CN202538636U - 低温甲醇洗*** - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供一种低温甲醇洗***，具有：对从甲醇洗涤吸收塔(1)取出的吸收了CO2和含硫气体的富甲醇液进行卸压的卸压装置，该卸压装置为至少一个液力透平机。本实用新型对从甲醇洗涤吸收塔取出的吸收了CO2和含硫气体的富甲醇进行压力能回收，避免富甲醇在卸压过程中的压力能损失。

Description

低温甲醇洗***
技术领域
本实用新型涉及一种低温甲醇洗***。
背景技术
低温甲醇洗是除去CO2、H2S气体的有效手段，目前广泛应用于化工、能源行业，例如2007年1月的化工技术经济在第25卷第1期，从技术经济方面讨论了低温甲醇洗工艺。在现有的低温甲醇洗中，贫甲醇通过泵加压，进入吸收塔，吸收CO2、H2S气体后的富甲醇，又卸压到解吸塔，将CO2、H2S释放掉。富甲醇卸压的过程存在很大的能量损失。
参见图1描述现有低温甲醇洗***及其工艺如下：
原料气经换热器冷却至-20℃，再经分离器分离出甲醇水溶液后，干燥的原料气沿箭头a进入甲醇洗涤吸收塔1。
甲醇洗涤吸收塔1分上、下两部分，下塔部分主要用于脱硫，由于甲醇中CO2的溶解度和溶解速度远比H2S，COS为小，故下塔脱硫时仅需上塔已吸收了CO2的部分甲醇液，其量约为总量的48％，经下塔洗涤后包含全部硫的甲醇液从塔底部(从下塔塔底部的下部富甲醇液出口11)取出，分别经第二换热器6和第二氨冷器4冷却到-31℃，经减压阀减压至1.85MPa左右后，进入第二闪蒸罐9，使溶解在甲醇液中的大部分H2闪蒸出来。从第二闪蒸罐9底部引出的含硫和CO2甲醇液，经节流膨胀，压力降到0.35MPa，进入解吸塔3的CO2塔中部第8块塔板处(即，从解吸塔3的CO2塔入口33进入解吸塔3中)，在此，部分CO2和H2S从甲醇液中解吸出来。
甲醇洗涤吸收塔1上塔部分又可分为三段：顶段为精洗段，用-55℃的贫甲醇来吸收气体中尚存的少量CO2和H2S，以确保去下游的净化气中CO2≤3％，H2S≤0.1ppm，中间两段为CO2吸收段，用经换热后的精洗段洗涤液，在-36℃温度下入吸收段吸收气体中的CO2，部分甲醇从上塔底部塔盘取出(即从甲醇洗涤吸收塔1的上塔底部塔盘处的上部富甲醇液出口31取出)，在第一换热器10与净化气换热，再经第一氨冷器8冷却到-31℃，经减压阀减压至1.85MPa进入第一闪蒸罐7，使溶解在甲醇液中的大部分H2解吸出来。从第一闪蒸罐7底部引出的含CO2不含硫的甲醇液，经节流膨胀，压力降到0.29Mpa，从解吸塔3的塔顶入口31进入解吸塔3塔顶部，闪蒸出大部分CO2气体，其液体作为吸收塔3上部的回流液，吸收解吸塔3内解吸出来的H2S，来确保离开吸收塔3塔顶部产品CO2气中总硫含量≤5ppm。
显然，在参见图1描述的低温甲醇洗***中，甲醇洗涤吸收塔1的富甲醇，不管是上塔还是下塔，都从6MPa卸压到0.35MPa左右，这部分压力能全损失掉。
再例如，公开号为1386699的中国专利公开了一种低温甲醇洗工艺，即用甲醇吸收回收混合气中酸性气，尤其是CO或CO2和H2S的工艺，其过程包括用甲醇吸收酸性气后，富甲醇溶液经减压解吸、气提、加热分离出酸性气，将减压解吸出的部分CO2循环送回到甲醇洗入口的原料气中。但是，其同样存在上述的富甲醇压力损失的情形。
实用新型内容
针对相关技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种低温甲醇洗***，以对从甲醇洗涤吸收塔取出的吸收了CO2和含硫气体的富甲醇进行压力能回收，避免富甲醇在卸压过程中的压力能损失。
为实现上述目的，本实用新型提供了一种低温甲醇洗***，具有：对从甲醇洗涤吸收塔取出的吸收了CO2和含硫气体的富甲醇液进行卸压的卸压装置，卸压装置为至少一个液力透平机。
优选地，甲醇洗涤吸收塔具有上塔和下塔，在上塔的底部塔盘处设有上部富甲醇液出口，在下塔的塔底处设有下部富甲醇液出口，该至少一个液力透平机包括：在上部富甲醇液出口与低温甲醇洗***中解吸塔之间的连通管路上设置的第一液力透平机，以及在下部富甲醇液出口与解吸塔之间的连通管路上设置的第二液力透平机。
优选地，上部富甲醇液出口，依次通过第一换热器和第一氨冷器与第一液力透平机的高压工质入口连通，第一液力透平机的低压工质出口与解吸塔的塔顶入口之间直接连通或通过第一闪蒸罐连通；下部富甲醇液出口，依次通过第二换热器和第二氨冷器与第二液力透平机的高压工质入口连通，第二液力透平机的低压工质出口与解吸塔的CO2塔之间直接连通或通过第二闪蒸罐连通。
优选地，低温甲醇洗***还包括：第一闪蒸罐，与第一液力透平机的位于高压工质入口和低压工质出口之间的中间透平段连通；以及第二闪蒸罐，与第二液力透平机的位于高压工质入口和低压工质出口之间的中间透平段连通，其中，上部富甲醇液出口，依次通过第一换热器和第一氨冷器与第一液力透平机的高压工质入口连通，第一液力透平机的低压工质出口与解吸塔的塔顶入口直接连通，其中，下部富甲醇液出口，依次通过第二换热器和第二氨冷器与第二液力透平机的高压工质入口连通，第二液力透平机的低压工质出口与解吸塔的CO2塔直接连通。
优选地，每个液力透平机的主轴输出端与发电机的驱动轴连接。
优选地，低温甲醇洗***还包括：向甲醇洗涤吸收塔中泵入用以吸收CO2和含硫气体的贫甲醇的泵，泵的出口与甲醇洗涤吸收塔连通，该至少一个液力透平机中一个液力透平机的主轴输出端，通过离合器与泵的驱动轴连接、或者通过离合器与驱动泵的电机的驱动轴连接。
优选地，低温甲醇洗***还包括：向甲醇洗涤吸收塔泵入用以吸收CO2和含硫气体的贫甲醇的泵，泵由电机驱动，并且泵的出口与甲醇洗涤吸收塔连通，第一和第二液力透平机中一个液力透平机的主轴输出端通过离合器与泵的驱动轴连接，另一个液力透平机的主轴输出端通过离合器与电机的驱动轴连接。
优选地，在每个液力透平机上设有供甲醇透平过程中所释放气体排出的排气口，该排气口通过管路与设有该排气口的液力透平机的低压工质出口连通。
需要指出，本实用新型低温甲醇洗***是一种气体净化***，是用甲醇去除混合气中含有的酸性气体(尤其是去除CO2和或H2S)的***。
本实用新型的有益技术效果在于：
(1)本实用新型利用液力透平机，对从甲醇洗涤吸收塔取出的吸收了CO2和含硫气体的富甲醇液进行卸压，从而实现了对富甲醇液进行压力能回收。
(2)通过在甲醇洗涤吸收塔的上部富甲醇液出口与解吸塔之间的连通管路上设置第一液力透平机，对从甲醇洗涤吸收塔的上塔引出的富甲醇进行压力能回收；通过在甲醇洗涤吸收塔的下部富甲醇液出口与解吸塔之间的连通管路上设置第二液力透平机，对从甲醇洗涤吸收塔的下塔引出的富甲醇进行压力能回收。对于一个年产甲醇60万吨的企业，按效率80％计算，上、下塔液力透平各可以回收功率400kW，合计800kW，按电价0.45元/kWh算，年效益约300多万人民币，按电价1元/kWh算，年效益约700万人民币。
(3)本实用新型还包括：向甲醇洗涤吸收塔泵中泵入用以吸收CO2和含硫气体的贫甲醇的泵(可称为贫甲醇泵)，液力透平机的主轴输出端通过离合器连接贫甲醇泵或其电机。在液力透平机没有开启的时候，离合器自动处于断开状态，生产照常运转。液力透平机开启后，透平机的主轴转动，在转速低于泵或其电机的转速时，离合器仍然自动处于断开状态，只有当透平机的转速达到泵或其电机的转速时，离合器才自动闭合，透平机带动泵作功，电机的电流自动下降，从而达到节电的目的。当透平机的转速慢下来，低于泵或其电机的转速时，离合器又自动断开。由于有离合器自动闭合和自动断开的功能，液力透平机对生产没有任何影响。
(4)将液力透平机的主轴输出端与发电机连接，以将液力透平机转换成的机械能通过发电机转换成电能。
(5)本实用新型在液力透平机上设有供甲醇透平过程中所释放气体排出的排气口，并且该排气口通过管路与液力透平机的工质出口连通，将所释放的气体与透平处理后从液力透平机输出的甲醇汇合一起流入下一工序，从而避免了甲醇透平过程中气体释放出来会严重影响透平效率，并对透平产生振动的缺陷。
(6)本实用新型还用除盐水冷却液力透平机的主轴密封端面，并将冷却主轴密封端面后的除盐水与闪蒸后的甲醇汇合，从而防止了液力透平机的密封出现问题时出现甲醇(有毒物质)泄漏的问题。
附图说明
图1是现有低温甲醇洗***的示意图；
图2是本实用新型低温甲醇洗***的第一实施例的示意图；
图3是本实用新型低温甲醇洗***的第二实施例的示意图；
图4是图2和图3中的第一液力透平机开设有排气口的情形。
附图标号：
1甲醇洗涤吸收塔；           27连接在第一液力透平机上的平衡管；
3解吸塔；                   28第二液力透平机；
4第二氨冷器；               281表示第二液力透平机的低压工质出口；
5贫甲醇泵；                 282表示第二液力透平机的高压工质入口；
6第二换热器；               31解吸塔的塔顶入口；
7第一闪蒸罐；               33解吸塔的CO2塔入口；
8第一氨冷器；               箭头a表示供应要被甲醇洗涤吸收塔净化的原料
                            气；
9第二闪蒸罐；               箭头b表示供应贫甲醇；
10第一换热器；              箭头c表示以除盐水冷却第一液力透平机的主轴密
                            封端面；
11下部富甲醇液出口；        箭头d表示以除盐水冷却第二液力透平机的主轴密
                            封端面；
13上部富甲醇液出口；        箭头e表示冷却第一和第二液力透平机后的除盐水
                            回流至尾气洗涤塔；
15原料气净化后的出          箭头f表示从第一液力透平机的高压工质入口进入
口；                        的富甲醇液从中间透平段出来后进入第一闪蒸罐；
22驱动贫甲醇泵的电          箭头g表示从第一闪蒸罐引出含CO2不含硫的甲醇
机；                        液再进入第一液力透平机的中间透平段；
24离合器；                  箭头h表示从第一闪蒸罐上部引出的气体进入第二
                            闪蒸罐
25连接在第二液力透          箭头i表示从第二闪蒸罐上部引出的气体。
平机上的平衡管；
26第一液力透平机；          261表示第一液力透平机的高压工质入口；
                            262表示第一液力透平机的低压工质出口；
                            263液力透平机的排气口
具体实施方式
以下参照附图描述本实用新型具体实施方式。
[第一实施例]
参见图2描述本实用新型低温甲醇洗***的第一实施例，其包括：甲醇洗涤吸收塔1、对从甲醇洗涤吸收塔1取出的吸收了CO2和含硫气体(例如H2S)的富甲醇进行冷却的冷却装置(例如下述的换热器和氨冷器)，对经冷却装置冷却后的富甲醇进行卸压的至少一个液力透平机。即在该实施例中，采用液力透平机对从甲醇洗涤吸收塔1取出的吸收了CO2和含硫气体的富甲醇液进行卸压，从而实现对富甲醇的压力能回收。
图2中示出了设有第一和第二两个液力透平机的情形。第一液力透平机26设置在上部富甲醇液出口13与解吸塔3之间的连通管路上，第二液力透平机28设置在下部富甲醇液出口11与解吸塔3之间的连通管路上。上部富甲醇液出口13设在甲醇洗涤吸收塔1的上塔的的底部塔盘处；下部富甲醇液出口11设在下塔的塔底处，包含了原料气中全部硫的富甲醇液从下部富甲醇液出口11流出。
更为具体地，上部富甲醇液出口13依次通过第一换热器10和第一氨冷器8与第一液力透平机26的高压工质入口261连通，第一液力透平机26的低压工质出口262与解吸塔3的塔顶入口31之间通过第一闪蒸罐7连通。工作时，上部富甲醇液出口13流出的富甲醇先经过第一换热器10冷却，再经过第一氨冷器8冷却到-31℃，然后由第一液力透平机26进行透平以回收压力能，回收压力能后的甲醇进入第一闪蒸罐7，保持第一闪蒸罐7的压力高于解吸塔3，从第一闪蒸罐7底部引出的含CO2不含硫的甲醇液，经塔顶入口31进入解吸塔3。当然，第一液力透平机26的低压工质出口262与解吸塔3的塔顶入口31之间也可以不通过闪蒸罐而是直接连通。
下部富甲醇液出口11依次通过第二换热器6和第二氨冷器4与第二液力透平机28的高压工质入口282连通，第二液力透平机28的低压工质出口281与解吸塔3的CO2塔之间通过第二闪蒸罐9连通。工作时，经甲醇洗涤吸收塔1的下塔洗涤后包含全部硫的富甲醇液从下部富甲醇液出口11取出，依次经第二换热器6和第二氨冷器4冷却到-31℃，然后经第二液力透平机28进行透平以回收压力能，回收压力能后的甲醇进入第二闪蒸罐9，保持第二闪蒸罐9压力高于解吸塔3，从第二闪蒸罐9底部引出的含硫和CO2甲醇液，在解吸塔的CO2塔入口33处进入解吸塔3的CO2塔中部第8块塔板处。当然，第二液力透平机28的低压工质出口281与解吸塔3的CO2塔之间也可以不通过闪蒸罐而是直接连通。
继续参见图2，沿箭头a向甲醇洗涤吸收塔1送入要被净化的原料气(含有CO2、H2S、CO和H2)。将贫甲醇泵5的泵出口与甲醇洗涤吸收塔1连通，以沿箭头b向甲醇洗涤吸收塔1泵入用以吸收原料气中CO2和含硫气体的贫甲醇。在图2中贫甲醇从甲醇洗涤吸收塔1顶部往下落，原料气从甲醇洗涤吸收塔1底部往上走，二者沿相反方向运行以使贫甲醇能对原料气进行充分净化，净化后的原料气从出口15排出。第一液力透平机26的主轴输出端，通过离合器24与用以驱动贫甲醇泵5的电机22的驱动轴连接；第二液力透平机28的主轴输出端，通过离合器24与贫甲醇泵5的驱动轴连接。但是，也可以不用第一液力透平机26驱动贫甲醇泵5的驱动轴，而用第二液力透平机28驱动电机22的驱动轴；总之是用这两个液力透平机中至少一个作为贫甲醇泵5或电机22的驱动力，以充分利用所回收的压力能。
进一步，还可以利用回收的压力能发电，例如这两个液力透平机26和28中至少一个的主轴输出端可以与发电机的驱动轴连接，例如可通过联轴器实现这种连接。
图2中还示出在第一液力透平机26的高压工质入口261和低压工质出口262之间添加一根平衡管27，同样地示出了在第二液力透平机28的高压工质入口282和低压工质出口281之间添加一根平衡管25。
另外因为甲醇是有毒物质，为了防止甲醇泄漏，确保第一和第二液力透平机密封出现问题时也能万无一失，将除盐水分别沿箭头c和d作为第一和第二液力透平机26、28的主轴密封端面的冷却水，冷却主轴密封端面后的回水沿箭头e回流至尾气洗涤塔。除盐水是把水中的盐除干净了的水，先经过常规净化后，再通过离子交换过滤的，是彻底干净的水。
本实施例中的贫甲醇和富甲醇的区别是：只要能够从原料气中至少吸收CO2和/或含硫气体(H2S，COS)的甲醇液就是贫甲醇，吸收原料气中例如CO2和/或含硫气体(H2S，COS)的酸性气体后的甲醇就是富甲醇。
[第二实施例]
参见图3描述本实用新型低温甲醇洗***的第二实施例，相比于第一实施例，第二实施例中将第一闪蒸罐7设置为与第一液力透平机26的中间透平段(液力透平机的中部)连通，将第二闪蒸罐9设置为与第二液力透平机28的中间透平段连通，并且据此相应改变了富甲醇在低温甲醇洗***中的流动路径。
具体地，上部富甲醇液出口13依次通过第一换热器10和第一氨冷器8与第一液力透平机26的高压工质入口261连通，第一液力透平机26的位于高压工质入口261和低压工质出口262之间的中间透平段与第一闪蒸罐7连通，第一液力透平机26的低压工质出口262与解吸塔3的塔顶入口31直接连通。工作时，上部富甲醇液出口13流出的富甲醇依次经第一换热器10和第一氨冷器8冷却到-31℃，然后从第一液力透平机26的高压工质入口261进入，接着从第一液力透平机26的中间透平段出来并沿箭头f进入第一闪蒸罐7，从第一闪蒸罐7底部出来的含CO2不含硫的甲醇液，再进入第一液力透平机26的中间透平段，最后从第一液力透平机26的低压工质出口262出来，然后从塔顶入口31进入解吸塔3的塔顶部。其中从第一闪蒸罐7上部引出的气体沿箭头h进入第二闪蒸罐9中。
下部富甲醇液出口11依次通过第二换热器6和第二氨冷器4与第二液力透平机28的高压工质入口282连通，第二液力透平机28的位于高压工质入口282和低压工质出口281之间的中间透平段与第二闪蒸罐9连通，第二液力透平机28的低压工质出口281与解吸塔3的CO2塔入口33直接连通。工作时，经甲醇洗涤吸收塔1的下塔洗涤后包含全部硫的富甲醇液从下部富甲醇液出口11取出，依次经第二换热器6和第二氨冷器4冷却到-31℃，然后从第二液力透平机28的高压工质入口282进入，接着从第二液力透平机28的中间透平段出来进入第二闪蒸罐9，从第二闪蒸罐9底部出来含硫和CO2甲醇液，再进入第二液力透平机28的中间透平段，最后从第二液力透平机28的低压工质出口281出来，然后从解吸塔3的CO2塔入口33进入解吸塔3的CO2塔中部塔板处。从第二闪蒸罐9上部引出的气体沿箭头i排出经压缩再进甲醇洗涤吸收塔1。
类似于第一实施例，可以利用第一和第二液力透平机回收的压力能对泵入贫甲醇的泵5、驱动贫甲醇泵5的电机22进行驱动，也可以用来发电，此处不再重复说明。同样地，也可以采用除盐水冷却液力透平机的主轴密封端面、以及在液力透平机的高压工质入口和低压工质出口之间连接平衡管。
以上参见图2和图3描述了两个实施例。但是本实用新型不局限于此，只要是利用液力透平机对低温甲醇洗***中的富甲醇压力能进行回收，就落入本实用新型的保护范围内。另外，本实用新型通过液力透平机回收压力能，其结果能使富甲醇的温度降得更低，从而也节省了整个低温甲醇的冷量。采用液力透平后富甲醇的温度比不采用液力透平低0.5度。
参见图4，由于甲醇溶解有气体，为了避免甲醇透平过程中气体释放出来严重影响透平效率，并对透平产生振动的缺陷，需要将所释放的气体与透平处理后从液力透平机输出的甲醇汇合一起流入下一工序。因此，本实用新型在液力透平机(例如第一液力透平机26)上设有供甲醇透平过程中所释放气体排出的排气口263，并且该排气口263通过管路与液力透平机的低压工质出口连通。显然，这可适用于本实用新型低温甲醇洗***中的任一液力透平机。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种低温甲醇洗***，具有：对从甲醇洗涤吸收塔(1)取出的吸收了CO2和含硫气体的富甲醇液进行卸压的卸压装置，其特征在于，所述卸压装置为至少一个液力透平机。
2.根据权利要求1所述的低温甲醇洗***，其特征在于，
所述甲醇洗涤吸收塔(1)具有上塔和下塔，在所述上塔的底部塔盘处设有上部富甲醇液出口(13)，在所述下塔的塔底处设有下部富甲醇液出口(11)，
该至少一个液力透平机包括：在所述上部富甲醇液出口(13)与低温甲醇洗***中解吸塔(3)之间的连通管路上设置的第一液力透平机(26)，以及在所述下部富甲醇液出口(11)与所述解吸塔(3)之间的连通管路上设置的第二液力透平机(28)。
3.根据权利要求2所述的低温甲醇洗***，其特征在于，
所述上部富甲醇液出口(13)，依次通过第一换热器(10)和第一氨冷器(8)与所述第一液力透平机(26)的高压工质入口(261)连通，所述第一液力透平机(26)的低压工质出口(262)与所述解吸塔(3)的塔顶入口(31)之间直接连通或通过第一闪蒸罐(7)连通；
所述下部富甲醇液出口(11)，依次通过第二换热器(6)和第二氨冷器(4)与所述第二液力透平机的高压工质入口(282)连通，所述第二液力透平机的低压工质出口(281)与所述解吸塔(3)的CO2塔入口(33)之间直接连通或通过第二闪蒸罐(9)连通。
4.根据权利要求2所述的低温甲醇洗***，其特征在于，还包括：
第一闪蒸罐(7)，与所述第一液力透平机(26)的位于高压工质入口(261)和低压工质出口(262)之间的中间透平段连通；以及
第二闪蒸罐(9)，与所述第二液力透平机(28)的位于高压工质入口(282)和低压工质出口(281)之间的中间透平段连通，
其中，所述上部富甲醇液出口(13)，依次通过第一换热器(10)和第一氨冷器(8)与所述第一液力透平机的高压工质入口(261)连通，所述第一液力透平机的低压工质出口(262)与所述解吸塔(3)的塔顶入口(31)直接连通，
其中，所述下部富甲醇液出口(11)，依次通过第二换热器(6)和第二氨冷器(4)与所述第二液力透平机的高压工质入口(282)连通，所述第二液力透平机的低压工质出口(281)与所述解吸塔(3)的CO2塔入口(33)直接连通。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的低温甲醇洗***，其特征在于，
每个液力透平机(26、28)的主轴输出端与发电机的驱动轴连接。
6.根据权利要求1-4中任一项所述的低温甲醇洗***，其特征在于，
还包括：向所述甲醇洗涤吸收塔(1)中泵入用以吸收CO2和含硫气体的贫甲醇的泵(5)，所述泵(5)的泵出口与所述甲醇洗涤吸收塔(1)连通，
其中，该至少一个液力透平机中一个液力透平机的主轴输出端，通过离合器(24)与所述泵(5)的驱动轴连接、或者通过离合器(24)与驱动所述泵的电机(22)的驱动轴连接。
7.根据权利要求2所述的低温甲醇洗***，其特征在于，
还包括：向所述甲醇洗涤吸收塔(1)泵入用以吸收CO2和含硫气体的贫甲醇的泵(5)，所述泵由电机(22)驱动，并且所述泵(5)的泵出口与所述甲醇洗涤吸收塔(1)连通，
其中，所述第一和第二液力透平机(26、28)中一个液力透平机的主轴输出端通过离合器(24)与所述泵(5)的驱动轴连接，另一个液力透平机的主轴输出端通过离合器(24)与所述电机(22)的驱动轴连接。
8.根据权利要求1-4中任一项所述的低温甲醇洗***，其特征在于，
在每个液力透平机上设有供甲醇透平过程中所释放气体排出的排气口(263)，该排气口(263)通过管路与设有该排气口的液力透平机的低压工质出口连通。
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