CN116694370A - 一种处理未变换气的低温甲醇洗***及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种处理未变换气的低温甲醇洗***及方法，其中所述低温甲醇洗***包括第一贫甲醇管、循环气管、原料气冷却器、原料气分离罐、洗涤塔、中压闪蒸塔、H2S浓缩塔、半贫液汽提塔、常温汽提塔、热再生塔、贫甲醇罐、第三贫甲醇管、CO2闪蒸罐、甲醇/水分离塔、第一尾气管、第二尾气管和尾气水洗塔。本发明的单独处理未变换气的工艺流程设计合理，满足净化指标和环保要求，填补了低温甲醇洗单独处理未变换气的空白。
Description
技术领域
本发明属于煤化工装置气体净化技术领域，涉及一种处理未变换气的低温甲醇洗***及方法，用以解决低温甲醇洗直接处理未变换气的问题。
背景技术
煤化工装置的原料气中，常含有CO2、H2S等酸性气体，这些气体需要通过低温甲醇洗方法予以脱除，以获得满足下游需要的净化合成气。低温甲醇洗净化法为物理吸收方法，利用甲醇在低温条件下(-70～-30℃)对CO2、H2S等酸性气体的溶解度大和选择性高的物理特性，以甲醇为溶剂将酸性气体从原料气中脱除，具有吸收能力强、净化度高、选择性好等优点，广泛用于现代大型煤化工装置。
低温甲醇洗吸收脱除原料气中的酸性介质CO2、H2S、COS是一种物理吸收过程，气液平衡关系符合亨利定律，溶液中被吸收组分的含量基本上与其在气相中的分压成正比。因此，低温甲醇洗常处理的原料气常为煤气化工艺气经变换工艺后得到的变换气。对于变换气(CO2含量35-45％mol)，因气相CO2的分压高，出吸收塔液相富甲醇中的CO2浓度也高。在低压解吸时，甲醇中的CO2浓度会降低到较低的水平，CO2解吸梯度大，因CO2解吸吸热效应，可以使富甲醇的温度降至-60℃～-70℃，为***提供冷量，这个低温富甲醇经换热后传递给贫甲醇，得到的低温贫甲醇(-50℃～-60℃)去洗涤塔顶，吸收酸性介质，保证了净化指标，同时节省甲醇用量，降低消耗。所以原料气中有足够的CO2含量，在低压解吸时，可以使***降低到足够的低温，是低温甲醇洗得以正常运行的重要条件。
目前，随着后续产品要求的丰富，同时为满足碳减排的需要，煤化工优化工艺后，原料气已经可以不再经过变换，煤气化产出CO，同时与新能源进行耦合，可使H2由绿氢供给，从而配成合适的碳氢比原料气去甲醇合成等装置。但受流程配置和下游需要影响，目前低温甲醇洗原料气一般为变换气、或为部分变换气，或为变换气加未变换气，没有专门适用于处理未变换气原料气的低温甲醇洗装置。
对于这些净化装置而言，当需要进净化装置的原料气为未经过变换工序的未变换气时，由于原料气的CO2含量低(例如粉煤气化工艺未变换气CO2含量为6～8％mol，水煤浆气化工艺未变换气CO2含量为15-20％mol)，分压也就低，如净化装置采用常规的低温甲醇洗工艺流程，无法得到高浓度的洗涤富液，在低压解吸时，无法为***提供足够的冷量和低温，也就较难实现净化气指标。同时，因温度无法降到更低，此时尾气中的H2S含量也会超出设计指标。
因此，需要设计合理的单独处理未变换气的低温甲醇洗***和方法，合理配置CO2解吸及换热网络，降低***温度，以满足净化指标和环保要求，同时投资和消耗要尽可能低。
发明内容
有鉴于现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种处理未变换气的低温甲醇洗***及方法，以满足未变换气直接经低温甲醇洗***处理后的净化指标和环保要求。
为实现上述发明目的的一个方面，本发明采用以下技术方案：
一种处理未变换气的低温甲醇洗***，包括：
第一贫甲醇管，配置为向待进入原料气冷却器的原料气中送入贫甲醇以防止原料气在所述原料气冷却器中进行换热降温时结冰；
循环气管，配置为将第一闪蒸气和第二闪蒸气作为循环气返回待进入所述原料气冷却器的所述原料气中；
原料气冷却器，配置为使作为所述原料气的未变换气与作为冷源的净化气、CO2产品气和尾气这三者换热降温；
原料气分离罐，用于对经所述原料气冷却器冷却后的原料气进行气液分离，以分离出液相的含水甲醇；
洗涤塔，所述洗涤塔由下至上依次设置气相连通的脱硫段、第一脱碳段和第二脱碳段；其中，
所述第二脱碳段配置为利用来自半贫液汽提塔的半贫甲醇和贫甲醇罐的贫甲醇对来自所述第一脱碳段的第一脱碳气进行依次洗涤，以进一步脱除其中CO2得到作为所述净化气的第二脱碳气和含CO2甲醇液；
所述第一脱碳段配置为利用经冷却后的所述含CO2甲醇液洗涤来自脱硫段的脱硫气，以脱除CO2得到第一脱碳气和富含CO2甲醇液；
所述脱硫段配置为利用部分的所述富含CO2甲醇液洗涤来自所述原料气分离罐V-001的原料气，以脱除其中H2S得到脱硫气和含硫甲醇富液；
中压闪蒸塔，所述中压闪蒸塔包括由上至下设置的第一合成气闪蒸段和第二合成气闪蒸段；其中，
所述第一合成气闪蒸段配置为对流出所述第一脱碳段后经过冷量回收的部分所述富含CO2甲醇液中溶解的H2、CO进行闪蒸，以得到所述第一闪蒸气和不含硫甲醇液；
所述第二合成气闪蒸段配置为对流出所述脱硫段后经过冷量回收的含硫甲醇富液中溶解的H2、CO进行闪蒸，以得到所述第二闪蒸气和含硫甲醇液；
H2S浓缩塔，所述H2S浓缩塔由上至下依次设置有CO2闪蒸段、解吸段和汽提段，其中，所述解吸段与汽提段之间气相连通，以便下方汽提段的汽提气上升进入上方解吸段洗涤除硫；
所述CO2闪蒸段配置为对流出所述第一合成气闪蒸段后经过冷却的所述不含硫甲醇液中的CO2进行减压解吸，以得到自底部排出的解吸甲醇和自顶部排出的所述CO2产品气；
所述解吸段配置为对流出所述第二合成气闪蒸段后经过冷却的所述含硫甲醇液中的CO2进行减压解吸，并且在其上部引入用于对所述解吸段中气相进行洗涤除硫的部分所述解吸甲醇，以得到解吸液和自顶部排出的不含硫解吸气；
所述汽提段配置为在对流出所述解吸段后经过冷量回收的所述解吸液中的剩余CO2进行汽提解吸，以在底部得到富硫甲醇并在顶部得到待进入所述解吸段的汽提气；
半贫液汽提塔，配置为利用氮气对流出所述CO2闪蒸段的部分解吸甲醇中的CO2进行汽提，以得到不含硫汽提气和所述半贫甲醇并将所得半贫甲醇经冷量回收后送入所述洗涤塔的第二脱碳段；
常温汽提塔，配置为利用氮气对流出所述汽提段后经过冷量回收的所述富硫甲醇中残留的CO2进行汽提，以得到富甲醇和含硫汽提气并将所得含硫汽提气送入所述汽提段以回收硫；
热再生塔，配置为对流出所述常温汽提塔后经过冷量回收的富甲醇进行热再生，以在塔顶得到含硫化氢气体、塔底得到脱除硫化氢的贫甲醇；所述热再生塔的塔底设有配套的热再生塔再沸器、塔顶设有配套的热再生塔顶冷凝器和热再生塔顶回流罐，所述热再生塔顶回流罐用于对来自所述热再生塔顶冷凝器的物料进行气液分离，并将分离出的液相作为塔顶回流、分离出的气相物料送出；
贫甲醇罐，配置为接收部分来自所述热再生塔的贫甲醇，并通过所述第一贫甲醇管向所述原料气输送贫甲醇、通过第二贫甲醇管向所述第二脱碳段输送贫甲醇；
第三贫甲醇管，用于将部分来自热再生塔的贫甲醇经冷却后送入甲醇/水分离塔作为塔顶回流；
CO2闪蒸罐，配置为对流出所述原料气分离罐后经过冷量回收的所述含水甲醇中的CO2进行闪蒸，并将闪蒸出的含CO2气体送入所述H2S浓缩塔的汽提段、剩余的含水甲醇送入所述甲醇/水分离塔；
甲醇/水分离塔，配置为对来自所述CO2闪蒸罐的含水甲醇以及尾气水洗塔的含甲醇洗涤水中的甲醇进行精馏分离，以在塔顶得到甲醇蒸汽、塔底得到脱除甲醇后的废水；所述甲醇/水分离塔的塔底设有配套的甲醇/水分离塔再沸器；
第一尾气管，用于将所述不含硫解吸气和部分所述不含硫汽提气作为尾气送去所述原料气冷却器经冷量回收后再送入尾气水洗塔；
第二尾气管，用于将来自所述不含硫汽提气的另一部分经冷量回收后送入尾气水洗塔；
尾气水洗塔，配置为利用部分流出甲醇/水分离塔后经冷却的废水和来自外界的脱盐水依次对所述第一尾气管和第二尾气管送来的气体的混合气进行洗涤，以得到可排放尾气和所述含甲醇洗涤水。
本发明还提供了利用上述低温甲醇洗***处理未变换气的方法。
与现有技术相比，本发明存在以下优点：
1、现有低温甲醇洗工艺所适用的原料气为变换气、或为部分变换气，或为变换气加未变换气，本发明是一种适用于单独处理未变换气的新型低温甲醇洗***，可在实际装置中实现。
2、未变换气中CO2含量低，洗涤塔内温升小，洗涤塔为三段，流程简化，减少投资。
3、设半贫液气提塔，更有效解吸半贫甲醇液中溶解的CO2气体，半贫液吸收能力强，减少贫甲醇液用量，保证净化气指标，降低消耗。
4、半贫甲醇液经气提后温度降到-60℃～-70℃，得到了与常规流程相当的低温冷源，半贫液再与贫甲醇液换热，使得到洗涤塔塔顶为低温的贫甲醇，保证净化指标。
5、无CO2解吸塔，流程简化，减少投资。
6、采用-45℃蒸发的丙烯作为深冷器冷源，降低了富甲醇解吸前的温度，富甲醇解吸后的温度也随之降低，进而降低整个***温度，保证净化指标和尾气中硫含量指标。
7、富甲醇先中压闪蒸，再用深冷器冷却降温，此设计中压闪蒸温度高，CO在甲醇中溶解度小，CO闪蒸量大，保证CO回收率。
附图说明
图1为本发明的低温甲醇洗***的一种实施方式的示意图。
附图标记说明如下：
T-001洗涤塔；T-002中压闪蒸塔；T-003H2S浓缩塔；T-004热再生塔；T-005甲醇/水分离塔；T-006尾气水洗塔；T-007常温气提塔；T-008半贫液气提塔；
V-001原料气分离器；V-004贫甲醇罐；V-005H2S气体分离罐；V-006热再生塔顶回流罐；V-008CO2闪蒸罐；
S-001贫甲醇过滤器；S-002 1#富甲醇过滤器；S-003 2#富甲醇过滤器；
P-001 1#甲醇液泵；P-002 2#甲醇液泵；P-003 3#甲醇液泵；P-004贫甲醇液泵；P-005热再生塔底泵；P-006热再生塔顶回流泵；P-007水洗塔底泵；P-008半贫甲醇液泵；
C-001循环气压缩机；
E-001原料气冷却器；E-002循环气压缩机出口水冷器；E-003含硫甲醇深冷器；E-004无硫甲醇深冷器；E-005贫甲醇深冷器；E-006洗涤塔段间深冷器；E-007洗涤塔富甲醇换热器；E-008 2#贫甲醇冷却器；E-009 1#贫甲醇冷却器；E-010热再生塔进料加热器；E-011热再生塔再沸器；E-012热再生塔顶冷凝器；E-013H2S馏分深冷器；E-014H2S馏分换热器；E-015甲醇/水分离塔再沸器；E-016甲醇/水分离塔进料加热器；E-017净化气/富甲醇换热器；E-018贫甲醇水冷却器；E-019尾气/氮气换热器；E-020废水换热器；E-021贫甲醇/半贫换热器；
A脱硫段；B第一脱碳段；C第二脱碳段；D第一合成气闪蒸段；E第二合成气闪蒸段；FCO2闪蒸段；G解吸段；H汽提段；
1第一贫甲醇管；2第二贫甲醇管；3第三贫甲醇管；4循环管；5第一尾气管；6第二尾气管；7第四贫甲醇管；8隔板；9第一备用管；10第二备用管；11CO2排放管。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
图1示出了本发明提供的低温甲醇洗***的一种实施方式的示意图，所述低温甲醇洗***包括：
第一贫甲醇管1，配置为向待进入原料气冷却器E-001的原料气中送入贫甲醇以防止原料气在所述原料气冷却器E-001中进行换热降温时结冰；
循环气管4，配置为将第一闪蒸气和第二闪蒸气作为循环气返回待进入所述原料气冷却器E-001的所述原料气中；
原料气冷却器E-001，配置为使作为所述原料气的未变换气与作为冷源的净化气、CO2产品气和尾气这三者换热降温；
原料气分离罐V-001，用于对经所述原料气冷却器E-001冷却后的原料气进行气液分离，以分离出液相的含水甲醇；
洗涤塔T-001，所述洗涤塔T-001由下至上依次设置气相连通的脱硫段A、第一脱碳段B和第二脱碳段C；其中，
所述第二脱碳段C配置为利用来自半贫液汽提塔T-008的半贫甲醇和贫甲醇罐V-004的贫甲醇对来自所述第一脱碳段B的第一脱碳气进行依次洗涤，以进一步脱除其中CO2得到作为所述净化气的第二脱碳气和含CO2甲醇液；
所述第一脱碳段B配置为利用经冷却后的所述含CO2甲醇液洗涤来自脱硫段A的脱硫气，以脱除CO2得到第一脱碳气和富含CO2甲醇液；
所述脱硫段A配置为利用部分的所述富含CO2甲醇液洗涤来自所述原料气分离罐V-001的原料气，以脱除其中H2S得到脱硫气和含硫甲醇富液；
中压闪蒸塔T-002，所述中压闪蒸塔包括由上至下设置的第一合成气闪蒸段D和第二合成气闪蒸段E；其中，
所述第一合成气闪蒸段D配置为对流出所述第一脱碳段B后经过冷量回收的部分所述富含CO2甲醇液中溶解的H2、CO进行闪蒸，以得到所述第一闪蒸气和不含硫甲醇液；
所述第二合成气闪蒸段E配置为对流出所述脱硫段A后经过冷量回收的含硫甲醇富液中溶解的H2、CO进行闪蒸，以得到所述第二闪蒸气和含硫甲醇液；
H2S浓缩塔T-003，所述H2S浓缩塔由上至下依次设置有CO2闪蒸段F、解吸段G和汽提段H，其中，所述解吸段G与汽提段H之间气相连通，以便下方汽提段的汽提气上升进入上方解吸段洗涤除硫；
所述CO2闪蒸段F配置为对流出所述第一合成气闪蒸段D后经过冷却的所述不含硫甲醇液中的CO2进行减压解吸，以得到自底部排出的解吸甲醇和自顶部排出的所述CO2产品气；
所述解吸段G配置为对流出所述第二合成气闪蒸段E后经过冷却的所述含硫甲醇液中的CO2进行减压解吸，并且在其上部引入用于对所述解吸段G中气相进行洗涤除硫的部分所述解吸甲醇，以得到解吸液和自顶部排出的不含硫解吸气；
所述汽提段H配置为在对流出所述解吸段G后经过冷量回收的所述解吸液中的剩余CO2进行汽提解吸，以在底部得到富硫甲醇并在顶部得到待进入所述解吸段G的汽提气；
半贫液汽提塔T-008，配置为利用氮气对流出所述CO2闪蒸段的部分解吸甲醇中的CO2进行汽提，以得到不含硫汽提气和所述半贫甲醇并将所得半贫甲醇经冷量回收后送入所述洗涤塔T-001的第二脱碳段C；
常温汽提塔T-007，配置为利用氮气对流出所述汽提段H后经过冷量回收的所述富硫甲醇中残留的CO2进行汽提，以得到富甲醇和含硫汽提气并将所得含硫汽提气送入所述汽提段H以回收硫；
热再生塔T-004，配置为对流出所述常温汽提塔T-007后经过冷量回收的富甲醇进行热再生，以在塔顶得到含硫化氢气体、塔底得到脱除硫化氢的贫甲醇；所述热再生塔T-004的塔底设有配套的热再生塔再沸器E-011、塔顶设有配套的热再生塔顶冷凝器E-012和热再生塔顶回流罐V-006，所述热再生塔顶回流罐V-006用于对来自所述热再生塔顶冷凝器E-012的物料进行气液分离，并将分离出的液相作为塔顶回流、分离出的气相物料送出；
贫甲醇罐V-004，配置为接收部分来自所述热再生塔T-004的贫甲醇，并通过所述第一贫甲醇管1向所述原料气输送贫甲醇、通过第二贫甲醇管2向所述第二脱碳段C输送贫甲醇；
第三贫甲醇管3，用于将部分来自热再生塔T-004的贫甲醇经冷却后送入甲醇/水分离塔T-005作为塔顶回流；
CO2闪蒸罐V-008，配置为对流出所述原料气分离罐V-001后经过冷量回收的所述含水甲醇中的CO2进行闪蒸，并将闪蒸出的含CO2气体送入所述H2S浓缩塔T-003的汽提段、剩余的含水甲醇送入所述甲醇/水分离塔T-005；
甲醇/水分离塔T-005，配置为对来自所述CO2闪蒸罐V-008的含水甲醇以及尾气水洗塔T-006的含甲醇洗涤水中的甲醇进行精馏分离，以在塔顶得到甲醇蒸汽、塔底得到脱除甲醇后的废水；所述甲醇/水分离塔T-005的塔底设有配套的甲醇/水分离塔再沸器E-015；
第一尾气管5，用于将所述不含硫解吸气和部分所述不含硫汽提气作为尾气送去所述原料气冷却器E-001经冷量回收后再送入尾气水洗塔T-006；
第二尾气管6，用于将来自所述不含硫汽提气的另一部分经冷量回收后送入尾气水洗塔T-006；
尾气水洗塔T-006，配置为利用部分流出甲醇/水分离塔T-005后经冷却的废水和来自外界的脱盐水依次对所述第一尾气管5和第二尾气管6送来的气体的混合气进行洗涤，以得到可排放尾气和所述含甲醇洗涤水。
在一些实施方式中，所述低温甲醇洗***还包括H2S馏分换热器E-014、H2S馏分深冷器E-013和H2S气体分离罐V-005；其中，所述H2S气体分离罐配置为对来自所述热再生塔顶回流罐并依次经所述H2S馏分换热器E-014和H2S馏分深冷器E-013冷却后的所述气相物料进行气液分离，并将分离出的液相送去所述汽提段、分离出的H2S气体送去所述H2S馏分换热器E-014以与所述气相物料换热而回收冷量。
在一些实施方式中，所述低温甲醇洗***还包括贫甲醇泵P-004和贫甲醇水冷却器E-018，用于在来自所述贫甲醇罐V-004的贫甲醇进入所述第一贫甲醇管1和第二贫甲醇管2之前依次对所述贫甲醇进行增压输送和水冷；
所述第二贫甲醇管2上沿物料流动方向依次设有1#贫甲醇冷却器E-009、对所述第二贫甲醇管中的贫甲醇进行进一步冷却的贫甲醇深冷器E-005、2#贫甲醇冷却器E-008以及贫甲醇/半贫甲醇换热器E-021；
其中，所述1#贫甲醇冷却器E-009配置为使来自所述汽提段H的富硫甲醇在进入所述常温汽提塔T-007前与所述第二贫甲醇管2中的贫甲醇换热升温；
所述2#贫甲醇冷却器E-008配置为使来自所述解吸段G的解吸液与所述第二贫甲醇管2中的贫甲醇换热升温；
所述贫甲醇/半贫甲醇换热器E-021配置为使待进入所述第二脱碳段的半贫甲醇与所述第二贫甲醇管中的贫甲醇换热以冷却所述贫甲醇。
在一些实施方式中，所述低温甲醇洗***还包括3#甲醇液泵P-003和1#富甲醇过滤器S-002，用于在来自所述汽提段H的富硫甲醇进入所述1#贫甲醇冷却器E-009之前依次对所述富硫甲醇进行增压输送和过滤；
在将来自所述常温汽提塔T-007的富甲醇送入所述热再生塔T-004的管线上沿物流方向依次设有1#甲醇液泵P-002、2#富甲醇过滤器S-003和热再生塔进料加热器E-010，其中，所述1#甲醇液泵P-002和2#富甲醇过滤器S-003用于在所述富甲醇进入所述热再生塔进料加热器E-010之前依次对所述富甲醇进行增压输送和过滤；所述热再生塔进料加热器E-010用于使所述富甲醇与待进入所述贫甲醇罐V-004的贫甲醇换热升温。
在一些实施方式中，所述低温甲醇洗***中，在将来自所述脱硫段A的含硫甲醇富液输送至所述第二合成气闪蒸段E的管线上设有净化气/富甲醇换热器E-017，用于使所述含硫甲醇富液与待进入所述原料气冷却器E-001的净化气换热升温；
在将来自所述第一脱碳段的富含CO2甲醇液输送至所述第一合成气闪蒸段D的管线上设有洗涤塔富甲醇换热器E-007，用于使所述富含CO2甲醇液与待进入所述汽提段H的解吸液换热升温；
在所述第二尾气管6上设有尾气/氮气换热器E-019，用于使待进入所述尾气水洗塔T-006的所述不含硫汽提气与待进入所述半贫液汽提塔T-008的所述氮气换热升温；
在所述第三贫甲醇管3上设有甲醇/水分离塔进料加热器E-016，用于使待进入所述CO2闪蒸罐V-008的含水甲醇与待进入所述甲醇/水分离塔T-005作为塔顶回流的贫甲醇换热升温；
在将所述废水送入所述尾气水洗塔T-006的管线上设有废水换热器E-020，用于使待进入所述甲醇/水分离塔T-005的含甲醇洗涤水与待进入所述尾气水洗塔T-006的废水换热升温。
在将所述含CO2甲醇液由所述第二脱碳段C输送至第一脱碳段B的管线上设有用于冷却所述含CO2甲醇液的洗涤塔段间深冷器E-006；
在将所述含硫甲醇由所述第二合成气闪蒸段E输送至所述解吸段G的管线上设有用于冷却所述含硫甲醇的含硫甲醇深冷器E-003；
在将所述不含硫甲醇由所述第一合成气闪蒸段D输送至所述CO2闪蒸段F的管线上设有用于冷却所述不含硫甲醇的无硫甲醇深冷器E-004；
在本发明中，各深冷器均采用液相丙烯作为深冷器冷源。
在一些实施方式中，如图1所示，所述热再生塔T-004的塔底设有隔板8，从而将所述热再生塔T-004的塔底分割为区域容积相对较小的第一区和相对较大的第二区；其中，所述贫甲醇罐V-004通过第四甲醇管7连接至所述第一区以接收经所述热再生塔进料加热器E-010冷却后的贫甲醇，所述第三贫甲醇管3连接至所述第二区，并且所述第三贫甲醇管3上还设有热再生塔底泵P-005和贫甲醇过滤器S-001，用于对待进入所述甲醇/水分离塔进料加热器E-016的贫甲醇依次进行增压输送和过滤；
所述第四贫甲醇管7通过第一备用管9与所述热再生塔再沸器E-011的贫甲醇入口连接、通过第二备用管10与所述甲醇/水分离塔进料加热器E-016的贫甲醇入口连接。
在一些实施方式中，所述低温甲醇洗***还包括：
用于对待进入所述贫甲醇/半贫甲醇换热器E-021的半贫甲醇进行增压输送的半贫甲醇液泵P-008；
用于对待进入所述2#贫甲醇冷却器E-008的解吸液进行增压输送的1#甲醇液泵P-001；
用于对来自所述热再生塔顶回流罐V-006的塔顶回流液进行增压输送的热再生塔顶回流泵P-006；
用于对待进入所述废水换热器E-020的含甲醇洗涤水进行增压输送的水洗塔底泵P-007。
在一些实施方式中，在所述低温甲醇洗***中，所述循环气管上沿物流方向依次设有循环气压缩机C-001和循环气压缩机出口冷却器E-002，用于对所述循环气依次进行压缩和水冷。
在一些实施方式中，所述低温甲醇洗***还包括CO2排放管11，用于将来自所述原料气冷却器E-001的CO2产品气作为待排放尾气送入所述尾气水洗塔T-006。
如图1所示的低温甲醇***运行时的运行方法如下：
进低温甲醇洗***的原料气先用锅炉给水洗涤，使其中的NH3降至2ppm以下。进低温甲醇洗***的原料气与压缩后的循环气混合并喷射少量防结冰用贫甲醇，经原料气冷却器E-001与净化气、尾气、CO2产品气换热冷却并在原料气分离罐V-001分离出水分(含水甲醇)后进入洗涤塔T-001下塔的脱硫段。
在脱硫段A，原料气用从第一脱碳段B来的部分富含CO2甲醇液洗涤，脱除H2S、COS和部分CO2等组分后进入第一脱碳段B，并利用来自第二脱碳段C的含CO2甲醇液进一步洗涤，进入第一脱碳段B的气体已不含硫。在洗涤塔T-001的第二脱碳段C用贫甲醇液及气提后的半贫甲醇对来自第一脱碳段B的第一脱碳气进行洗涤，以洗涤至满足净化要求。净化气由塔顶引出，经净化气/富甲醇换热器E-017、原料气冷却器E-001与富甲醇和原料气换热回收冷量后送出***。待进入第一脱碳段B的含CO2甲醇液流经洗涤塔段间深冷器E-006，以降低含CO2甲醇液温度，提高其吸收能力。
吸收了H2S和CO2后，从洗涤塔T-001塔脱硫段A出来的含硫甲醇富液经净化气/富甲醇换热器E-017换热降温后，在中压闪蒸塔T-002塔的第二合成气闪蒸段E闪蒸出溶解的H2、CO气及少量CO2、H2S等气体的第二闪蒸气。同样，从洗涤塔T-001塔第一脱碳段B出来的富含CO2甲醇液经洗涤塔富甲醇换热器E-007换热降温后，在中压闪蒸塔T-002塔第一合成气闪蒸段D闪蒸出溶解的H2、CO气及少量CO2等气体的第一闪蒸气。两部分闪蒸气体汇合后，经循环气压缩机C-001增压以及循环气压缩机出口水冷器E-002冷却后，作为循环气返回到原料气中以回收有用气体。
从中压闪蒸塔T-002塔第二合成气闪蒸段E出来的含硫甲醇液经含硫甲醇深冷器E-003冷却后，送入H2S浓缩塔T-003塔解吸段G下部，减压解吸出溶解的CO2，同时溶解的H2S也部分闪蒸出来。从中压闪蒸塔T-002塔第一合成气闪蒸段D出来的不含硫甲醇液经无硫甲醇深冷器E-004冷却后，进入H2S浓缩塔T-003塔顶的CO2闪蒸段F，减压闪蒸出CO2产品气。CO2产品气经原料气冷却器E-001换热后送出界区，无用途时经CO2排放管11与尾气合并水洗放空。经H2S浓缩塔T-003塔顶CO2闪蒸段F闪蒸后的解吸甲醇一部分去半贫液气提塔T-008塔气提，获得半贫甲醇，一部分返回H2S浓缩塔T-003塔的解吸段G，用以对所述解吸段G中气相进行洗涤除硫，从而得到解吸液和自顶部排出的不含硫解吸气。
半贫液气提塔T-008塔得到的低温半贫甲醇，升压后与贫甲醇在贫甲醇/半贫换热器E-021换热后送至洗涤塔第二脱碳段C。H2S浓缩塔T-003塔解吸段得到不含硫解吸气，经原料气冷却器E-001换热升温后，进尾气水洗塔T-006塔用废水和脱盐水洗涤，水洗后达到排放标准的尾气送高烟囱放空。尾气水洗塔T-006塔底含有少量甲醇的含甲醇洗涤水经废水换热器E-020换热后送入甲醇/水分离塔T-005，回收甲醇。
从H2S浓缩塔T-003塔解吸段下部出来的含硫的解吸液作为低温冷源依次在2#贫甲醇冷却器E-008、洗涤塔富甲醇换热器E-007换热升温后进入H2S浓缩塔T-003塔汽提段，为充分解吸富甲醇液中溶解的CO2，需通入低压氮气进行气提。经过氮气气提后，H2S浓缩塔T-003的汽提段的底部得到CO2含量较低且温度也较低的富硫甲醇，此富硫甲醇含有少量CO2和基本上原料气中所有的硫化物，经升压，通过1#富甲醇过滤器S-002过滤并在1#贫甲醇冷却器E-009换热后进入常温汽提塔T-007塔进行常温气提。常温汽提塔T-007塔底富甲醇经2#富甲醇过滤器S-003过滤、并在热再生塔进料加热器E-010与从热再生塔T-004来的贫甲醇换热后进入热再生塔T-004塔进行热再生。
热再生塔T-004塔底得到贫甲醇，塔顶得到富含H2S的含硫化氢气体。贫甲醇从热再生塔T-004塔底出来后，经热再生塔进料加热器E-010冷却后进入贫甲醇罐V-004，用贫甲醇泵P-004抽出增压后经贫甲醇冷却器E-018、第一贫甲醇冷却器E-009、贫甲醇深冷器E-005、第二贫甲醇冷却器E-008、贫甲醇/半贫换热器E-021换热降温后送到洗涤塔T-001的第二脱碳段C，完成甲醇循环。热再生塔T-004塔顶得到的H2S浓度较高的含硫化氢气体，经热再生塔顶冷凝器E-012冷却后在热再生塔顶回流罐V-006分离出液相作为塔顶回流，而分离出的气相物料送出经所述H2S馏分换热器E-014和H2S馏分深冷器E-013冷却后，在H2S气体分离罐V-006进行气液分离，分离出的含硫甲醇液返回H2S浓缩塔T-003的汽提段，同时分离出具有较高H2S浓度的酸性气作为H2S气产品送往硫回收工序；必要时部分H2S气还可以循环回H2S浓缩塔T-003塔内，用以提高酸性气产品中的H2S浓度。
从原料气分离罐V-001分离出来的含水甲醇中还含有CO2，经甲醇/水分离塔进料加热器E-016换热后进入CO2闪蒸罐V-008闪蒸，闪蒸出的气相送H2S浓缩塔T-003的汽提段H，液相送入甲醇/水分离塔T-005中部。从尾气水洗塔T-006塔底出来的含有少量甲醇的含甲醇洗涤水也进入甲醇/水分离塔T-005塔中部；从热再生塔T-004塔底出来的少量贫甲醇通过甲醇/水分离塔进料加热器E-016换热后作为甲醇/水分离塔T-005的塔项回流。甲醇/水分离塔T-005塔顶的甲醇蒸汽返回热再生塔T-004中部，甲醇/水分离塔T-005塔底得到甲醇含量达到排放标准的废水，换热降温后排出***。
本发明的低温甲醇洗***中通过多台换热器组成的换热网络用以回收冷量并保证必要的工艺条件，并采用-45℃蒸发的丙烯作为深冷器冷源；外界送入低压氮气作为气提气，送入脱盐水用以洗涤尾气。
以下结合实施例对本发明进一步说明。
实施例1
将作为原料气的未变换气送入如图1所示的低温甲醇洗***中，并按照上述运行方法对所述原料气进行处理；其中，原料气组成请见表1、处理结果请见表2-3。
表1原料气(未变换气)组成及流量
表2气体及废水排放指标
表3消耗量保证值
由以上实施例可知，本发明设计的单独处理未变换气的***，合理配置CO2解吸及换热网络，并且半贫甲醇液经气提后温度降到-60℃～-70℃，与贫甲醇液换热，保证到洗涤塔塔顶为低温的贫甲醇，满足净化指标和环保要求，降低消耗，填补低温甲醇洗单独处理未变换气的空白。
本发明中所涉及的各个装置或元件均可以采用本领域现有的具有相应功能作用的处理设施、装置或元件，对此不作一一赘述。文中未特别说明之处，均为本领域技术人员根据掌握的现有技术所能了解或知晓的，对此不作一一赘述。为了突出本发明的思想，图中省略了工业应用时许多必要的设备，如泵、仪表、阀门、控制元件等。
容易理解的是，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并不意味着本发明仅局限于此。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种处理未变换气的低温甲醇洗***，其特征在于，包括：
第一贫甲醇管(1)，配置为向待进入原料气冷却器(E-001)的原料气中送入贫甲醇以防止原料气在所述原料气冷却器(E-001)中进行换热降温时结冰；
循环气管(4)，配置为将第一闪蒸气和第二闪蒸气作为循环气返回待进入所述原料气冷却器(E-001)的所述原料气中；
原料气冷却器(E-001)，配置为使作为所述原料气的未变换气与作为冷源的净化气、CO2产品气和尾气这三者换热降温；
原料气分离罐(V-001)，用于对经所述原料气冷却器(E-001)冷却后的原料气进行气液分离，以分离出液相的含水甲醇；
洗涤塔(T-001)，所述洗涤塔(T-001)由下至上依次设置气相连通的脱硫段(A)、第一脱碳段(B)和第二脱碳段(C)；其中，
所述第二脱碳段(C)配置为利用来自半贫液汽提塔(T-008)的半贫甲醇和贫甲醇罐(V-004)的贫甲醇对来自所述第一脱碳段(B)的第一脱碳气进行依次洗涤，以进一步脱除其中CO2得到作为所述净化气的第二脱碳气和含CO2甲醇液；
所述第一脱碳段(B)配置为利用经冷却后的所述含CO2甲醇液洗涤来自脱硫段(A)的脱硫气，以脱除CO2得到第一脱碳气和富含CO2甲醇液；
所述脱硫段(B)配置为利用部分的所述富含CO2甲醇液洗涤来自所述原料气分离罐(V-001)的原料气，以脱除其中H2S得到脱硫气和含硫甲醇富液；
中压闪蒸塔(T-002)，所述中压闪蒸塔包括由上至下设置的第一合成气闪蒸段(D)和第二合成气闪蒸段(E)；其中，
所述第一合成气闪蒸段(D)配置为对流出所述第一脱碳段(B)后经过冷量回收的部分所述富含CO2甲醇液中溶解的H2、CO进行闪蒸，以得到所述第一闪蒸气和不含硫甲醇液；
所述第二合成气闪蒸段(E)配置为对流出所述脱硫段(A)后经过冷量回收的含硫甲醇富液中溶解的H2、CO进行闪蒸，以得到所述第二闪蒸气和含硫甲醇液；
H2S浓缩塔(T-003)，所述H2S浓缩塔由上至下依次设置有CO2闪蒸段(F)、解吸段(G)和汽提段(H)，其中，所述解吸段(G)与汽提段(H)之间气相连通，以便下方汽提段的汽提气上升进入上方解吸段洗涤除硫；
所述CO2闪蒸段(F)配置为对流出所述第一合成气闪蒸段(D)后经过冷却的所述不含硫甲醇液中的CO2进行减压解吸，以得到自底部排出的解吸甲醇和自顶部排出的所述CO2产品气；
所述解吸段(G)配置为对流出所述第二合成气闪蒸段(E)后经过冷却的所述含硫甲醇液中的CO2进行减压解吸，并且在其上部引入用于对所述解吸段(G)中气相进行洗涤除硫的部分所述解吸甲醇，以得到解吸液和自顶部排出的不含硫解吸气；
所述汽提段(H)配置为在对流出所述解吸段(G)后经过冷量回收的所述解吸液中的剩余CO2进行汽提解吸，以在底部得到富硫甲醇并在顶部得到待进入所述解吸段(G)的汽提气；
半贫液汽提塔(T-008)，配置为利用氮气对流出所述CO2闪蒸段(F)的部分解吸甲醇中的CO2进行汽提，以得到不含硫汽提气和所述半贫甲醇并将所得半贫甲醇经冷量回收后送入所述洗涤塔(T-001)的第二脱碳段(B)；
常温汽提塔(T-007)，配置为利用氮气对流出所述汽提段(H)后经过冷量回收的所述富硫甲醇中残留的CO2进行汽提，以得到富甲醇和含硫汽提气并将所得含硫汽提气送入所述汽提段(H)以回收硫；
热再生塔(T-004)，配置为对流出所述常温汽提塔(T-007)后经过冷量回收的富甲醇进行热再生，以在塔顶得到含硫化氢气体、塔底得到脱除硫化氢的贫甲醇；所述热再生塔(T-004)的塔底设有配套的热再生塔再沸器(E-011)、塔顶设有配套的热再生塔顶冷凝器(E-012)和热再生塔顶回流罐(V-006)，所述热再生塔顶回流罐用于对来自所述热再生塔顶冷凝器的物料进行气液分离，并将分离出的液相作为塔顶回流、分离出的气相物料送出；
贫甲醇罐(V-004)，配置为接收部分来自所述热再生塔(T-004)的贫甲醇，并通过所述第一贫甲醇管(1)向所述原料气输送贫甲醇、通过第二贫甲醇管(2)向所述第二脱碳段(C)输送贫甲醇；
第三贫甲醇管(3)，用于将部分来自热再生塔(T-004)的贫甲醇经冷却后送入甲醇/水分离塔(T-005)作为塔顶回流；
CO2闪蒸罐(V-008)，配置为对流出所述原料气分离罐(V-001)后经过冷量回收的所述含水甲醇中的CO2进行闪蒸，并将闪蒸出的含CO2气体送入所述H2S浓缩塔(T-003)的汽提段(H)、剩余的含水甲醇送入所述甲醇/水分离塔(T-005)；
甲醇/水分离塔(T-005)，配置为对来自所述CO2闪蒸罐(V-008)的含水甲醇以及尾气水洗塔(T-006)的含甲醇洗涤水中的甲醇进行精馏分离，以在塔顶得到甲醇蒸汽、塔底得到脱除甲醇后的废水；所述甲醇/水分离塔(T-005)的塔底设有配套的甲醇/水分离塔再沸器(E-015)；
第一尾气管(5)，用于将所述不含硫解吸气和部分所述不含硫汽提气作为尾气送去所述原料气冷却器(E-001)经冷量回收后再送入尾气水洗塔(T-006)；
第二尾气管(6)，用于将所述不含硫汽提气的另一部分经冷量回收后送入尾气水洗塔(T-006)；
尾气水洗塔(T-006)，配置为利用部分流出甲醇/水分离塔(T-005)后经冷却的废水和来自外界的脱盐水依次对所述第一尾气管(5)和第二尾气管(6)送来的气体的混合气进行洗涤，以得到可排放尾气和所述含甲醇洗涤水。
2.根据权利要求1所述低温甲醇洗***，其特征在于，所述低温甲醇洗***还包括H2S馏分换热器(E-014)、H2S馏分深冷器(E-013)和H2S气体分离罐(V-005)；其中，所述H2S气体分离罐配置为对来自所述热再生塔顶回流罐(V-006)并依次经所述H2S馏分换热器(E-014)和H2S馏分深冷器(E-013)冷却后的所述气相物料进行气液分离，并将分离出的液相送去所述汽提段、分离出的H2S气体送去所述H2S馏分换热器(E-014)以与所述气相物料换热而回收冷量。
3.根据权利要求1或2所述低温甲醇洗***，其特征在于，所述低温甲醇洗***还包括贫甲醇泵(P-004)和贫甲醇水冷却器(E-018)，用于在来自所述贫甲醇罐(V-004)的贫甲醇进入所述第一贫甲醇管(1)和第二贫甲醇管(2)之前依次对所述贫甲醇进行增压输送和水冷；
所述第二贫甲醇管上沿物料流动方向依次设有1#贫甲醇冷却器(E-009)、对所述第二贫甲醇管中的贫甲醇进行进一步冷却的贫甲醇深冷器(E-005)、2#贫甲醇冷却器(E-008)以及贫甲醇/半贫甲醇换热器(E-021)；
其中，所述1#贫甲醇冷却器(E-009)配置为使来自所述汽提段(H)的富硫甲醇在进入所述常温汽提塔(T-007)前与所述第二贫甲醇管中的贫甲醇换热升温；
所述2#贫甲醇冷却器(E-008)配置为使来自所述解吸段(G)的解吸液与所述第二贫甲醇管中的贫甲醇换热升温；
所述贫甲醇/半贫甲醇换热器(E-021)配置为使待进入所述第二脱碳段(C)的半贫甲醇与所述第二贫甲醇管中的贫甲醇换热以冷却所述贫甲醇。
4.根据权利要求3所述低温甲醇洗***，其特征在于，所述低温甲醇洗***还包括3#甲醇液泵(P-003)和1#富甲醇过滤器(S-002)，用于在来自所述汽提段(H)的富硫甲醇进入所述1#贫甲醇冷却器(E-009)之前依次对所述富硫甲醇进行增压输送和过滤；
在将来自所述常温汽提塔(T-007)的富甲醇送入所述热再生塔(T-004)的管线上沿物流方向依次设有1#甲醇液泵(P-002)、2#富甲醇过滤器(S-003)和热再生塔进料加热器(E-010)，其中，所述1#甲醇液泵(P-002)和2#富甲醇过滤器(S-003)用于在所述富甲醇进入所述热再生塔进料加热器(E-010)之前依次对所述富甲醇进行增压输送和过滤；所述热再生塔进料加热器(E-01)0用于使所述富甲醇与待进入所述贫甲醇罐(V-004)的贫甲醇换热升温。
5.根据权利要求4所述低温甲醇洗***，其特征在于，
在将来自所述脱硫段(A)的含硫甲醇富液输送至所述第二合成气闪蒸段(E)的管线上设有净化气/富甲醇换热器(E-017)，用于使所述含硫甲醇富液与待进入所述原料气冷却器(E-001)的净化气换热升温；
在将来自所述第一脱碳段(B)的富含CO2甲醇液输送至所述第一合成气闪蒸段(D)的管线上设有洗涤塔富甲醇换热器(E-007)，用于使所述富含CO2甲醇液与待进入所述汽提段(H)的解吸液换热升温；
在所述第二尾气管(6)上设有尾气/氮气换热器(E-019)，用于使待进入所述尾气水洗塔(T-006)的所述不含硫汽提气与待进入所述半贫液汽提塔(T-008)的所述氮气换热升温；
在所述第三贫甲醇管(3)上设有甲醇/水分离塔进料加热器(E-016)，用于使待进入所述CO2闪蒸罐(V-008)的含水甲醇与待进入所述甲醇/水分离塔(T-005)作为塔顶回流的贫甲醇换热升温；
在将所述废水送入所述尾气水洗塔(T-006)的管线上设有废水换热器(E-020)，用于使待进入所述甲醇/水分离塔(T-005)的含甲醇洗涤水与待进入所述尾气水洗塔(T-006)的废水换热升温。
在将所述含CO2甲醇液由所述第二脱碳段(C)输送至第一脱碳段(B)的管线上设有用于冷却所述含CO2甲醇液的洗涤塔段间深冷器(E-006)；
在将所述含硫甲醇由所述第二合成气闪蒸段(E)输送至所述解吸段(G)的管线上设有用于冷却所述含硫甲醇的含硫甲醇深冷器(E-003)；
在将所述不含硫甲醇由所述第一合成气闪蒸段(D)输送至所述CO2闪蒸段(F)的管线上设有用于冷却所述不含硫甲醇的无硫甲醇深冷器(E-004)。
6.根据权利要求5所述低温甲醇洗***，其特征在于，所述热再生塔(T-004)的塔底设有隔板(8)，从而将所述热再生塔(T-004)的塔底分割为区域容积相对较小的第一区和相对较大的第二区；其中，所述贫甲醇罐(V-004)通过第四甲醇管(7)连接至所述第一区以接收经所述热再生塔进料加热器(E-010)冷却后的贫甲醇，所述第三贫甲醇管(3)连接至所述第二区，并且所述第三贫甲醇管上还设有热再生塔底泵(P-005)和贫甲醇过滤器(S-001)，用于对待进入所述甲醇/水分离塔进料加热器(E-016)的贫甲醇依次进行增压输送和过滤；
所述第四贫甲醇管(4)通过第一备用管(9)与所述热再生塔再沸器(E-011)的贫甲醇入口连接、通过第二备用管(10)与所述甲醇/水分离塔进料加热器(E-016)的贫甲醇入口连接。
7.根据权利要求6所述低温甲醇洗***，其特征在于，所述低温甲醇洗***还包括：
用于对待进入所述贫甲醇/半贫甲醇换热器(E-021)的半贫甲醇进行增压输送的半贫甲醇液泵(P-008)；
用于对待进入所述2#贫甲醇冷却器(E-008)的解吸液进行增压输送的1#甲醇液泵(P-001)；
用于对来自所述热再生塔顶回流罐(V-006)的塔顶回流液进行增压输送的热再生塔顶回流泵(P-006)；
用于对待进入所述废水换热器(E-020)的含甲醇洗涤水进行增压输送的水洗塔底泵(P-007)。
8.根据权利要求1或7所述低温甲醇洗***，其特征在于，所述循环气管(4)上沿物流方向依次设有循环气压缩机(C-001)和循环气压缩机出口冷却器(E-002)，用于对所述循环气依次进行压缩和水冷。
9.根据权利要求1或8所述低温甲醇洗***，其特征在于，所述低温甲醇洗***还包括CO2排放管(11)，用于将来自所述原料气冷却器(E-001)的CO2产品气作为待排放尾气送入所述尾气水洗塔(T-006)。
10.利用权利要求1-9中任一项所述的低温甲醇洗***处理未变换气的方法。
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| CN202310841015.XA CN116694370A (zh) | 2023-07-10 | 2023-07-10 | 一种处理未变换气的低温甲醇洗***及方法 |
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