一種煤化工氣化洗滌黑水高溫閃蒸氣的節(jié)能環(huán)保型綜合回收利用方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于煤化工、新能源化工、石油化工等化工領域的廢氣、廢水處理環(huán)節(jié)，具體涉及氣化洗滌黑水高溫閃蒸產(chǎn)生的含水蒸氣、氨氣、硫化氫、二氧化碳、一氧化碳等組分的高溫閃蒸氣(簡稱高閃氣，下同)中，水蒸氣、氨氣、硫化氫、二氧化碳、一氧化碳的分別利用和分步分離方法，以及高閃氣的綜合利用方法。
【背景技術】
[0002]煤化工、甲醇、乙醚、二甲醚等化工和新興能源企業(yè)在煤氣化和氣化氣的冷卻、洗滌過程中，形成了 220-280°C的高溫氣化洗滌水，稱作氣化洗滌黑水，其中含有氨氣、二氧化碳、硫化氫、一氧化碳、氫氣、氮氣、氬氣、氧硫化碳等氣體組分，以及碳酸鈣、碳酸鎂、碳酸鈉、硅酸鈣、硅酸鋁、硅酸鈉等無機鹽類。這股黑水不能直接排放，必須降溫至40°C左右進行絮凝、沉淀、澄清處理，其中的上清液，稱作灰水，重新返回氣化系統(tǒng)循環(huán)利用，沉淀下來的灰泥作為固廢進一步處理。由于黑水溫度較高，如采用循環(huán)冷卻水加以冷卻，將消耗大量的冷量，并且黑水的高溫熱能白白浪費掉了。目前，企業(yè)一般是通過高溫黑水閃蒸罐，閃蒸出170-179°C的高閃氣，經(jīng)洗滌后，按質(zhì)量百分比，其中水蒸氣占90-95%，液態(tài)水占3_6%，二氧化碳占2-5 %，氨氣占0.2-0.5 %，一氧化碳占0.2-0.6 %，硫化氫占0.05-0.1 %，氫氣、氮氣、氧硫化碳、氬氣共占0.03-0.1%。由于液態(tài)水的存在，其中會溶解部分無機鹽類，在利用高閃氣的熱量時，其中的水蒸氣發(fā)生冷凝和溫降，放出的熱量首先會蒸發(fā)掉高閃氣中的液態(tài)水分，進而使液態(tài)水中的無機鹽在換熱器殼程的管道和閥門處析出結晶，其中的硅酸鈣、碳酸鈣、碳酸鎂會形成結垢；由于高閃氣中不凝氣的存在和含量波動，使得其中的水蒸氣在冷凝時受熱不均勻，這樣，即使有水蒸氣冷凝下來，也很難將在管壁上的結垢完全溶解、沖掉，以至于影響換熱器的換熱效果，臥式管殼式換熱器情況尤其如此；由于換熱效果不好，冷凝效果下降，高閃氣中水蒸氣冷凝量越來越少，而其中的液態(tài)水還是會蒸發(fā)掉，這將導致結垢情況越來越重，最終嚴重影響換熱效率；由于高閃氣不能充分冷凝，就難以充分利用其熱能，許多廠家迫于無奈，只好將其直接放空，既損失了熱能，又嚴重污染了環(huán)境，還浪費了氨氣、硫、二氧化碳等資源。另一方面，企業(yè)在用高閃氣加熱灰水時，由于灰水中上述碳酸鈣、碳酸鎂、硅酸鈣、硅酸鋁等無機鹽幾乎處于飽和狀態(tài)，溫度上升時，非常易于在換熱管內(nèi)壁結晶析出，形成結垢，并且愈結愈多，甚至將換熱管堵死；而由于硅酸鈣的存在，結下來的垢用一般的強酸強堿均難以溶解，非常難以清除，使得企業(yè)不得不經(jīng)常更換換熱器，嚴重影響著生產(chǎn)系統(tǒng)正常運行和經(jīng)濟效益。隨著環(huán)保和節(jié)能新標準的實施，以及監(jiān)管力度的加大，這類廢氣(高閃氣)、廢水(灰水)必須加以處理，并實現(xiàn)資源綜合利用。為此，積極探索新的處理方法和處理裝置，在滿足國家環(huán)保標準的前提下，對高閃氣、灰水實現(xiàn)資源綜合利用和節(jié)約能源的目標，成為上述企業(yè)和科研機構的重要和急切的任務。
[0003]因此，煤化工企業(yè)和甲醇、烯烴、二甲醚等新興能源企業(yè)，急需一種方法，既能解決高閃氣利用中的換熱器結垢問題，將高閃氣的熱量充分利用，又能將其中的有用組分分離和回收，實現(xiàn)資源綜合利用和廢氣達標排放；同時投資相對適中，并盡可能實現(xiàn)運行正收益。只有這樣，才能保障煤化工和新興能源化工產(chǎn)業(yè)的長期健康發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種煤化工氣化洗滌黑水高溫閃蒸氣的節(jié)能環(huán)保型綜合回收利用方法，使高閃氣經(jīng)處理后其中的高溫熱能達到企業(yè)回用要求，并將其中的氨氣、二氧化碳、硫化氫分離和分別回收，達到國家環(huán)保要求，實現(xiàn)資源綜合利用和能源節(jié)約，從而變廢為寶，最終提高生產(chǎn)質(zhì)量，提升社會和經(jīng)濟效益。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的方案是:一種煤化工氣化洗滌黑水高溫閃蒸氣的節(jié)能環(huán)保型綜合回收利用方法，包括以下步驟:
[0006]A、220_280°C的氣化洗滌黑水減壓至絕對壓力0.8-lMPa后，進入黑水閃蒸分離器
(1)中閃蒸，產(chǎn)生壓力0.8-lMPa、溫度170-179°c的高溫閃蒸氣體(簡稱高閃氣)，經(jīng)洗滌液栗(5)打入的高溫洗滌液洗滌后，向上通過閃蒸分離器(1)上段的脫水器(1-1)進一步脫除水分，然后從閃蒸分離器(1)頂部排出，進入閃蒸氣二級脫水罐(2);在閃蒸分離器(1)中閃蒸后的黑水、高溫洗滌液以及經(jīng)閃蒸分離器上段脫水器脫除下來的水分一并從閃蒸分離器(1)中靠余壓排出，進入企業(yè)黑水處理站進一步處理；
[0007]B、進入二級脫水罐(2)中的高閃氣，按質(zhì)量百分比，其中水蒸氣占90-95%，液態(tài)水占2-5 %，二氧化碳占2-5 %，氨氣占0.2-0.5 %，一氧化碳占0.2-0.6 %，硫化氫占
0.05-0.1%，氫氣、氮氣、氧硫化碳、氬氣共占0.03-0.1%，經(jīng)進一步脫水，從二級脫水罐
(2)中排出時，其中的液態(tài)水分含量占高閃氣的質(zhì)量百分比在0.007-1%之間，脫除的水分經(jīng)脫水凝液栗(3)排出，與閃蒸分離器(1)排出的黑水合并，送入企業(yè)黑水處理站；
[0008]C、經(jīng)二級脫水后的高閃氣進入高閃氣洗滌塔(4)下段；同時按高閃氣質(zhì)量流量的20-30%，由增壓栗(9)將變換冷凝液汽提塔(8)塔釜汽提合格液，溫度150-155°C，從高閃氣洗滌塔(4)中段通過高壓噴嘴(4-1)噴進塔內(nèi)，自上而下流動，對高閃汽洗滌塔(4)中自下而上流動的高閃氣進行洗滌；洗滌后的高閃氣中水蒸氣冷凝占高閃氣中水蒸氣的質(zhì)量百分比1.5-2.5%，高閃氣溫度下降到167-176°C，壓力0.75-0.92MPa，向上流經(jīng)洗滌塔(4)上段的多級脫水器(4-2)后，其中的液態(tài)水分含量降為占高閃氣的質(zhì)量百分比0.007-1% ;高閃氣從洗滌塔(4)頂部排出，進入高閃氣灰水換熱器(6);洗滌高閃氣后的高溫汽提合格液溫度上升至167-176°C，與洗滌塔(4)上段多級脫水器脫除的水分一起，經(jīng)高溫洗滌液栗
(5)增壓后打入黑水閃蒸分離器(1)，作為洗滌高閃氣的高溫洗滌液；
[0009]D、高閃氣洗滌塔(4)排出的高閃氣進入灰水換熱器(6)的殼程，灰水循環(huán)栗(12)將與汽提塔(8)部分塔釜汽提合格液混合后的溫度110-120°C灰水打入灰水換熱器(6)管程，換熱后，高閃氣中占高閃氣中水蒸氣的質(zhì)量百分比50%的水蒸氣冷凝下來，高閃氣溫度下降到160-170°C，壓力0.62-0.79MPa，和冷凝液一并進入高閃氣一級分凝器(7)中進行氣液分離，分離后的高閃氣向上經(jīng)一級分凝器(7)上段的脫水器在(7-1)脫水后從一級分凝器(7)頂部排出，進入汽提塔⑶的塔底再沸器(10);灰水換熱器(6)中被加熱的灰水，溫度上升到150-160°C，進入企業(yè)的氣化車間進一步利用；一級分凝器(7)中分離出的一級高溫冷凝液經(jīng)冷凝液栗(13)增壓后，進入變換冷凝液汽提塔(8)中汽提，分離、回收有用組分;
[0010]E、從高閃氣一級分凝器(7)中排出的高閃氣(按質(zhì)量百分比，其中水蒸氣占88-93 %，液態(tài)水占0.5-1 %，二氧化碳占4-8 %，氨氣占0.3-0.6 %，一氧化碳占0.5-1 %，硫化氫占0.1-0.3%，氫氣、氮氣、氧硫化碳、氬氣共占0.08-0.2% )，進入企業(yè)現(xiàn)有的變換冷凝液汽提塔(8)的塔底再沸器(10)殼程，汽提塔(8)的塔釜汽提合格液經(jīng)合格液循環(huán)栗(14)打入再沸器(10)管程，換熱后，被加熱的汽提合格液回到汽提塔(8)內(nèi)閃蒸，產(chǎn)生的二次蒸汽作為汽提塔(8)的熱源和汽提脫除不凝氣的汽提介質(zhì)，無需再消耗額外的高溫水蒸氣；同時高閃氣溫度下降到150-160°C，其中占高閃氣中剩余水蒸氣的質(zhì)