CN210934379U - 一种低温甲醇洗过程co2回收*** - Google Patents

一种低温甲醇洗过程co2回收*** Download PDF

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樊晓斌
刘蓉
温彦博
徐庆
王晓龙
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Huaneng Clean Energy Research Institute
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Abstract

本实用新型公开一种低温甲醇洗过程CO2回收***，***包括吸收塔、CO2解吸塔、第一真空罐、热再生塔和甲醇/水分离塔；吸收塔分为四段，最下段为脱硫段，上面的三段为脱碳段；吸收塔的脱硫段入口连接第一气液分离罐的气体出口；吸收塔的脱硫段出口连接CO2解吸塔；CO2解吸塔上段出口连接第一真空罐入口；第一真空罐的出气端连接CO2解吸塔的顶部排气端；第一真空罐的出液端连接热再生塔的入口；热再生塔的底部贫甲醇出口连接甲醇/水分离塔入口和吸收塔顶部。本实用新型通过采用真空或者降压解吸的方法分离CO2气体，采用真空解吸替代氮气气提的工艺流程，减少了硫化氢浓缩塔，没有尾气产生，所以也取消了尾气洗涤塔，几乎全部CO2都解吸进入到CO2产品气中。

Description

一种低温甲醇洗过程CO2回收***
技术领域
本实用新型涉及煤化工技术领域，更具体地说，本实用涉及一种低温甲醇洗过程CO2回收***。
背景技术
随着甲醇工业的高速发展，甲醇生产中CO2排放量也越来越大。煤制甲醇过程中，单位产品CO2排放量为3.4～5.4吨CO2/吨甲醇。同等生产规模，煤基甲醇生产比较天然气制甲醇，碳排放近高达8倍。煤制甲醇生产过程所产生的碳排放占53.38％，热电锅炉燃料燃烧所产生的碳排放占36.25％，净购入的电力消费引起的碳排放占10.36％。可以看出，直接碳排放是要CO2排放源，CO2减排空间很大。因此，煤制甲醇过程的碳捕集研究意义重大。
目前，在大型煤制合成氨，煤制合成甲醇等项目中，低温甲醇洗的CO2回收率仅有65％左右，大量尾气中的CO2由于浓度较低被直接放空，仅有一部分存在于CO2产品气中的CO2被回收利用，不仅造成大量温室气体排放，且造成CO2资源的浪费。为了回收尾气中排放的CO2，可采用PSA回收或MEA、MDEA等回收，甚至可直接压缩返回原料气中。但这需要另外增加捕集设备，并且能耗较大。
实用新型内容
为了克服现有技术的上述缺陷，本实用新型的实施例提供一种低温甲醇洗过程CO2回收***，通过采用真空或者降压解吸的方法分离CO2气体，采用真空解吸替代氮气气提的工艺流程.减少了硫化氢浓缩塔，并且因为没有尾气产生，所以也取消了尾气洗涤塔，流程简化了许多，几乎原料气中的全部CO2都解吸进入到CO2产品气中，其纯度高达99％以上。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
一种低温甲醇洗过程CO2回收***，包括吸收塔、CO2解吸塔、第一真空罐、热再生塔和甲醇/水分离塔；
吸收塔分为四段，最下段为脱硫段，上面的三段为脱碳段；吸收塔的脱硫段入口连接第一气液分离罐的气体出口；
吸收塔的脱硫段出口连接CO2解吸塔；CO2解吸塔上段出口连接第一真空罐入口；
第一真空罐的出气端连接CO2解吸塔的顶部排气端；第一真空罐的出液端连接热再生塔的入口；
热再生塔的底部贫甲醇出口连接甲醇/水分离塔入口和吸收塔顶部。
进一步的，第一真空罐的出气端通过真空泵连接CO2解吸塔的顶部排气端。
进一步的，还包括第二气液分离罐；热再生塔的顶部气体出口连接第二气液分离罐的入口；第二气液分离罐的液体出料口连接热再生塔。
进一步的，第一气液分离罐的液体出口经过换热器连接甲醇/水分离塔；热再生塔的底部贫甲醇出口经过换热器连接甲醇/水分离塔。
进一步的，甲醇/水分离塔的气体出口连接硫回收***；甲醇/水分离塔的液体出口连接热再生塔。
进一步的，热再生塔的底部贫甲醇出口通过气泵连接吸收塔顶部。
进一步的，还包括第二真空罐；第一真空罐的出液端连接热第二真空罐的入口，第二真空罐的出气端连接CO2解吸塔的顶部排气端；第二真空罐的出液端连接热再生塔的入口。
进一步的，CO2解吸塔底部出口连接第二真空罐。
本实用新型的技术效果和优点：
1、本实用新型大幅度提高了CO2产品气的收率，并且可以通过调节真空罐操作温度和压力调节产品气收率，最高收率为92％，收率调节范围为61％～92％，且产品气中CO2浓度可高达99％，产品气气中硫化物等杂质含量达到环境标准；
2、本实用新型采用真空解吸替代氮气气提的工艺流程，无需额外加入氮气，降低了成本。
3、本实用采用真空解吸替代氮气气提的工艺流程，减少了硫化氢浓缩塔，并且因为没有尾气产生，所以也取消了尾气洗涤塔，流程简化了许多。
本实用采用真空解吸替代氮气气提的工艺流程，可通过控制操作压力和温度控制CO2收率。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
图1为现有技术的煤制甲醇过程CO2尾气处理***流程图。
图2为本实用新型的煤制甲醇过程CO2回收***流程图。
图3为本实用新型的煤制甲醇过程CO2回收***流程图。
附图标记为：1吸收塔、2CO2解吸塔、3H2S浓缩塔、4热再生塔、5甲醇/水分离塔、6第一气液分离罐、7第二气液分离罐、8气泵、9换热器、10压缩机、11物料泵、30第一真空罐、31第二真空罐。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
以下详细说明均是示例性的说明，旨在对本实用新型提供进一步的详细说明。除非另有指明，本实用新型所采用的所有技术术语与本申请所属领域的一般技术人员的通常理解的含义相同。本实用新型所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而并非意图限制根据本实用新型的示例性实施方式。
比较例1
本比例例采用的原料气组成以及相同塔的操作条件同实施例1，采用现有技术中的低温甲醇洗工艺流程，采用氮气汽提法进行H2S浓缩。
参见图1，原料气已先在变换***中用水洗涤使其中的NH3含量降至1ppm以下，并在第一气液分离罐6分离水分后进入吸收塔1下塔的脱硫段，吸收塔1分为四段，最下段为脱硫段，上面的三段为脱碳段，在脱硫段原料气经富含CO2的甲醇液洗涤，脱除H2S、COS和部分CO2等组分后进入脱碳段，进入脱碳段的气体不含硫，在C-01塔顶用贫甲醇液洗涤，净化气由塔顶引出，吸收了H2S和CO2后，从吸收塔1塔脱硫段出来的甲醇送入CO2解吸塔2，CO2解吸塔2塔顶得到CO2产品气13。
从CO2解吸塔2上段出来富CO2甲醇进入H2S浓缩塔3，H2S浓缩塔3操作压力为300KPa，温度为-50℃，通过氮气汽提得到的富H2S甲醇从H2S浓缩塔3进入热再生塔4进行热再生，氮气流量为原料气中CO2的10％，尾气14从H2S浓缩塔3塔顶直接排出，富H2S甲醇经热再生塔4进行热再生，塔底得到贫甲醇，塔顶得到富含H2S的气体。
部分贫甲醇从热再生塔4塔底出来后，经换热降温后送到吸收塔1顶部。
热再生塔4塔顶得到的H2S气体经第二气液分离罐7分离后气体送硫回收***，液体回流回H2S浓缩塔3。
从热再生塔4塔底含水甲醇还含有CO2，送入甲醇/水分离塔5中部，甲醇/水分离塔5塔顶得到的贫甲醇回流回热再生塔4，甲醇/水分离塔5塔底得到甲醇含量达到排放标准的水，排出***。
CO2收率为仅为63％，得到的产品气流量为15226Nm/h，大部分CO2由尾气14直接排出，尾气组成如下表3所示：
表3尾气组成
组成 含量％(mol)
CO<sub>2</sub> 77.9
H<sub>2</sub> 0.0021
N<sub>2</sub> 21.7
H<sub>2</sub>S 0.0024
CH<sub>4</sub> 0.0019
CO 0.017
CH<sub>4</sub>O 0.0049
其他 0.3717
实施例1：
本实用新型提供了一种低温甲醇洗过程CO2回收***，包括吸收塔1、CO2解吸塔2、热再生塔4和甲醇/水分离塔5。
吸收塔1分为四段，最下段为脱硫段，上面的三段为脱碳段；吸收塔1的脱硫段入口连接第一气液分离罐6；
吸收塔1的脱硫段出口连接CO2解吸塔2；CO2解吸塔2上段出口连接第一真空罐30入口；
第一真空罐30的出气端通过压缩机10连接CO2解吸塔2的顶部排气端；第一真空罐30的出液端连接热第二真空罐31的入口，第二真空罐31的出气端通过压缩机10连接CO2解吸塔2的顶部排气端；第二真空罐31的出液端连接热再生塔4的入口；
热再生塔4的顶部出气口连接第二气液分离罐7入口；热再生塔4的底部贫甲醇出口连接甲醇/水分离塔5入口和吸收塔1顶部。
吸收塔1、CO2解吸塔2、热再生塔4、甲醇/水分离塔5、第一气液分离罐6、第二气液分离罐7、气泵8、换热器9、压缩机10、第一真空罐30、第二真空罐31之间均设有物流通道，所述物流通道分别编号为12、13、14、15、16、21、22、23、24、32、33、34、35、41、51、61。
参见图2，本实施例的煤制甲醇过程CO2回收***包括吸收塔1、CO2解吸塔、第一真空罐30、第二真空罐31、热再生塔4和甲醇/水分离塔5，基本组成与图1所述的现有技术相同，对于相同部分详见对比例1中对图1的描述，其中吸收塔1顶部注入低温甲醇液体流量为180t/h，温度为-50℃，压力为500KPa，吸收塔1操作压力为400KPa，温度为-50℃。
本实用新型与图1现有技术的不同之处在于：从CO2解吸塔2上段出来富CO2甲醇由物流通道22和物流通道23进入第一真空罐30，通过真空解吸分离出含CO2气体经物流通道32由压缩机10压缩后进入解吸塔上端与CO2产品气于物流通道21汇合，解吸塔操作压力为350KPa，温度为-35℃，塔底得到富H2S甲醇，塔顶得到CO2产品气，CO2解吸塔2底部的富H2S甲醇通过物流通道24进入第二真空罐31，通过真空解吸分离出含CO2气体经压缩机10加压后进入解吸塔上端与CO2产品气汇合后作为CO2产品气，物料泵11操作压力为400KPa，第一真空罐30出液端与第二真空罐31进液端相连，从第一真空罐30分离出的含有部分CO2的甲醇通过物流通道24进入第二真空罐31进一步解吸分离，从CO2解吸塔2下段出来的含有CO2甲醇进入第二真空罐31，甲醇流量为35t/h，第二真空罐31时操作压力为100kPa，温度为-40℃，第二真空罐31时操作压力50kPa，温度为-40℃。
经两真空罐分离后，第二真空罐31出液端得到的富H2S甲醇经物料泵11进入热再生塔4进行热再生，物料泵11操作压力为400KPa。
部分贫甲醇从热再生塔4塔底出来后，经换热降温后送到吸收塔1顶部。
热再生塔4塔顶得到的H2S气体经第二气液分离罐7分离后气体送硫回收***，液体回流回热再生塔4。
从热再生塔4塔底含水甲醇还含有CO2，送入甲醇/水分离塔5中部，甲醇/水分离塔5塔顶得到的贫甲醇回流回热再生塔4，甲醇/水分离塔5塔底得到甲醇含量达到排放标准的水，排出***。
原料气状态如表1所示：
表1原料气状态
Figure BDA0002243245760000071
得到的产品气流量为32577Nm/h，组成如下表2所示，CO2收率达92％。
表2产品气组成：
组成 含量％(mol)
CO<sub>2</sub> 99.1
H<sub>2</sub> 0.21
N<sub>2</sub> 0.10
H<sub>2</sub>S 0.0023
H<sub>2</sub>O 0
Ar 0
CH<sub>4</sub> 0.19
CO 0.017
CH<sub>4</sub>O 0.01
COS 0
实施例2：
参见图3，相对于实施例1去掉第二真空罐31，原料组成及其他操作条件流程同实施例1，原料气已先在变换***中用水洗涤使其中的NH3含量降至1ppm以下，并在气液分离罐6分离水分后进入吸收塔1下塔的脱硫段，吸收塔1分为四段，最下段为脱硫段，上面的三段为脱碳段，在脱硫段原料气经富含CO2的甲醇液洗涤，脱除H2S、COS和部分CO2等组分后进入脱碳段，进入脱碳段的气体不含硫，在C-01塔顶用贫甲醇液洗涤，净化气由塔顶引出，吸收了H2S和CO2后，从吸收塔1塔脱硫段出来的甲醇送入CO2解吸塔2，CO2解吸塔2塔顶得到CO2产品气；
从CO2解吸塔2出来的富CO2甲醇，富H2S甲醇进入第一真空罐30，通过真空解吸分离出含CO2气体经压缩机10压缩后进入CO2解吸塔2上端与CO2产品气汇合，通过真空解吸分离出含CO2气体经压缩机10压缩后与CO2产品气21汇合后作为CO2产品气，经第一真空罐30分离后得到的富H2S甲醇经泵进入热再生塔4进行热再生，塔底得到贫甲醇，塔顶得到富含H2S的气体。
部分贫甲醇从热再生塔4塔底出来后，经换热降温后送到吸收塔1顶部。
热再生塔4塔顶得到的H2S气体经第二气液分离罐7分离后气体送硫回收***，液体回流回热再生塔4。
从热再生塔4塔底含水甲醇还含有CO2，送入甲醇/水分离塔5中部，甲醇/水分离塔5塔顶得到的贫甲醇回流回热再生塔4，甲醇/水分离塔5塔底得到甲醇含量达到排放标准的水，排出***。
得到的产品气流量为28943Nm/h，CO2收率为81％，产品气中CO2组成达99％以上。
实施例3
改变真空罐的操作压力，第一真空罐30操作压力为300kPa，第二真空罐31操作压力为100kPa，本实施例采用的原料组成及其他操作条件流程同实施例1，CO2收率为77％，产品气中CO2组成达99％以上。
实施例4
改变真空罐的操作压力，第一真空罐30操作压力为50kPa，第二真空罐31时操作压力为10kPa，本实施例采用的原料组成及其他操作条件流程同实施例1，CO2收率为94％，产品气中CO2组成达99％以上。
由技术常识可知，本实用新型可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本实用新型范围内或在等同于本实用新型的范围内的改变均被本实用新型包含。

Claims (8)

1.一种低温甲醇洗过程CO2回收***，其特征在于：包括吸收塔(1)、CO2解吸塔(2)、第一真空罐(30)、热再生塔(4)和甲醇/水分离塔(5)；
吸收塔(1)分为四段，最下段为脱硫段，上面的三段为脱碳段；吸收塔(1)的脱硫段入口连接第一气液分离罐(6)的气体出口；
吸收塔(1)的脱硫段出口连接CO2解吸塔(2)；CO2解吸塔(2)上段出口连接第一真空罐(30)入口；
第一真空罐(30)的出气端连接CO2解吸塔(2)的顶部排气端；第一真空罐(30)的出液端连接热再生塔(4)的入口；
热再生塔(4)的底部贫甲醇出口连接甲醇/水分离塔(5)入口和吸收塔(1)顶部。
2.根据权利要求1所述的一种低温甲醇洗过程CO2回收***，其特征在于：第一真空罐(30)的出气端通过真空泵(10)连接CO2解吸塔(2)的顶部排气端。
3.根据权利要求1所述的一种低温甲醇洗过程CO2回收***，其特征在于：还包括第二气液分离罐(7)；热再生塔(4)的顶部气体出口连接第二气液分离罐(7)的入口；第二气液分离罐(7)的液体出料口连接热再生塔(4)。
4.根据权利要求1所述的一种低温甲醇洗过程CO2回收***，其特征在于：第一气液分离罐(6)的液体出口经过换热器(9)连接甲醇/水分离塔(5)；热再生塔(4)的底部贫甲醇出口经过换热器(9)连接甲醇/水分离塔(5)。
5.根据权利要求1所述的一种低温甲醇洗过程CO2回收***，其特征在于：甲醇/水分离塔(5)的气体出口连接硫回收***；甲醇/水分离塔(5)的液体出口连接热再生塔(4)。
6.根据权利要求1所述的一种低温甲醇洗过程CO2回收***，其特征在于：热再生塔(4)的底部贫甲醇出口通过气泵(8)连接吸收塔(1)顶部。
7.根据权利要求1所述的一种低温甲醇洗过程CO2回收***，其特征在于：还包括第二真空罐(31)；第一真空罐(30)的出液端连接热第二真空罐(31)的入口，第二真空罐(31)的出气端连接CO2解吸塔(2)的顶部排气端；第二真空罐(31)的出液端连接热再生塔(4)的入口。
8.根据权利要求1所述的一种低温甲醇洗过程CO2回收***，其特征在于：CO2解吸塔(2)底部出口连接第二真空罐(31)。
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CN110624370A (zh) * 2019-10-22 2019-12-31 甘肃华亭煤电股份有限公司煤制甲醇分公司 一种低温甲醇洗过程co2回收***及方法

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