滌塔3中和/或氣化爐1中循環(huán)使用。

如圖1所示，以及上文中有關方法的描述，可以得知各個單元在煤氣化的方法中的應用。

其中，氣化爐1的上部設置有粗合成氣出口，該出口與洗滌塔3的粗合成氣入口相連，以使得粗合成氣能夠送至洗滌塔3中進行洗滌；氣化爐1的下部設置有出水口，該出水口與閃蒸塔4的含固激冷水的入口相連，從而使得通過氣化爐1的下部設置的出水口排出的含固激冷水能夠送入至閃蒸塔4中進行閃蒸。

其中，所述洗滌塔3頂部設置有排氣口，該排氣口與脫碳單元2相連通，使得經(jīng)過洗滌的凈合成氣能夠通過洗滌塔3頂部設置的排氣口送入至脫碳單元2中；所述洗滌塔3底部設置有排水口，該排水口與閃蒸塔4相連通，使 得經(jīng)過洗滌塔3底部設置的排水口排出的洗滌水能夠送至閃蒸塔4中進行閃蒸。

其中，所述脫碳單元2設置有合成氣排出口和二氧化碳氣體排出口，使得經(jīng)過脫碳的合成氣能夠通過合成氣排出口排出以作為產(chǎn)品氣用于其他用途，該二氧化碳氣體排出口與降硬反應器7連通，使得經(jīng)過該排出口排出的二氧化碳氣體能夠送至降硬反應器7中。

其中，所述閃蒸塔4設置有黑水排水口和水蒸汽排出口，其中，黑水排出口與沉降槽5連通，使得該黑水能夠送至沉降槽5中進行沉降。

其中，所述沉降槽5設置有灰水排出口，其該排出口與降硬反應器7連通，以將在沉降槽5中經(jīng)過沉降處理后的上層清液(即氣化灰水)送至降硬反應器7中與二氧化碳氣體進行接觸。

其中，所述降硬反應器7設置有軟水排出口，優(yōu)選設置有兩個以上的軟水排出口，其中，至少一個軟水排出口直接地或間接地與洗滌塔3和/或氣化爐1連通，從而使得軟水可送至洗滌塔3和/或氣化爐1中進行循環(huán)利用。

其中，任選地，所述煤的氣化裝置還包括除氧器6，除氧器6設置在降硬反應器7與洗滌塔3和/或氣化爐1連通的管線上，使得送至洗滌塔3和/或氣化爐1中的軟水先送至除氧器6中進行除氧。任選地，該除氧器6與閃蒸塔4的水蒸汽排出口連通，從而使得閃蒸塔4的水蒸汽排出口排出的蒸汽在除氧器6中與軟水進行換熱。

其中，任選地，所述煤的氣化裝置還包括脫鹽單元8，所述脫鹽單元8與所述降硬反應器7的至少一個軟水排出口連通，從而使得另一部分的軟水能夠送至脫鹽單元8中進行脫鹽，從而獲得較為干凈的水作為煤的氣化過程的產(chǎn)水進行排出或留待他用。

以下將通過實施例對本發(fā)明進行詳細描述。

以下實施例：

采用圖1所示的煤的氣化裝置，其中，該裝置包括：氣化爐1，洗滌塔3，脫碳單元2(低溫甲醇洗脫裝置)，閃蒸塔4，沉降槽5，除硬反應器7，脫鹽單元8和除氧器6；其中，氣化爐1的上部設置有粗合成氣出口，該出口與洗滌塔3的粗合成氣入口相連；氣化爐1的上部設置有粗合成氣出口，該出口與洗滌塔3的粗合成氣入口相連；所述洗滌塔3頂部設置有排氣口，該排氣口與脫碳單元2相連通；所述洗滌塔3底部設置有排水口，該排水口與閃蒸塔4相連通；所述脫碳單元2設置有合成氣排出口和二氧化碳氣體排出口，該二氧化碳氣體排出口與降硬反應器7連通；所述閃蒸塔4設置有黑水排水口和水蒸汽排出口，黑水排出口與沉降槽5連通，水蒸汽排出口與除氧器6連通；所述沉降槽5設置有灰水排出口，該排出口與降硬反應器7連通；所述降硬反應器7設置有兩個軟水排出口，其中一個與除氧器6連通，另一個與脫鹽單元8連通；所述除氧器6設置在降硬反應器7與洗滌塔3連通的管線上，且洗滌塔3設置有將由除氧器6排出的脫氧水經(jīng)過洗滌塔3后送至氣化爐1的管線。

實施例1

本實施例用于說明降低氣化灰水硬度的方法和裝置。

將煤漿濃度60重量％的水煤漿送至氣化爐1中并在壓力為6.35MPa、溫度1250℃進行氣化，得到粗合成氣(二氧化碳含量為16重量％)和含固激冷水(固含量為0.5重量％)；將粗合成氣通入到洗滌塔3中進行洗滌，得到凈合成氣和洗滌水(固含量為2.2重量％)；將凈合成氣送至脫碳單元2進行脫碳處理，得到合成氣和二氧化碳氣體(二氧化碳含量為99重量％)；將所得含固激冷水和洗滌水送入閃蒸塔4依次經(jīng)過高壓閃蒸(1MP)、低壓閃蒸(0.27MP)和真空閃蒸(0.03MP)處理后，得到水蒸汽和固含量達到1.2重 量％的黑水，將該黑水送入沉降槽5進行沉降，待其上層清液的固含量降至100ppm后取出上層清液作為氣化灰水送入除硬反應器7中進行處理得到軟水，其中，該灰水的離子組成和硬度如表1中所示。

將表1中的氣化灰水以1m³/h的流量泵入降硬反應器7中，并加入NaOH溶液以控制氣化灰水的pH保持在8，同時從降硬反應器7底部以0.224Nm³/h的速率通入上面所得的二氧化碳氣體，在室溫(約25℃)下接觸(氣化灰水的相對停留時間為1h)，取樣軟水，其硬度降低率為75％，其水質(zhì)見表1所示。將部分軟水經(jīng)除氧器6除氧后脫氧水返回至洗滌塔3中用于洗滌粗合成氣以循環(huán)使用，并將部分經(jīng)洗滌塔3后的水送至氣化爐1中作為激冷水。

將另一部分的軟水送至脫鹽單元8中進行脫鹽(送至除氧器6中的軟水和送至脫鹽單元8的軟水的體積比為100：7。

相對于傳統(tǒng)不對氣化灰水做軟化處理的方法，該方法將該煤氣化工藝循環(huán)水的消耗量降低了11％左右。

表1

注：總?cè)芙夤腆w又稱溶解性固體總量，它表明1升水中溶有多少毫克溶解性固體。

以上詳細描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實施方式中的具體細節(jié)，在本發(fā)明的技術構思范圍內(nèi)，可以對本發(fā)明的技術方案進行多種簡單變型，這些簡單變型均屬于本發(fā)明的保護范圍。

另外需要說明的是，在上述具體實施方式中所描述的各個具體技術特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進行組合，為了避免不必要的重復，本發(fā)明對各種可能的組合方式不再另行說明。

此外，本發(fā)明的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合，只要其不違背本發(fā)明的思想，其同樣應當視為本發(fā)明所公開的內(nèi)容。