專利名稱：淬冷和洗滌以及冷卻和清洗熱的部分氧化氣體的裝置和工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的涉及生產(chǎn)部分氧化氣體的氣化方法，更具體地說，涉及到對處理來自氣化器的粗發(fā)生爐氣體而達到去除上述氣體中的顆粒夾雜物并隨后冷卻這些氣體以去除其中所夾帶的水蒸汽和氨的方法的改進。
相當(dāng)長時期以來，一直采用烴類燃料尤其是煤(包括無煙煤、煙煤、褐煤或者說泥煤)的部分氧化而生產(chǎn)氣體的方法，最后隨著能源需求的增長，對這種方法進行了重大的改進。在這些方法中，烴類燃料在有或沒有調(diào)溫劑的情況下與活性的含氧氣體如空氣或氧氣在氣化反應(yīng)區(qū)進行反應(yīng)得到熱的部分氧化氣體。除了上述的煤以外，其他的各種烴類燃料也適合于作為氣化反應(yīng)過程的原料。
上面用來說明各種合適的原料的術(shù)語“烴類燃料”應(yīng)包括氣態(tài)、固態(tài)和液態(tài)的碳氫化合物、含碳物質(zhì)及其混合物。事實上，幾乎所有可燃的含碳有機物或它們的漿料都可包括在術(shù)語“烴類燃料”之范圍內(nèi)。例如有(1)可泵送的固態(tài)含碳燃料的漿料例如彌散在可蒸發(fā)的液態(tài)載體(如水)中的碳粒、液態(tài)烴類燃料，以及它們的混合物；(2)氣-液-固態(tài)彌散物例如霧化的液態(tài)烴類燃料和彌散在調(diào)溫氣體中的碳粒。
本文用來說明合適的液態(tài)原料的術(shù)語“液態(tài)烴”應(yīng)包括如下各種材料例如液化石油氣、石油分餾物及殘渣、汽油、粗汽油、煤油、原油、瀝青、粗柴油、渣油、焦油砂油和頁巖油、煤生油、芳香烴(如苯、甲苯、二甲苯分餾物)、煤焦油、來自流體催化裂解作業(yè)的循環(huán)汽油、焦化粗柴油的糠醛萃取物以及它們的混合物。
本文用來說明合適的氣態(tài)原料的術(shù)語“氣態(tài)烴類燃料”包括甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、戊烷、天然氣、焦?fàn)t氣、煉油廠氣、乙炔尾氣、乙烯廢氣、和它們的混合物。固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)原料可以相混合和同時使用，這類原料有任何比例的石蠟族的、烯族的、乙炔的、環(huán)烷的、和芳香族的化合物。
氧化烴類有機物，包括碳水化合物、纖維素材料、醛類、有機酸、乙醇、甲酮、氧化燃油、含氧化烴類有機物質(zhì)的化工過程中的廢液和副產(chǎn)物及它們的混合物也屬于術(shù)語“烴類燃料”的范圍。
根據(jù)用途的不同，氣化反應(yīng)過程中產(chǎn)生的部分氧化氣體可稱之為合成氣體、還原氣體、或燃料氣體。本文將用一般的術(shù)語“部分氧化氣體”和“發(fā)生爐氣體”總地稱為所有可能使用的氣體。
在一種典型的氣化反應(yīng)過程中，由烴類燃料在一種內(nèi)空的、自由流動的非催化的部分氧化氣體發(fā)生爐的反應(yīng)區(qū)內(nèi)、在有或沒有調(diào)溫劑的情況下與一種含游離氧的氣體反應(yīng)而部分氧化產(chǎn)生出一種主要含有H2、CO以及H2O、CO2、H2S、COS、CH4、NH3、N2、Ar中的至少一種并且常還含有夾帶的固體物即碳粒、灰塵的粗發(fā)生爐煤氣流。燃料中游離氧與碳的原子比0∶C一般為大約0.6～1.6，最好是大約0.8～1.4，反應(yīng)時間一般是大約1～10S，最好是大約2～6S。當(dāng)氣流被用作調(diào)溫劑時，在反應(yīng)區(qū)內(nèi)該氣流與燃料的重量比一般為大約0.5～5，最好是大約0.2～0.7。
粗發(fā)生爐煤氣流一般在溫度約為1300～3000°F(更通常是約2000～2800°F)、壓力約為1～250個大氣壓(更通常是約15～150大氣壓)的條件下從反應(yīng)區(qū)流出。
一般的氣體發(fā)生爐含有一個襯有耐火材料的直立式圓筒形鋼質(zhì)壓力容器，例如在共同轉(zhuǎn)讓的美國專利No.2809104中所公開的那一種。通常在燃氣發(fā)生爐內(nèi)還設(shè)置一個用來使來自反應(yīng)區(qū)的熱氣流與水直接接觸而冷卻至約300°～600°F的淬冷筒。這種裝置在美國專利No.2809104中也公開過。至少有一部分夾帶的固體物即碳粒、灰塵被湍流的淬冷水從氣流中除去，并且，在置入氣化反應(yīng)器中的淬冷筒中產(chǎn)生了一種含有約0.1～4.0wt％固體粒子的可泵送的碳粒和水的彌散物。過程氣流中殘留的固體夾雜物、水蒸汽和不需要的氣態(tài)雜質(zhì)在另外的作業(yè)中再除去。
雖然從燃氣發(fā)生爐中流出的粗發(fā)生爐氣體流的成分隨包括所用烴類燃料的種類和反應(yīng)過程的條件等而改變，但是，通常從氣化反應(yīng)器中流出的部分氧化氣體都具有如下的成分(干基重.摩爾％)H2O6～29，CO 20～57，CO22～30，CH40～25，H2S 0～2，COS 0～0.1，NH30～0.1，N20～60，Ar 0～0.5。還可能有痕量的氰化物。在上述氣體中通常含有約1～75摩爾％的水。碳粒含量一般約為0.5～20wt％(原料中的基本碳含量)。另外還有灰塵和其他顆粒物。
從氣化反應(yīng)區(qū)排出的熱的部分氧化氣體要進行清洗使之除去在氣化過程中由烴類燃料形成的或者說釋放出的各種夾雜物。這些夾雜物若不進行恰當(dāng)處理就容易污染環(huán)境。例如，在熱的部分氧化氣體中常發(fā)現(xiàn)的不希望有的夾雜物有水蒸汽、硫化氫、硫化羰、氨、氰化物、各種鹵化物和碳粒、灰塵和煤粒以及痕量的金屬粒。在上述部分氧化氣體中夾雜物的含量通常取決于烴類燃料的種類(尤其是所用煤的種類)、所用的具體氣化工藝以及作業(yè)條件。在任何情況下，上述污染物的處理和控制都是氣化反應(yīng)過程中的重大問題，這個問題必須滿意地解決，以便使氣化工藝成為不存在污染問題的可行的工藝。
在各種用來去除從氣化器流出的部分氧化氣體中的夾雜物的方法中，有許多是采用洗滌塔的。在典型的洗滌塔中，從氣化器流出的發(fā)生爐氣體通過洗滌塔中存有的大量的水時發(fā)生起泡，在起泡之后，就有較多的顆粒夾雜物進入水中。這些顆粒物起初成為水中的彌散物，經(jīng)過一段時間后，隨著水的冷卻，它們沉到塔的底部，然后從塔底的排放閥或其他的出口排出。上述的水常常還含有微量的金屬和鹵化物，而且也常常含有極少量的諸如氨、硫化氫、硫化羰和氰化物等夾雜物，這些夾雜物至少可微量溶解于水，但是，由于水溫和反應(yīng)過程的壓力所致，上述夾雜物的含量極少。上述的使部分氧化氣體與水接觸而去除夾雜物的工序稱為“洗滌”。
用于上述洗滌作業(yè)中的水由于被顆粒物所污染而變成通常所謂的“臟水”。這種臟水可進行各種處理包括水的汽提以去除少量的硫化氫、硫化羰和氨以及溶劑萃取以去除少量的氰化物和其無機物陰離子(如鹵素)。
經(jīng)過發(fā)泡后，部分氧化氣體從水中升起。但是，從水中上升的上述氣體并非完全無夾雜物，起泡后從水中升起的上述氣體中仍然含有進入洗滌塔的氣流中最初含有的幾乎全部的氨、硫化氫、硫化羰和氰化物。此外，從水中上升的氣體中還含有大量的水蒸汽。本發(fā)明特別關(guān)注的是其中所含的氨和水蒸汽。在上述的夾雜物未完全去除而可能發(fā)生的其他問題中還有水若不及時去除可能在后續(xù)工序中發(fā)生突然燃燒的問題，氨則可妨礙去除含硫夾雜物的工步的進行。
在從水中升起的上述氣體中還含有殘留的顆粒夾雜物。因此，現(xiàn)有技術(shù)的工藝中就已力圖進一步減少最初起泡后的氣體中氨和顆粒物的含量。
在現(xiàn)有技術(shù)的方法中，通常是通過在洗滌塔中水的上方設(shè)置一系列垂直疊置而又互相偏離的塔盤來進一步去除氣體中的顆粒物。水從上述塔盤之上方供入，并由塔盤導(dǎo)引至塔盤的底部而進入洗滌塔下部盛裝的大量水中。由于從水中上升的含有殘余顆粒物的氣體與上述的水相接觸而受到進一步的洗滌，結(jié)果，又有一定量的顆粒被水帶至洗滌塔的下部，然后排出。
上述的去除顆粒物方法的效率直接與洗滌塔中水上方空間的氣流壓力有關(guān)。當(dāng)水溫高時，在上述空間內(nèi)的氣流量并因此其氣流的壓力也高。反之，當(dāng)水溫低時，氣流壓力也低，結(jié)果洗滌效率也低。
從上所述顯而易見，保持洗滌塔水面上方的空間具有最高的洗滌效率的辦法是保持水溫盡可能地高，遺憾的是，這一辦法本身還存在一些問題。
雖然提高洗滌效率直接與提高水溫有關(guān)，但是，顆粒的沉降速度則與水溫成相反的關(guān)系。下面說明這兩種相反關(guān)系的結(jié)果。向洗滌塔連續(xù)通入含有顆粒物的氣體必須在某一部位上去除這些顆粒物。最好是在不完全封閉洗滌塔的情況下進行夾雜物的去除，如前所述，這通常是通過位于洗滌塔底部的排放閥來實現(xiàn)的。
應(yīng)當(dāng)明白，較高的沉降速度可達到最高的去除顆粒的效率，因為提高沉降速率，排放物中將逐漸地主要由顆粒物組成，水的排出量則減少，因此，提高沉降速率帶來的另一好處是減少必須加入的補充水的量。
雖然提高沉降速度是所希望的，但是如上所述，在現(xiàn)有技術(shù)的工藝中，并不能在不降低洗滌塔中的水溫的情況下提高沉降速度。而且也如上所述那樣，水溫降低對洗滌塔上部空間的洗滌效率有不利影響。
提高沉降速度也受到紊流的不利影響。進入大量水中的發(fā)生爐氣體產(chǎn)生明顯的紊流和攪動。水中的洗滌作用在某種程度上是由于這種紊流所致。但是，這種紊流對于已從氣體中分離出來的顆粒的沉降速度則有不利的影響。
在一些現(xiàn)有技術(shù)的工藝中，紊流及其對沉降速度的影響的問題是通過將洗滌塔的下部固定地隔離成一個低壓沉降器來解決的。雖然這一措施可解決紊流及其對顆粒物沉降速度的影響問題，但是，也還具有一些缺陷。具體地說，這種辦法要求以很快的速度補充加入水到洗滌塔內(nèi)，因為洗滌塔的下部必須裝有大量的水。另外，有一部分(即使是很小一部分)還沒有足夠的時間起泡便到達水面的部分氧化氣體也被排出。因此，上述的辦法由于增大了所需水量和降低了部分氧化氣體的最終產(chǎn)量而認(rèn)為是不可取的。照此說來，現(xiàn)有技術(shù)中提出的上述的和其他的改進措施并非是可完全接受的。
因此，希望發(fā)明一種能分離和去除在氣化過程中產(chǎn)生的和在生產(chǎn)氣體過程中夾帶的顆粒夾雜物的冷淬和洗滌的設(shè)備。具體地說，希望最大限度地減少所需的補充水的量。
現(xiàn)有技術(shù)的氣化方法的另一個問題與氨和氰化物(尤其是氨，因為氨的濃度通常顯著高于氰化物的濃度)的去除有關(guān)。
如上所述，經(jīng)過洗滌作業(yè)后的部分氧化氣體仍然含有其最初含有的幾乎全部的氨、硫化氫、硫化羰、和氰化物。而且還含有大量的水蒸汽。對于部分氧化氣體的幾乎所有的(如果不是全部的)用途來說，上述的夾雜物都必須去除。最好是首先去除水蒸汽、氨和氰化物(通常以氰化氫的形態(tài)存在)，因為這些夾雜物有的在較高溫度和壓力下凝縮，有的則在較高溫度和壓力下溶于水。
經(jīng)過洗滌的部分氧化氣體通常要流過一系列的熱交換器和分離罐或類似裝置，以降低氣流的溫度，從而有效地去除作為冷凝物的水和氨。如上所述，希望完全去除(或基本上完全去除)水和氨，因為它們的存在不利于后續(xù)工序的作業(yè)和硫的去除并會產(chǎn)生強烈的閃燃現(xiàn)象。因此，通常使用超額的熱交換器和分離罐或類似裝置以保證完全去除氨和水蒸汽。遺憾的是，經(jīng)過上述一系列的冷卻和清洗工步后，氣體中常常仍然存在含量不符合要求的氨。
因此，希望發(fā)明一種能更有效地從濕態(tài)的熱的部分氧化氣體中去除水蒸汽和氨的冷卻和清洗系統(tǒng)。具體地說，需要一種不要求設(shè)置過多的熱交換器和分離罐或類似裝置的系統(tǒng)。
按照本發(fā)明的一個方面，提出了一種洗滌塔和高壓沉降裝置，它含有一根浸管、一個下部、一個上部、和一個高壓沉降器。上述浸管將來自洗滌塔外部的噴嘴的部分氧化氣體輸送到洗滌塔下部中盛裝的大量的水中。一個可排出顆粒物的排放閥與上述沉降裝置的底部相連接。在洗滌塔的上部設(shè)置一系列的塔盤，洗滌塔的上部還具有用來接收水的入口和用來排放洗滌過的部分氧化氣體的出口。采用高壓沉降器有利于提高顆粒物的沉降速度和洗滌效率。
按照本發(fā)明的另一方面，提出了一種在洗滌塔和高壓沉降裝置中去除部分氧化氣體中的顆粒物的工藝，該工藝包含如下步驟使通過洗滌塔中的水的含有顆粒物的部分氧化氣體在足以使它與顆粒物分離的條件下起泡；通過高壓沉降器去除已分離出來的顆粒物；使經(jīng)過分離的氣體和一些殘余的顆粒物通過一系列塔盤；向上述塔盤供水而使通過塔盤的氣體基本上沒有顆粒物；和回收通過上述一系列塔盤的氣體。
參看示出本發(fā)明的最佳實施例的附圖可以更全面地了解本發(fā)明，附圖中


圖1簡單示出用于氣化過程的洗滌塔和熱交換裝置的一部分；圖2示出采用鎮(zhèn)靜區(qū)與洗滌塔的貯槽相結(jié)合的最佳實施例。
雖然本發(fā)明可以有各種改進和替換形式，但是僅僅通過附圖所示的實例來展示具體的實施例并加以詳細說明。然而，應(yīng)當(dāng)明白，本發(fā)明并不限于所述的具體形式，而應(yīng)包括符合所附權(quán)利要求規(guī)定的本發(fā)明的精神和范圍的所有改進、替換和類似的方案。
在本發(fā)明的方法中，對由烴類燃料和含游離氧的氣體部分氧化所產(chǎn)生的主要含有H2、CO再加上H2O、CO2、H2S、COS、CH4、NH3、N2、Ar中的至少一種氣體并含有被夾帶的固體粒子如碳粒和灰塵的原料氣流進行淬冷和洗滌以及冷卻和沖洗作業(yè)，去除顆粒夾雜物如碳粒和灰塵以及可冷凝的夾雜物如氨和水蒸汽，得到一種已冷卻的可用作合成氣體、燃料或還原氣體的部分氧化氣體。本發(fā)明的上述淬冷和洗滌以及冷卻和沖洗作業(yè)比現(xiàn)有技術(shù)為達到類似目的作業(yè)具有更高的效率。在本發(fā)明的各種實施例中，已經(jīng)表明，在從洗滌塔去除顆粒雜質(zhì)、在冷卻和沖洗過程中從部分氧化氣體中去除可冷凝的夾雜氣體尤其是氨和水蒸汽以及減少在上述作業(yè)的全過程中必須加入的補充水量方面，效率都有所提高。
在本發(fā)明的一個實施例中，將從氣化反應(yīng)器中抽出的含有許多顆粒雜質(zhì)(如碳粒和灰塵)以及可冷凝的氣體夾雜(如氨和水蒸汽)的熱的部分氧化氣體引入一座通常分為下部20和上部30的洗滌塔10中。具體地說，是將上述氣體引入下部20中盛裝的大量的水16中，最好是通過浸管14將氣體引入水16中，該浸管14之一端浸入該大量的水16中，另一端與入口2相連接。浸管14可以是任何類型的管道、導(dǎo)管或通常本專業(yè)技術(shù)人員設(shè)計在預(yù)定環(huán)境中使用的類似構(gòu)件。入口2接收含有雜質(zhì)的熱的部分氧化氣體流12。該入口2最好位于上部30。浸入大量的水16中的浸管14的端部至少部分地被一塊有利于控制氣體擾動的擋板所包圍。
借助于浸管14使發(fā)生爐氣體通過水16而起泡，由于起泡作用而出現(xiàn)一些情況首先，碳粒和灰塵雜質(zhì)沉入水中，而帶有數(shù)量已有所減少但仍含有可測得出的顆粒夾雜物的發(fā)生爐氣體沖出水面16，隨后在上部用塔盤22和水的洗滌中去除殘留的顆粒夾雜物，在升出在水面的氣體中，除了殘留的顆粒夾雜物外，仍含有幾乎與初始含量相同的氣體夾雜物，主要是氨、硫化氫、硫化羰和氰化物，而且還含有大量的水蒸汽。
分離出的顆粒夾雜物在沉淀到洗滌塔10的底部之前先變成水中的漂移物。遺憾的是顆粒夾雜物的沉淀受到若干因素的阻礙。最主要的因素是氣流的擾動。這種擾動主要是由于發(fā)生爐氣體從浸管14噴入大量的水16中所致。在本發(fā)明的該實施例中，使用一個高壓沉降器來抵消擾動的影響。
按照本實施例，通過使洗滌器和任何接續(xù)的或整體的沉降器保持在與氣化反應(yīng)器同樣明顯的高壓下來改變緩慢的沉淀速度。與前面所述的一種現(xiàn)有技術(shù)的方法(在這種技術(shù)中洗滌塔的下部被隔離成一個獨立的低壓沉降器)相比，這種高壓沉降器具有明顯的優(yōu)點。即使在使用獨立的低壓沉降器時，也必須有一段開始沉降的時間使隔離的下部主要含顆粒物而沒有很多的水，遺憾的是，直到水16冷卻后才明顯地發(fā)生顆粒物的沉淀。但是，業(yè)已發(fā)現(xiàn)，水16的冷卻對總的顆粒物洗滌效率有不利影響。
相反地，若使用高壓沉降器，顆粒物的沉淀就可在不對水進行人為冷卻的情況達到所需的沉淀速度。而且，由于沉淀速度提高，隔離為獨立的高壓沉降器的下部所裝的水沒有隔離為獨立的低壓沉降器的下部所裝的水多，因此，當(dāng)使用高壓沉降器時，就不那么需要向洗滌器添加補充的水。
當(dāng)使用一個獨立的容器作為高壓沉降器時，可通過一個泄放閥將它與洗滌塔10相連接，但是，在圖1示出的最佳實施例中，高壓沉降器與洗滌塔內(nèi)部整體地做成一種貯槽18的形式。對于本發(fā)明的目的，上述貯槽應(yīng)理解為一個位于洗滌塔10的下部20之末端的空間。貯槽18與浸在水16中的浸管14之端部有足夠的距離使貯槽18所受到的擾動比浸在水16中的浸管14的端部附近所受到的擾動小。
貯槽18的形狀應(yīng)選擇成有利地影響沉淀速度，貯槽18最好大致是錐形的。使用一個內(nèi)部貯槽18比用一個獨立容器作為高壓沉降器的好處是減少所需的管道，并減少壓力降。一旦顆粒物沉入貯槽18，就可通過泄放閥11排出。
在貯槽18的上部安置一塊擋板可進一步減少氣流擾動。在另一個實施例中，采用一個如圖2所示的鎮(zhèn)靜區(qū)80可在保持內(nèi)部高壓沉降器的好處的同時，進一步減小擾動的影響。按照該實施例，將貯槽18(最好是大致為錐形的貯槽)改為帶有一個浸管82。如果優(yōu)選地采用了大致為錐形的貯槽，上述浸管82最好置于錐體的尖部，在洗滌塔10中明顯的高壓下，顆粒物被強制進入貯槽18并通過浸管82進入鎮(zhèn)靜區(qū)80，在此，顆粒物在高壓下沉降，然后，如前所述通過泄放閥11排出。如同上述的貯槽18那樣，設(shè)置鎮(zhèn)靜區(qū)80可使所需管道以及壓力降減至最小。
除了提高顆粒沉淀速度和去除速度以外，采用高壓沉降器對于淬冷和洗滌作業(yè)還有其他好處。具體地說，采用高壓沉降器有利于提高洗滌塔10的上部30的洗滌效率，如上所述，從水16中冒出的發(fā)生爐氣體還含有一些顆粒物。為了去除殘留的顆粒物，使冒出的氣體通過一系列的置于洗滌塔10的上部30內(nèi)的塔盤22。該塔盤22是垂直疊置的，最好互相偏離，以便將引到上塔盤的水導(dǎo)引到下塔盤上。
通過入口27和管道裝置24將顆粒物含量已明顯減少(但仍不可忽視)的水引入洗滌塔10的上部30的塔盤22的上部。這里所述的以及本說明書其他部分所述的管道裝置包括如上所述的以及通常本專業(yè)技術(shù)人員設(shè)計在預(yù)定環(huán)境中使用的可輸送流體的任何管道、導(dǎo)管、閥和泵的系統(tǒng)。
通過一系列塔盤22的部分氧化氣體與由入口27引入的水相接觸，結(jié)果使氣體受到洗滌，殘余的顆粒夾雜物被去除，并隨水通過洗滌塔10的下部20而進入大量的水16中。
洗滌塔10的上部30中去除顆粒物的效率直接與上方的氣流壓力有關(guān)，而氣流壓力又直接與水16的溫度有關(guān)。對于上述的高壓沉降器來說，可以在不降低顆粒沉淀速度的情況下保持高的水溫，因此，高壓沉降器既可提高顆粒物的沉淀速度又可以提高上部的洗滌效率。
在另一個實施例中，使用高壓沉降器有利地進一步減少對洗滌塔所需添加的補充水量。在使用高壓沉降器的洗滌塔中的水池16中顆粒物的濃度明顯低于不用高壓沉降器的洗滌塔中的水池中顆粒物的濃度。由于有這種差異，就可將水池16中的水送到塔盤22的上部，從而最大限度地減少必須添加到洗滌塔上部30以進行洗滌的新水的量。上述的水的循環(huán)使用可以例如通過利用出口4、管道裝置13、泵15、管道裝置17和入口3來實現(xiàn)。
在又一個實施例中，水16可循環(huán)進入氣化反應(yīng)器的淬冷環(huán)中。這可通過例如利用出口5、管道裝置21、泵9和管道裝置19來實現(xiàn)。也可以用出口4和5或類似出口將水引出以進行處理或者說回收。
按照上述各實施例，基本上無顆粒物的熱的部分氧化氣體從塔盤22流出，再從洗滌塔10上的出口28流出。
本發(fā)明的其他實施例涉及從洗滌塔10放出的熱的部分氧化氣體的冷卻問題。具體地說，這些實施例談到從上述氣體中去除水蒸汽和氨的問題。在本發(fā)明的這些實施例中，將洗滌作業(yè)(最好是如前面所述的洗滌作業(yè))與使水蒸汽和氨冷凝并從部分氧化氣體中除去的冷卻和清洗作業(yè)相結(jié)合。
在上述這些實施例中，部分氧化氣體通過一個與兩個或一個分離罐相連接的熱交換系統(tǒng)。在一些實施例中，采用一個分離罐，而在另一些實施例中，則采用兩個分離罐，并且最好在該兩個分離罐之間設(shè)置至少一個熱交換器。上述的熱交換器和分離罐最好是垂直疊置的，以便有利地利用重力來輸送物質(zhì)。
在一個使用兩個分離罐的實施例中，將一個或多個(最好是一個)熱交換器安置在兩個分離罐之間，另一個熱交換器置于第一分離罐之前。按照該實施例，來自洗滌塔10的熱的部分氧化氣體通過管道裝置23進入第一交換器30的入口29。熱能31被回收，而冷凝物和含有氨和殘留水蒸汽的部分氧化氣體則通過管道裝置32進入第一分離罐33的入口34。再由出口35使上述冷凝物從分離罐排出。最好是通過將從第一分離罐33出來的水循環(huán)至前面各工步的辦法來提高總氣化過程的效率。例如，可將冷凝物送到上述洗滌塔10的塔盤22的上部，這可通過利用入口7、管道裝置46、泵37和管道裝置36來實現(xiàn)，如圖1所示。
含有一些殘留的氨和水蒸汽的部分氧化氣體由出口38流出第一分離罐33，并通過管道裝置39將上述液體送至第二熱交換器40中。該流體從入口41進入，熱能43被回收。然后通過管道裝置44將冷凝物和含有一些殘留氨和水蒸汽的部分氧化氣體送到第二分離罐45的入口42。
第二分離罐45具有一個由塔盤和循環(huán)水組成的整體的洗氣系統(tǒng)，它分為下部46和上部50。它的入口42位于下部46。通過位于下部46末端的出口47將進入分離罐45的冷凝物排除。最好是將第二分離罐45排出的冷凝物送到第一分離罐33的入口34。這可如圖1所示用管道裝置70、泵71和管道裝置72來進行。這一改進的優(yōu)點在于冷凝物有助于進一步冷卻進入第一分離罐33的部分氧化氣體。這一改進也使進入第一分離罐33的冷凝物預(yù)熱，然后最好再回到洗滌塔或前面的其他工步。
含有一些殘余氨和水蒸汽的部分氧化氣體從下部46通過傳送裝置53進入上部50，該傳送裝置53是單向的，所以通過它或其他入口進入上部50的氣體或其他流體不會落回到下部46中。任何類型的管道、導(dǎo)管、閥、或相當(dāng)?shù)臉?gòu)件都可用作傳送裝置53，只要這些構(gòu)件能形成單向流并且是本專業(yè)技術(shù)人員設(shè)計在預(yù)定環(huán)境中使用的。上述傳送裝置35最好是一種煙囪式塔盤。
上部50具有一系列垂直疊置并且最好是互相偏移的塔盤55，該塔盤能將水從上塔盤導(dǎo)引到下塔盤。上部50還具有一個可通過管道裝置54接收水的入口56。該入口56最好設(shè)置在可將水送到塔盤55之上方的位置。
上升通過上部50的部分氧化氣體與流過塔盤55的水相接觸，結(jié)果，氣體受到最后洗滌。在此最后的洗滌過程中，基本上全部(如果不是全部)除掉殘留的水蒸汽和氨，從第二分離罐50的出口51流出的部分氧化氣體由管道裝置52回收。
上述的最后水洗作業(yè)特別有利于去除殘余的氨。部分氧化氣體中的二氧化碳溶解于水中，使水稍帶酸性，而稍帶酸性的水又進一步提高去除最后痕量氨的工藝效率。從上面所述可以理解到，在第二分離罐45的上部50中進行的上述最后的洗滌由于存在CO2，可稱之為“酸性洗滌”。這一點與該分離罐和前面的分離罐的底部中存集的富氨冷凝物的基本特性有所不同。
為了保持上部50的酸性，通過出口57將存集在上部50下端的水排掉。最好利用管道裝置59、泵60、管道裝置61和62將通過出口57排出的水經(jīng)入口58循環(huán)到上部50的頂部。當(dāng)使用上述循環(huán)線路時，最好使上述的水通過熱交換器63以回收一些熱能并使水冷卻。由于循環(huán)到入口58的水已不與富氨的冷凝物混合，并且由于熱交換而受到冷卻，故十分有利于去除殘余氨。當(dāng)上部50的水中的含氨量變得太高時，可通過任何傳統(tǒng)的裝置包括循環(huán)路線中的轉(zhuǎn)向閥將這種水從上部50排掉。
在另外的實施例中，在第二分離罐45的下部46也設(shè)置一組塔盤。采用這種改型結(jié)構(gòu)時，無論是新鮮的水或是來自分離罐下部的冷凝物都可送至該組塔盤的上部，以促進氣體的洗滌。但是，最好用新鮮的補充水，因為冷凝物通常含有太高的氨量待有效地洗滌。
當(dāng)采用兩個分離罐時，第一分離罐33也可具有如上述所述的整體清洗系統(tǒng)。但是，采用兩個都具有整體清洗系統(tǒng)的分離罐是沒有必要的，因為只要第二分離罐具有整體清洗系統(tǒng)時就可如上所述地達到去除氨和水蒸汽的目的。在另外的實施例中，僅用一個單一的分離罐。在這種實施例中，單獨的分離罐必須具有上述的整體清洗系統(tǒng)以利于充分去除氨和水蒸汽。采用上述的具有一個“酸性的”上部和一個“堿性的”下部并具有一組適合于進行最后洗滌的塔盤的單一分離罐有利于從部分氧化氣體中去除氨和水蒸汽。但是，很顯然，從單一分離罐排出的冷凝物不能像采用兩個分離罐的最佳實施例中的情況那樣送到前面的分離罐去，因此，最好將該冷凝物直接送到前面的工步例如洗滌塔中。
權(quán)利要求
1.一種洗滌塔和高壓沉降裝置，包括一根浸管、一個下部、一個上部和一個高壓沉降器，上述浸管可將部分氧化氣體從洗滌塔外部的噴嘴輸送到洗滌塔下部盛裝的大量的水中；上述的下部含有一個可排出顆粒物的排放閥；上述的上部含有一個或多個可接收水的入口、一個可排出流體的出口和一組可將水從上部導(dǎo)引到下部的塔盤。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的洗滌塔和高壓沉降裝置，其特征在于，上述的高壓沉降器含有一個通過排放閥裝置與洗滌塔之下部相連接的容器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的洗滌塔和高壓沉降裝置，其特征在于，上述的高壓沉降器含有一個置于上述洗滌塔的下部的下端的內(nèi)貯槽。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的洗滌塔和高壓沉降裝置，其特征在于，上述的貯槽是大致為錐形的。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的洗滌塔和高壓沉降裝置，其特征在于，上述的高壓沉降器含有一個位于洗滌塔下部之下端的內(nèi)貯槽和鎮(zhèn)靜區(qū)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的洗滌塔和高壓沉降裝置，其特征在于，上述的鎮(zhèn)靜區(qū)位于上述內(nèi)貯槽的下方，其特征還在于，用一根浸管使上述鎮(zhèn)靜區(qū)與上述內(nèi)貯槽相連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的洗滌塔和高壓沉降裝置，其特征在于，上述的下部還含有一個或多個可排放水的出口。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的洗滌塔和高壓沉降裝置，其特征在于，還具有一條可將水從上述底部的可排水的出口輸送到上述上部的可接收水的入口的管道。
9.根據(jù)權(quán)利要求7的洗滌塔和高壓沉降裝置，其特征在于，還含有一條可將水從上述底部的可排水的出口輸送到氣化反應(yīng)器中的管道。
10.一種從含有顆粒物的部分氧化氣體中去除顆粒物的方法，包含如下步驟使含有顆粒物的部分氧化氣體在足以從它分離出顆粒物的條件下通過水而起泡；和通過高壓沉降器去除分離出的顆粒物。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其特征在于還包含如下步驟使分離出的氣體通過一系列塔盤；將水送到上述一系列塔盤上，使通過上述塔盤后的氣體基本上沒有顆粒物；和將通過上述一系列塔盤后的氣體回收起來。
12.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其特征在于，上述的方法在洗滌塔中進行，并且，上述的高壓沉降器是一個與洗滌塔分開的容器。
13.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其特征在于，上述的方法在洗滌塔中進行，而上述的高壓沉降器位于洗滌塔內(nèi)并且含有一個貯槽。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其特征在于，上述的貯槽是大致為錐形的。
15.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其特征在于，上述的工藝過程在洗滌塔內(nèi)進行，并且，上述的高壓沉降器位于洗滌塔內(nèi)，并含有一個貯槽和一個鎮(zhèn)靜區(qū)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的方法，其特征在于，上述的鎮(zhèn)靜區(qū)位于貯槽的下方，并且，由一根浸管使上述鎮(zhèn)靜區(qū)和上述貯槽相連接。
17.一種分離罐，含有a.一個具有一個下端、一個上端、一個可接收流體的入口和一個可排放冷凝物的出口的下部；b.一個具有一個下端、一個上端和一組可將水從上述上部的上端導(dǎo)引到上述上部的下端的塔盤的上部；上述的上端具有一個可接收水的入口和一個可排出流體的出口；上述的下端具有一個可排出水的出口；和c.一個連接上述下部和上述上部的傳送裝置，該傳送裝置可使流體從上述的下部單向地流到上述的上部。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的分離罐，其特征在于，上述的上部還含有一條可將水從上述上部的上述下端的可排放水的出口輸送到上述上部的上述上端的可接收水的入口的管道。
19.根據(jù)權(quán)利要求17的分離罐，其特征在于，上述的下部還含有一組可使水從上述下部的上述上端導(dǎo)引到上述下部的上述下端的塔盤和一個可接收水的入口。
20.根據(jù)權(quán)利要求17的分離罐，其特征在于，上述的傳送裝置是一個煙囪式塔盤。
21.一種冷卻和清洗裝置，含有一組熱交換器和一個具有整體清洗系統(tǒng)的分離罐，該分離罐含有a.一個具有一個下端、一個上端、一個可接收流體的入口和一個可排放冷凝物的出口的下部；b.一個具有一個下端、一個上端、和一組可將水從上述上部的上端導(dǎo)引到上述上部的下端的塔盤的上部；上述的上端具有一個可接收水的入口和一個可排出流體的出口；上述的下端具有一個可排出水的出口；和c.一個連接上述下部和上述上部的傳送裝置，該傳送裝置可使流體單向地從上述下部流到上述的上部。
22.根據(jù)權(quán)利要求21的冷卻和清洗裝置，其特征在于，上述分離罐的上部還含有一條可將水從上述上部的下端的可排出水的出口輸送到上述上部的上端的可接收水的入口的管道。
23.根據(jù)權(quán)利要求21的冷卻和清洗裝置，其特征在于，上述分離罐的下部還具有一組可將水從上述下部的上端導(dǎo)引到上述下部的下端的塔盤和一個可接收水的入口。
24.根據(jù)權(quán)利要求21的冷卻和清洗裝置，其特征在于，上述分離罐的傳送裝置是一種煙囪式塔盤。
25.根據(jù)權(quán)利要求21的冷卻和清洗裝置，其特征在于，還含有一個設(shè)置在上述的具有一個整體清洗系統(tǒng)的分離罐前面的第二分離罐，該第二分離罐具有一個可接收流體的入口，其特征在于，由一條管道使具有整體清洗系統(tǒng)的分離罐的下部的可排出冷凝物的出口與上述第二分離罐的上述入口相連接。
26.一種冷凝和清洗含有水蒸汽和氨的部分氧化氣體的方法，包括強制上述部分氧化氣體通過一個或多個熱交換器、然后強制該氣體通過一個或多個分離罐的步驟，其特征在于，該工藝的改進包括使用具有整體清洗系統(tǒng)的分離罐，該分離罐含有a.一個具有一個下端、一個上端、一個可接收流體的入口和一個可排放冷凝物的出口的下部；b.一個具有一個下端、一個上端和一組可將水從上述上部的上端導(dǎo)引到上述上部的下端的塔盤的上部，上述的上端具有一個可接收水的入口和一個可排放流體的出口，上述的下端具有一個可排水的出口；和c.一個使上述的下部和上述的上部相連接的傳送裝置，該傳送裝置可使流體單向地從上述的下部流到上述的上部。
27.根據(jù)權(quán)利要求26的方法，其特征在于，上述分離罐的上部還具有一條可將水從上述上部的下端的可排水的出口輸送到上述上部的上端的可接收水的入口的管道。
28.根據(jù)權(quán)利要求26的方法，其特征在于，上述分離罐的下部還具有一組可將水從上述下部的上端導(dǎo)引到上述下部的下端的塔盤和一個可接收水的入口。
全文摘要
公開了一種淬冷和洗滌熱的部分氧化氣體并清洗和冷卻熱的部分氧化氣體的裝置。在淬冷和洗滌過程中,使用高壓沉降器與洗滌塔(10)相結(jié)合有利地去除顆粒夾雜物。上述高壓沉降器最好具有一個位于洗滌塔內(nèi)的貯槽(18),或者同時具有位于洗滌塔內(nèi)的貯槽和鎮(zhèn)靜區(qū)。采用高壓沉降器可提高沉降速度并提高洗滌效率。在冷卻和清洗階段,最好使用一種具有整體清洗系統(tǒng)的分離罐(45)。在氣化過程的冷凝和清洗階段使用分離罐有助于從含有水蒸汽和氨的部分氧化氣體中去除氨和水蒸汽。上述的分離罐(45)具有一個下部(46)和一個上部(50),并由一個傳送裝置(53)使上述下部與上述上部相連接,上述的上部含有一組可將水從上述上部的上端導(dǎo)引至上述上部的下端的塔盤(55)。上述的傳送裝置可使流體單向地從上述的下部流到上述的上部。
文檔編號C10K1/08GK1268070SQ98807310
公開日2000年9月27日 申請日期1998年6月5日 優(yōu)先權(quán)日1997年6月6日
發(fā)明者保羅·S·華萊士, 凱·A·約翰遜, 德龍姆·D·費爾 申請人:德士古發(fā)展公司