一种煤化工气化洗涤黑水高温闪蒸气的节能环保型综合回收利用方法
【技术领域】
[0001]本发明属于煤化工、新能源化工、石油化工等化工领域的废气、废水处理环节，具体涉及气化洗涤黑水高温闪蒸产生的含水蒸气、氨气、硫化氢、二氧化碳、一氧化碳等组分的高温闪蒸气(简称高闪气，下同)中，水蒸气、氨气、硫化氢、二氧化碳、一氧化碳的分别利用和分步分离方法，以及高闪气的综合利用方法。
【背景技术】
[0002]煤化工、甲醇、乙醚、二甲醚等化工和新兴能源企业在煤气化和气化气的冷却、洗涤过程中，形成了 220-280°C的高温气化洗涤水，称作气化洗涤黑水，其中含有氨气、二氧化碳、硫化氢、一氧化碳、氢气、氮气、氩气、氧硫化碳等气体组分，以及碳酸钙、碳酸镁、碳酸钠、硅酸钙、硅酸铝、硅酸钠等无机盐类。这股黑水不能直接排放，必须降温至40°C左右进行絮凝、沉淀、澄清处理，其中的上清液，称作灰水，重新返回气化系统循环利用，沉淀下来的灰泥作为固废进一步处理。由于黑水温度较高，如采用循环冷却水加以冷却，将消耗大量的冷量，并且黑水的高温热能白白浪费掉了。目前，企业一般是通过高温黑水闪蒸罐，闪蒸出170-179°C的高闪气，经洗涤后，按质量百分比，其中水蒸气占90-95%，液态水占3_6%，二氧化碳占2-5 %，氨气占0.2-0.5 %，一氧化碳占0.2-0.6 %，硫化氢占0.05-0.1 %，氢气、氮气、氧硫化碳、氩气共占0.03-0.1%。由于液态水的存在，其中会溶解部分无机盐类，在利用高闪气的热量时，其中的水蒸气发生冷凝和温降，放出的热量首先会蒸发掉高闪气中的液态水分，进而使液态水中的无机盐在换热器壳程的管道和阀门处析出结晶，其中的硅酸钙、碳酸钙、碳酸镁会形成结垢；由于高闪气中不凝气的存在和含量波动，使得其中的水蒸气在冷凝时受热不均匀，这样，即使有水蒸气冷凝下来，也很难将在管壁上的结垢完全溶解、冲掉，以至于影响换热器的换热效果，卧式管壳式换热器情况尤其如此；由于换热效果不好，冷凝效果下降，高闪气中水蒸气冷凝量越来越少，而其中的液态水还是会蒸发掉，这将导致结垢情况越来越重，最终严重影响换热效率；由于高闪气不能充分冷凝，就难以充分利用其热能，许多厂家迫于无奈，只好将其直接放空，既损失了热能，又严重污染了环境，还浪费了氨气、硫、二氧化碳等资源。另一方面，企业在用高闪气加热灰水时，由于灰水中上述碳酸钙、碳酸镁、硅酸钙、硅酸铝等无机盐几乎处于饱和状态，温度上升时，非常易于在换热管内壁结晶析出，形成结垢，并且愈结愈多，甚至将换热管堵死；而由于硅酸钙的存在，结下来的垢用一般的强酸强碱均难以溶解，非常难以清除，使得企业不得不经常更换换热器，严重影响着生产系统正常运行和经济效益。随着环保和节能新标准的实施，以及监管力度的加大，这类废气(高闪气)、废水(灰水)必须加以处理，并实现资源综合利用。为此，积极探索新的处理方法和处理装置，在满足国家环保标准的前提下，对高闪气、灰水实现资源综合利用和节约能源的目标，成为上述企业和科研机构的重要和急切的任务。
[0003]因此，煤化工企业和甲醇、烯烃、二甲醚等新兴能源企业，急需一种方法，既能解决高闪气利用中的换热器结垢问题，将高闪气的热量充分利用，又能将其中的有用组分分离和回收，实现资源综合利用和废气达标排放；同时投资相对适中，并尽可能实现运行正收益。只有这样，才能保障煤化工和新兴能源化工产业的长期健康发展。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种煤化工气化洗涤黑水高温闪蒸气的节能环保型综合回收利用方法，使高闪气经处理后其中的高温热能达到企业回用要求，并将其中的氨气、二氧化碳、硫化氢分离和分别回收，达到国家环保要求，实现资源综合利用和能源节约，从而变废为宝，最终提高生产质量，提升社会和经济效益。
[0005]为实现上述目的，本发明采用的方案是:一种煤化工气化洗涤黑水高温闪蒸气的节能环保型综合回收利用方法，包括以下步骤:
[0006]A、220_280°C的气化洗涤黑水减压至绝对压力0.8-lMPa后，进入黑水闪蒸分离器
(1)中闪蒸，产生压力0.8-lMPa、温度170-179°c的高温闪蒸气体(简称高闪气)，经洗涤液栗(5)打入的高温洗涤液洗涤后，向上通过闪蒸分离器(1)上段的脱水器(1-1)进一步脱除水分，然后从闪蒸分离器(1)顶部排出，进入闪蒸气二级脱水罐(2);在闪蒸分离器(1)中闪蒸后的黑水、高温洗涤液以及经闪蒸分离器上段脱水器脱除下来的水分一并从闪蒸分离器(1)中靠余压排出，进入企业黑水处理站进一步处理；
[0007]B、进入二级脱水罐(2)中的高闪气，按质量百分比，其中水蒸气占90-95%，液态水占2-5 %，二氧化碳占2-5 %，氨气占0.2-0.5 %，一氧化碳占0.2-0.6 %，硫化氢占
0.05-0.1%，氢气、氮气、氧硫化碳、氩气共占0.03-0.1%，经进一步脱水，从二级脱水罐
(2)中排出时，其中的液态水分含量占高闪气的质量百分比在0.007-1%之间，脱除的水分经脱水凝液栗(3)排出，与闪蒸分离器(1)排出的黑水合并，送入企业黑水处理站；
[0008]C、经二级脱水后的高闪气进入高闪气洗涤塔(4)下段；同时按高闪气质量流量的20-30%，由增压栗(9)将变换冷凝液汽提塔(8)塔釜汽提合格液，温度150-155°C，从高闪气洗涤塔(4)中段通过高压喷嘴(4-1)喷进塔内，自上而下流动，对高闪汽洗涤塔(4)中自下而上流动的高闪气进行洗涤；洗涤后的高闪气中水蒸气冷凝占高闪气中水蒸气的质量百分比1.5-2.5%，高闪气温度下降到167-176°C，压力0.75-0.92MPa，向上流经洗涤塔(4)上段的多级脱水器(4-2)后，其中的液态水分含量降为占高闪气的质量百分比0.007-1% ;高闪气从洗涤塔(4)顶部排出，进入高闪气灰水换热器(6);洗涤高闪气后的高温汽提合格液温度上升至167-176°C，与洗涤塔(4)上段多级脱水器脱除的水分一起，经高温洗涤液栗
(5)增压后打入黑水闪蒸分离器(1)，作为洗涤高闪气的高温洗涤液；
[0009]D、高闪气洗涤塔(4)排出的高闪气进入灰水换热器(6)的壳程，灰水循环栗(12)将与汽提塔(8)部分塔釜汽提合格液混合后的温度110-120°C灰水打入灰水换热器(6)管程，换热后，高闪气中占高闪气中水蒸气的质量百分比50%的水蒸气冷凝下来，高闪气温度下降到160-170°C，压力0.62-0.79MPa，和冷凝液一并进入高闪气一级分凝器(7)中进行气液分离，分离后的高闪气向上经一级分凝器(7)上段的脱水器在(7-1)脱水后从一级分凝器(7)顶部排出，进入汽提塔⑶的塔底再沸器(10);灰水换热器(6)中被加热的灰水，温度上升到150-160°C，进入企业的气化车间进一步利用；一级分凝器(7)中分离出的一级高温冷凝液经冷凝液栗(13)增压后，进入变换冷凝液汽提塔(8)中汽提，分离、回收有用组分;
[0010]E、从高闪气一级分凝器(7)中排出的高闪气(按质量百分比，其中水蒸气占88-93 %，液态水占0.5-1 %，二氧化碳占4-8 %，氨气占0.3-0.6 %，一氧化碳占0.5-1 %，硫化氢占0.1-0.3%，氢气、氮气、氧硫化碳、氩气共占0.08-0.2% )，进入企业现有的变换冷凝液汽提塔(8)的塔底再沸器(10)壳程，汽提塔(8)的塔釜汽提合格液经合格液循环栗(14)打入再沸器(10)管程，换热后，被加热的汽提合格液回到汽提塔(8)内闪蒸，产生的二次蒸汽作为汽提塔(8)的热源和汽提脱除不凝气的汽提介质，无需再消耗额外的高温水蒸气；同时高闪气温度下降到150-160°C，其中占高闪气中剩余水蒸气的质