一种水煤气制备工业一氧化碳的工艺及装置

摘要

本发明涉及一种水煤气制备工业一氧化碳的工艺及装置，将水煤气换热、分离，三次热利用后经部分未换热的水煤气复热至有机硫水解活性温度后进入有机硫水解反应器，经有机硫转化后的水煤气分别与脱盐水和循环水换热后，经过NHD气体净化工艺脱除硫化氢和二氧化碳，经过净化后的气体与之前水煤气冷凝分离的冷凝液换热升温后进入有机硫反应器II，将净化气中微量的有机硫转化成无机硫，转化后的气体经过循环水冷却后，进行精脱硫反应，制得高品质的精制气。本发明工艺克服了传统工艺的缺点，不仅节省原材料，降低能源消耗，而且生产过程无污染物排放，是符合我国国情、经济合理且技术先进的清洁生产工艺路线。

权利要求

1.一种水煤气制备工业一氧化碳的工艺，其特征是，包括步骤如下：

（1）由水煤浆气化装置制得的水煤气通过废热锅炉回收热量，并控制水煤气中的水气比达到0.3～0.5之间，然后水煤气经气液分离，与NHD气体净化中的溶剂进行换热，再与脱盐水换热，换热后气体再次气液分离、与水煤气换热；

（2）换热后水煤气被复热到150～170℃，进入有机硫水解反应器I，发生COS+H2O=H2S+CO2的反应，有机硫转化为无机硫，经有机硫转化后的水煤气分别与脱盐水和循环水换热后，经过NHD气体净化工艺脱除硫化氢和二氧化碳；

（3）经过NHD脱硫脱碳净化后的气体与水煤气经冷凝后分离的冷凝液换热后升温至

50～70℃进入有机硫反应器II，进一步将净化气中微量的有机硫转化成无机硫，转化后的气体经过循环水冷却后，在30～45℃和催化剂的条件下与一定量氧气进行精脱硫反应H2S+O2=S+H2O，气体中的H2S转化成单质硫后被固定下来，从而制得高品质的精制气，其中CO+H2≥95%，H2S+COS≤0.1ppm；

(4)制得的精制气经过变压吸附装置分离CO和H2，即可制得纯度高于98.5%的工业一氧化碳产品气，同时得到高纯度氢气。

说明书

一种水煤气制备工业一氧化碳的工艺及装置

技术领域

[0001] 本发明涉及一种制备一氧化碳的工艺及装置，属于化工工艺技术领域。

背景技术

[0002] 为了适应精细化学品发展的需要，为醋酸、醋酐等羰基合成工艺提供优质的一氧化碳原料气，以水煤气为气源，研发了一种水煤气制备工业一氧化碳的工艺。

[0003] 现有的CO制备工艺有两种，一种是以焦炭为原料，以CO2和O2混合气作为气化剂采用间歇式固定床气化工艺制取CO，其缺点是原材料价格高，生产周期长，环保压力大；另一种是传统的水煤气-变压吸附工艺，装置能耗高，大量过剩的H2和部分CO无法充分利用，能源损耗大。

发明内容

[0004] 本发明的目的是提供一种水煤气制备工业一氧化碳的工艺及装置。

[0005] 本发明采取的技术方案为：

[0006] 一种水煤气制备工业一氧化碳的装置，包括与水煤浆气化装置相连的废热锅炉，废热锅炉连接一次分离器，一次分离器的上端与溶剂换热器相连，下端与一次脱盐水换热器相连，一次脱盐水换热器连接二次分离器，二次分离器连接汽水换热器，汽水换热器连接有机硫水解反应器I，有机硫水解反应器I通过二次脱盐水换热器、循环水冷器及三次分离器与NHD气体净化器相连，NHD气体净化器通过冷凝液换热器连接有机硫反应器II，有机硫反应器II通过循环水冷器连接精脱硫反应器，精脱硫反应器连接变压吸附装置。

[0007] 所述的废热锅炉中的介质通过水泵和除氧器一路与一次脱盐水换热器中的介质相通，一路与二次脱盐水换热器中的介质相通，溶剂换热器中的介质与NHD气体净化器分离的溶剂相通，汽水换热器中的介质与水煤浆气化装置相连。

[0008] 一种水煤气制备工业一氧化碳的工艺，包括步骤如下：

[0009] （1）由水煤浆气化装置制得的水煤气通过废热锅炉回收热量，并控制水煤气中的水气比达到0.3~0.5之间，然后水煤气经气液分离，与NHD气体净化中的溶剂进行换热，再与脱盐水换热，换热后气体再次气液分离、与水煤气换热；

[0010] （2）换热后水煤气被复热到150~170℃，进入有机硫水解反应器I，发生COS+H2O=H2S+CO2的反应，有机硫转化为无机硫，经有机硫转化后的水煤气分别与脱盐水和循环水换热后，经过NHD气体净化工艺脱除硫化氢和二氧化碳；

[0011] （3）经过NHD脱硫脱碳净化后的气体与水煤气经冷凝后分离的冷凝液换热后升温至50~70℃进入有机硫反应器II，进一步将净化气中微量的有机硫转化成无机硫，转化后的气体经过循环水冷却后，在30~45℃和催化剂的条件下与一定量氧气进行精脱硫反应H2S+O2=S+H2O，气体中的H2S转化成单质硫后被固定下来，从而制得高品质的精制气，其中CO+H2≥95%，H2S+COS≤0.1ppm；

[0012] (4)制得的精制气经过变压吸附装置分离CO和H2，即可制得纯度高于98.5%的工业一氧化碳产品气，同时得到高纯度氢气。

[0013] 本发明装置运行周期长，负荷高，能耗低，适合大规模生产；水煤气CO含量在42.5~50％的情况下，精制后的CO含量达到98.5％以上。水煤气中的CO完全加以利用，分离的高纯H2用于甲醇或合成氨生产，有效气得以充分利用，无任何损失。

[0014] 本发明工艺克服了传统工艺的缺点，不仅节省原材料，降低能源消耗，而且生产过程无污染物排放，是符合我国国情、经济合理且技术先进的清洁生产工艺路线。

[0015] 本发明的有益效果为：

[0016] （1）制得的CO纯度达到98.5%以上，能满足各种羰基合成工艺的需要；

[0017] （2）五次利用水煤气的气相热量，在无外部热源的情况下对气体进行了预处理，充分合理地利用了气相热源，同时副产蒸汽，创造了收益；

[0018] （3）创新性地利用水煤气复热水煤气，提供水解反应活化能，节省了大量能耗；

[0019] （4）利用副产蒸汽和水煤气热量作为NHD净化单元的再生热源，有效降低了产品消耗，成本大大降低。

附图说明

[0020] 图1为本发明装置图；

[0021] 其中，1.水煤浆气化装置，2.废热锅炉，3.一次分离器，4.溶剂换热器，5.一次脱盐水换热器，6.二次分离器，7.汽水换热器，8.有机硫水解反应器I，9.二次脱盐水换热器，10.循环水冷器，11.三次分离器，12.NHD气体净化器，13.冷凝液换热器，14.有机硫反应器II，15.循环水冷器，16.精脱硫反应器，17.变压吸附装置，18.水泵，19.除氧器，20.汽提塔。

具体实施方式

[0022] 下面结合具体实施方式和实施例进一步说明本发明。

[0023] 一种水煤气制备工业一氧化碳的装置，包括与水煤浆气化装置1相连的废热锅炉2，废热锅炉2连接一次分离器3，一次分离器3的上端与溶剂换热器4相连，下端与一次脱盐水换热器5相连，一次脱盐水换热器5连接二次分离器6，二次分离器6连接汽水换热器
7，汽水换热器7连接有机硫水解反应器I8，有机硫水解反应器I8通过二次脱盐水换热器
9、循环水冷器10及三次分离器11与NHD气体净化器12相连，NHD气体净化器12通过冷凝液换热器13连接有机硫反应器II14，有机硫反应器II14通过循环水冷器15连接精脱硫反应器16，精脱硫反应器16连接变压吸附装置。

[0024] 所述的废热锅炉2中的介质通过水泵18和除氧器19一路与一次脱盐水换热器9中的介质相通，一路与二次脱盐水换热器9中的介质相通，溶剂换热器4中的介质与NHD气体净化器12分离的溶剂相通，汽水换热器7中的介质与水煤浆气化装置1相连。

[0025] 实施例1

[0026] 一种水煤气制备工业一氧化碳的工艺，包括步骤如下：

[0027] （1）由水煤浆气化装置制得的水煤气通过废热锅炉回收热量，并控制水煤气中的水气比达到0.3，然后水煤气经气液分离，与NHD气体净化中的溶剂进行换热，再与脱盐水换热，换热后气体再次气液分离、与水煤气换热；

[0028] （2）换热后水煤气被复热到150℃，进入有机硫水解反应器I，发生COS+H2O=H2S+CO2的反应，有机硫转化为无机硫，经有机硫转化后的水煤气分别与脱盐水和循环水换热后，经过NHD气体净化工艺脱除硫化氢和二氧化碳；

[0029] （3）经过NHD脱硫脱碳净化后的气体与水煤气经冷凝后分离的冷凝液换热后升温至50℃进入有机硫反应器II，进一步将净化气中微量的有机硫转化成无机硫，转化后的气体经过循环水冷却后，在30℃和催化剂的条件下与一定量氧气进行精脱硫反应H2S+O2=S+H2O，气体中的H2S转化成单质硫后被固定下来，从而制得高品质的精制气，其中CO+H2≥95%，H2S+COS≤0.1ppm；

[0030] (4)制得的精制气经过变压吸附装置分离CO和H2，即可制得纯度高于98.5%的工业一氧化碳产品气，同时得到高纯度氢气。

[0031] 实施例2

[0032] 一种水煤气制备工业一氧化碳的工艺，包括步骤如下：

[0033] （1）由水煤浆气化装置制得的水煤气通过废热锅炉回收热量，并控制水煤气中的水气比达到0.5之间，然后水煤气经气液分离，与NHD气体净化中的溶剂进行换热，再与脱盐水换热，换热后气体再次气液分离、与水煤气换热；

[0034] （2）换热后水煤气被复热到170℃，进入有机硫水解反应器I，发生COS+H2O=H2S+CO2的反应，有机硫转化为无机硫，经有机硫转化后的水煤气分别与脱盐水和循环水换热后，经过NHD气体净化工艺脱除硫化氢和二氧化碳；

[0035] （3）经过NHD脱硫脱碳净化后的气体与水煤气经冷凝后分离的冷凝液换热后升温至70℃进入有机硫反应器II，进一步将净化气中微量的有机硫转化成无机硫，转化后的气体经过循环水冷却后，在45℃和催化剂的条件下与一定量氧气进行精脱硫反应H2S+O2=S+H2O，气体中的H2S转化成单质硫后被固定下来，从而制得高品质的精制气，其中CO+H2≥95%，H2S+COS≤0.1ppm；

[0036] (4)制得的精制气经过变压吸附装置分离CO和H2，即可制得纯度高于98.5%的工业一氧化碳产品气，同时得到高纯度氢气。