一种用于煤制天然气的变换系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种用于煤制天然气的变换系统，包括径流洗涤器、洗涤塔、旋风分离器、加热单元和变换单元，本实用新型专利技术的变换系统首先通过径流洗涤器对粗煤气进行洗涤除尘，可以有效去除粗煤气中大部分的油、水、尘等杂质，可以极大地减小后续处理设备的负担，然后利用洗涤塔和旋风分离器对经径流洗涤器洗涤后粗煤气中残留的油、水、尘等进行精洗、分离，有效脱除粗煤气残留杂质，非常适合于处理由低阶煤气化得到的杂质含量高的粗煤气，有利于系统的长周期稳定运行。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及煤制天然气领域，具体涉及一种用于煤制天然气的变换系统。
技术介绍
一氧化碳的变换反应是指煤气借助于催化剂的作用，在一定温度下，时一氧化碳与水蒸气反应生成二氧化碳和氢气的过程。通过变换反应减少煤气中的一氧化碳，得到适于合成氨、制取城市煤气或甲醇的有效气体氢气。例如，在合成氨生产中，需要通过变换装置在催化剂作用下，将粗煤气中的水蒸气与CO反应生成氢和二氧化碳：CO+H2O＝H2+CO2(尽可能全部转化为氢)；在城市煤气及甲醇的生产中，同样需要变换装置将粗煤气中的CO部分变换，生成氢气，用以控制城市煤气中的CO含量不大于28％；生产甲醇时，通过变换使CO控制在14％至26％，以满足甲醇合成的要求。变换反应是放热反应，不需要提供额外的热源。在工业生产中，进行上述变换过程的变换系统的整体工艺通常为：粗煤气首先经过洗涤塔，去除大量的油、粉尘及液滴，进入换热器，与变换器换热后，进入预变换炉，在此捕集煤气中夹带的焦油、尘和在换热器中形成的聚合烃。离开预变换炉进入主变换炉发生变换反应，变换后的变换气与粗煤气换热回收热量后，进入下一工段。在煤制天然气中，同样会涉及到变换反应，其主要过程为：原料煤在气化炉内与气化剂(氧气+水蒸气)发生气化反应，产生粗煤气；粗煤气再经洗涤、冷却除去大部分的煤焦油、粉尘等杂质后，进入粗煤气变换工段，在此将粗煤气中的CO在催化剂的作用下，部分变换为H2，使H2与CO的摩尔比约在2.8至3.2之间，以满足甲烷合成反应对合成气的要求。变换后的粗煤气再经低温甲醇洗工艺净化为合格的净煤气，最终送入甲烷化工段，进行合成甲烷的生产。由于同样涉及CO变换，目前在煤制天然气生产中，其变换系统通常沿用上述合成氨、制取城市煤气或甲醇的变换系统。然而，当以成本较低的低阶煤(例如褐煤)为原料制备天然气时，上述变换系统通常变得难以适用，主要原因如下：1、由于低阶煤(褐煤)含水量高，机械强度差，热稳定性差，在固定床碎煤加压气化炉，作为气化原料的时候，易产生粉尘，随着粗煤气带到下游工段，堵塞设备和管线，严重影响了装置运行的稳定性和长周期性以及生产负荷的提高。2、当采用固定床碎煤加压气化技术时，所产粗煤气的H2：CO为2.55左右，为生产合成天然气，有一部分CO在催化剂的作用下完成变换反应，以满足在甲烷合成工段的反应要求，即H2：CO为2.8至3.2左右。这种变换反应与合成氨或者城市煤气以及生产甲醇工艺中的变换反应存在不同，即只有少量的CO参与变换反应，虽然变换反应是放热反应，但变换的CO较少，难以维持系统的热平衡和变换反应的平稳性。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种用于煤制天然气的变换系统，以解决现有的变换系统不适于以低阶煤为原料生产天然气的工艺的问题。为实现上述目的，本技术采用以下技术方案：一种用于煤制天然气的变换系统，所述变换系统包括：径流洗涤器，用于对气化所得的粗煤气进行洗涤除尘，得到第一洗涤气和第一洗涤液；至少一个洗涤塔，用于对来自所述径流洗涤器的第一洗涤气进行洗涤除尘，得到第二洗涤气和第二洗涤液；旋风分离器，用于对来自所述洗涤塔的第二洗涤气进行旋风分离，以得到净煤气和从所述第二洗涤气中分离出的分离物；加热单元，用于使来自所述旋风分离器的净煤气进行加热升温；和变换单元，用于使来自所述加热单元的净化气中的一氧化碳发生变换反应，得到合成气。根据本技术的变换系统，优选地，所述的至少一个洗涤塔为并联设置的两个洗涤塔，可以同时或切换运行，有利于保障系统的连续、稳定、高负荷运行。根据本技术的变换系统，优选地，所述加热单元包括：第一换热器，用于使来自所述旋风分离器的净煤气与来自所述变换单元的合成气换热升温；和第二换热器，用于使来自第一换热器的净煤气与蒸汽换热升温。根据本技术的变换系统，优选地，所述加热单元还包括蒸汽补充管，所述蒸汽补充管用于在来自第二换热器的净煤气进入所述变换单元前向所述净煤气中补充蒸汽，以加热所述净煤气。根据本技术的变换系统，优选地，所述变换单元包括预变换炉、主变换炉和分流管，其中，所述预变换炉与主变换炉串联设置；所述分流管与所述主变换炉并联设置，用于使所述预变换炉的部分气相产物与所述主变换炉的气相产物混合以得到合成气。根据本技术的变换系统，优选地，所述变换系统还包括缓冲装置，所述缓冲装置用于接收来自所述径流洗涤器的第一洗涤液、来自所述洗涤塔的第二洗涤液和来自所述旋风分离器的分离物，以便处理。与现有技术相比，本技术的变换系统具有一下优点：(1)、本技术的变换系统首先通过径流洗涤器对粗煤气进行洗涤除尘，可以有效去除粗煤气中大部分的油、水、尘等杂质，可以极大地减小后续处理设备的负担，非常适合于处理由低阶煤气化得到的杂质含量高的粗煤气，有利于系统的长周期稳定运行；(2)本技术中，依次利用洗涤塔和旋风分离器对经径流洗涤器洗涤后粗煤气中残留的油、水、尘等进行精洗、分离，有效脱除粗煤气残留杂质，从而可以与径流洗涤器形成非常好的配合，得到净煤气；由于粗煤气脱除干净、杂质少，从而减少了变换炉炉温的波动，减少了催化剂床层积煤尘，同时可以防止变换炉催化剂由于大量带水而是催化剂粉化、失活；(3)本技术中设置的蒸汽换热器使得当粗煤气中CO含量较低、需要变换的量相对较少时，也可以保持变换炉反应热量恒定、系统平稳运行；(4)本技术中还进一步设有蒸汽管线，从而可以在需要时直接向待进入预变换炉的净煤气中补入高温的蒸汽，保障了变换系统的开车及系统波动时的热量补充，有利于系统的稳定运行；附图说明图1为本技术的变换系统的一种实施方式的示意图；图2为对比例的变换系统的示意图。具体实施方式以下结合附图对本技术进行详细说明，但本技术并不仅限于此。如图1所示，在一种实施方式中，本技术的变换系统包括径流洗涤器1、洗涤塔2、旋风分离器3、加热单元和变换单元，其中，所述径流洗涤器1用于对气化所得的粗煤气进行洗涤除尘，在所述径流洗涤器1底部得到含有从粗煤气中洗涤出的杂质(例如油、水和尘等杂质)的第一洗涤液，所述粗煤气经径流洗涤器1洗涤后得到第一洗涤气。所述径流洗涤器1为本领域中用于气体洗涤除尘的常用设备，例如中船圣会装备有限公司生产的径流洗涤器，为本领域所熟知，这里不再赘述。所述洗涤塔2与所述径流洗涤器1串联设置，用于对来自所述径流洗涤器1的第一洗涤气进行洗涤除尘，在所述洗涤塔2底部得到含有从第一洗涤气中洗涤出的杂质(例如油、水和尘等杂质)的第二洗涤液，所述第一洗涤气经所述洗涤塔2洗涤后得到第二洗涤气；所述洗涤塔2同样为本领域中用于气体洗涤除尘的常用设备，例如在洗涤塔2塔体内设置填料层，使气体与洗涤液在填料层中逆流充分接触，进行洗涤除尘，比如中船圣会装备有限公司生产的洗涤塔，为本领域所熟知，这里不再赘述。在另一个优选实施方式中，所述洗涤塔2设有两个，两个洗涤塔2之间并联设置，从而既可以在工况恶劣的时候，切换操作，也可以同时操作，有利于保障系统连续、稳定且高负荷运行。所述旋风分离器3与所述洗涤塔2串联设置，用于对来自所述洗涤塔2的第二洗涤气进行旋风分离，以得到净煤气和从所述第二洗涤气中分离出的分离物；所述旋本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于煤制天然气的变换系统，所述变换系统包括：径流洗涤器，用于对气化所得的粗煤气进行洗涤除尘，得到第一洗涤气和第一洗涤液；至少一个洗涤塔，用于对来自所述径流洗涤器的第一洗涤气进行洗涤除尘，得到第二洗涤气和第二洗涤液；旋风分离器，用于对来自所述洗涤塔的第二洗涤气进行旋风分离，以得到净煤气和从所述第二洗涤气中分离出的分离物；加热单元，用于使来自所述旋风分离器的净煤气进行加热升温；和变换单元，用于使来自所述加热单元的净化气中的一氧化碳发生变换反应，得到合成气。

【技术特征摘要】
1.一种用于煤制天然气的变换系统，所述变换系统包括：径流洗涤器，用于对气化所得的粗煤气进行洗涤除尘，得到第一洗涤气和第一洗涤液；至少一个洗涤塔，用于对来自所述径流洗涤器的第一洗涤气进行洗涤除尘，得到第二洗涤气和第二洗涤液；旋风分离器，用于对来自所述洗涤塔的第二洗涤气进行旋风分离，以得到净煤气和从所述第二洗涤气中分离出的分离物；加热单元，用于使来自所述旋风分离器的净煤气进行加热升温；和变换单元，用于使来自所述加热单元的净化气中的一氧化碳发生变换反应，得到合成气。2.根据权利要求1所述的变换系统，其特征在于，所述的至少一个洗涤塔为并联设置的两个洗涤塔。3.根据权利要求2所述的变换系统，其特征在于，所述加热单元包括：第一换热器，用于使来自所述旋风分离器的净煤气与来自所述变换单元...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟令江，郎莹，刘福生，苏军良，赵红光，潘连冬，李群祥，穆月风，曾冬冬，张静，尹文越，白雨，罗双燕，崔景飞，张雨顺，
申请(专利权)人：中国庆华能源集团有限公司，新疆庆华能源集团有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11