[发明专利]一种煤化工控温变换联产电能系统及方法

说明书

本发明属于煤化工装置工艺优化和余热回收利用技术领域，具体涉及一种煤化工控温变换联产电能系统及方法。本发明提出在煤化工生产中引入余热发电技术的设计理念，通过在一氧化碳变换工艺中串联发电机组优化和搭建工艺流程，在满足生产工艺和保证CO转化率要求的同时，有效回收利用一氧化碳变换过程余热联产电能，具有能量集成效果好、余热利用效率高、经济效益显著等特点。

技术领域

本发明属于煤化工装置工艺节能优化和工厂废热回收利用技术领域，涉及一种煤化工 控温变换联产电能系统及方法，是余热发电技术在化工生产装置的工业化应用。

背景技术

为了加强工厂节能技术的应用，优化工艺技术路线，合理配置资源、采用高效节能设 备，推动产业升级和发展方式转变，具有十分重要的意义。余热发电技术具有节约能源、改善环境，增加电力供应等综合效益，符合国家可持续发展战略。

在煤化工生产中，通常来自上游煤气化装置的粗合成气中CO的含量较多，甚至高达 65％以上，因此需要通过变换催化反应将CO与水反应转化成CO₂和H₂，对工艺气体组分进行调节，获得满足下游装置需求的气体组成。一氧化碳变换反应属于强放热反应，是一个热力学控制的过程。目前，一氧化碳控温变换技术可以避免高一氧化碳时反应器易飞温问题，具有操控简便，流程短、系统阻力小、露点腐蚀少等优势，可以满足了各位煤化工 装置的匹配需求，近些年备受关注并取得一些良好工程业绩。然而，CO变换过程的大量 反应热回收是通过设置多台换热器，副产中低压蒸汽、预热锅炉给水、加热脱盐水和循环 水冷却等方式来实现。通常副产的大多数蒸汽品位低、能量利用率低，产生的大量多余蒸 汽往往直接放空排放，造成能源的极大浪费。

发明内容

本发明的目的在针对现有技术存在的不足之处，而提供一种煤化工控温变换联产电能 工艺装置及方法。结合工厂余热回收利用技术，优化和搭建工艺流程，提出在煤化工生产 工艺装置中，通过引入发电机组用于回收利用变换反应热，满足工艺生产要求的同时获得 电能，并具有能量集成效果好、节能降耗显著、余热利用效率高等特点。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种煤化工控温变换联产电能系统，该装置包括第一气液分离器、第二气液分离器、 第三气液分离器和第四气液分离器；

粗合成气的输出管道与第一气液分离器相连，所述第一气液分离器顶部的输出端通过 第一发生器与第二气液分离器的输入端相连，第二气液分离器顶部的输出端通过粗煤气预 热器与脱毒槽的输入端相连；

所述脱毒槽底部的输出端与变换炉顶部的输入端相连，所述变换炉底部的输出端通过 粗煤气预热器与第二发生器相连，所述第二发生器的输出端与第三气液分离器相连，所述 第三气液分离器顶部的输出端通过水冷器与第四气液分离器相连，所述第四气液分离器顶 部的输出端与送去界外。

本发明技术方案中：所述的第一发生器与第一发电机组匹配相连；所述的变换炉与第 二发电机组匹配相连；所述的第二发生器与第三发电机组匹配相连。

本发明技术方案中：所述的变换炉为内置换热管束的控温反应器.

本发明技术方案中：所述的第一、第二和第三发电机组为卡琳娜循环(KalinaCycle)或 朗肯循环(Rankine Cycle)。

一种上述的系统实现煤化工控温变换联产电能的方法，该方法包括以下步骤：

1)粗合成气进入第一气液分离器后，经过第一发生器驱动第一发电机组获得电能， 被降温后进入第二气液分离器进行汽液分离；

2)经第二气液分离器分离后得到的气相经过粗煤气预热器加热升温后进入脱毒槽除 去灰尘和杂质后进入变换炉进行一氧化碳变换反应，放出的反应热用于驱动第二发电机组 获得电能；