專(zhuān)利名稱(chēng)：低壓原料氣適用的低溫甲醇洗方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于氣體凈化技術(shù)領(lǐng)域，涉及酸性氣體的脫除與回收方法，特別涉及低壓 原料氣采用低溫甲醇洗方法脫除酸性氣體。
背景技術(shù)：
低溫甲醇洗工藝(Rectisol)是上世紀(jì)50年代由德國(guó)林德(Linde)公司與魯奇 (Lurgi)公司聯(lián)合開(kāi)發(fā)的一種物理吸收法氣體凈化工藝，該工藝以低溫甲醇作溶劑脫除原 料氣中的酸性氣體。低溫甲醇洗凈化工藝能脫除原料氣中的H2S、COS、RSH、CO2、HCN、NH3、NO 以及石臘烴、芳香烴、粗氣油等多種組分，且可以脫水使氣體徹底干燥，所吸收的有用組分 可以在甲醇再生過(guò)程中回收；同時(shí)，本工藝具有凈化度高，吸收的選擇性好、能耗低的特點(diǎn)， 且作為吸收劑的甲醇價(jià)廉易得，其化學(xué)穩(wěn)定性與熱穩(wěn)定性也比較好，操作中甲醇不起泡，純 甲醇對(duì)設(shè)備和管道不腐蝕，所以長(zhǎng)期以來(lái)，被廣泛應(yīng)用于制氫、合成氨與合成甲醇生產(chǎn)中。低溫甲醇洗凈化工藝的典型工藝流程如附圖1所示。變換后的原料氣經(jīng)冷卻與分離出冷凝液后進(jìn)入吸收塔，為防止冷卻過(guò)程中水分凍 結(jié)，冷卻前先注入少量甲醇，分離出的甲醇與水混合液送甲醇水分離塔分離。吸收塔頂部加 入低溫貧甲醇吸收CO2，塔的下段用一部分富含(X)2的甲醇吸收和COS，這一部分洗滌液 約占整個(gè)洗滌液的45 48%左右。凈化氣由塔頂輸往后續(xù)工序生產(chǎn)甲醇或氨合成氣。溶液在吸收硫化物與(X)2過(guò)程中同時(shí)被吸收的H2與C0，可用減壓閃蒸回收。供尿 素生產(chǎn)用的(X)2產(chǎn)品氣由富液減壓解吸和提溫閃蒸獲得，閃蒸解吸后仍留在溶液中0)2，大 部分在氣提塔或稱(chēng)4S濃縮塔中用隊(duì)氣提出去，使溶液中濃度相對(duì)提高，為使解吸后的 CO2產(chǎn)品氣及氣提后的放空尾氣中基本不含硫，在(X)2解吸塔與氣提塔的頂部都用不含硫但 含有一定量(X)2的甲醇溶液洗滌。氣提后富含的低溫甲醇溶液與貧甲醇換熱后送熱再生塔徹底再生，塔頂H2S氣 冷卻冷凝回收甲醇后送硫回收裝置，塔底得到貧甲醇，經(jīng)冷卻后送到洗滌塔頂。裝置所需的 補(bǔ)充冷量由冷凍系統(tǒng)提供。從林德公司引進(jìn)裝置所實(shí)施的基本都是上述的技術(shù)。從魯奇公司引進(jìn)的與上述流 程有所不同，但技術(shù)特點(diǎn)都類(lèi)似或相同，都包括酸性氣體吸收塔和溶液再生系統(tǒng)，后者都包 括中壓閃蒸回收H2與0)，CO2解吸，隊(duì)氣提，熱再生與甲醇/水分離等，但在設(shè)備型式與流 程結(jié)構(gòu)上有一定區(qū)別。我國(guó)從上世紀(jì)70年代以來(lái)，引進(jìn)的以煤或渣油、浙青等為原料的合成氨、合成甲 醇裝置原料氣凈化都采用此低溫甲醇洗工藝。進(jìn)入新世紀(jì)以來(lái)，隨著我國(guó)煤化工產(chǎn)業(yè)的 迅猛發(fā)展，以煤為原料生產(chǎn)合成氨、合成甲醇、制氫、城市煤氣、制天然氣等大型裝置日益增 多，在這些裝置中，原料氣凈化裝置大都是采用低溫甲醇洗工藝。但是上述的典型工藝流程存在不足，主要是采用單一的貧液進(jìn)行吸收，貧液循環(huán) 量大，能耗較大；溶液的再生方法也存在不足，節(jié)能還有潛力。通過(guò)對(duì)引進(jìn)技術(shù)的消化吸收，我國(guó)逐步掌握了這種技術(shù)。大連理工大學(xué)所開(kāi)發(fā)的低溫甲醇洗工藝專(zhuān)用模擬軟件(RPS-Restisol Process Simulator)已完全可以勝任低溫 甲醇洗裝置的工藝模擬和工藝設(shè)計(jì)工作，大連理工大學(xué)所設(shè)計(jì)的低溫甲醇洗裝置已經(jīng)有60 余套，申請(qǐng)專(zhuān)利3項(xiàng)，專(zhuān)利號(hào)為ZL94105767. 4、ZL94101447. 9和ZL01138812. 9，為擺脫我國(guó) 低溫甲醇洗工藝擺脫對(duì)國(guó)外技術(shù)的依賴(lài)作出了貢獻(xiàn)。大連理工大學(xué)已申請(qǐng)的上述專(zhuān)利都是針對(duì)上述的典型工藝流程中存在的問(wèn)題和 不足提出改進(jìn)。低溫甲醇洗工藝是一種物理吸收方法，吸收在約-50°C以下的低溫和 3. OMPa 至 8. OMPa的高壓條件下進(jìn)行，上述已實(shí)施的裝置及查閱到的相關(guān)專(zhuān)利技術(shù)中，原料氣的 壓力都是在酸性氣體吸收所要求的大約3. OMPa 8. OMPa壓力下進(jìn)入低溫甲醇洗裝置，即 基本上是與造氣工序的壓力相當(dāng)。實(shí)際上，甲醇洗工藝適用于壓力較高的原料氣凈化，原料 氣中酸性氣體的分壓約在1. OMPa以上，因此，壓力低于2. 5MPa的低壓原料氣凈化基本都不 采用這種方法，而是改用化學(xué)吸收方法?；瘜W(xué)吸收方法具有處理量小、能耗高、溶劑昂貴的 缺點(diǎn)，難以在大型化工裝置中使用；同時(shí)隨著氣化工藝的發(fā)展，低壓造氣技術(shù)已經(jīng)開(kāi)發(fā)出來(lái) 并開(kāi)始實(shí)施，因此需要解決低壓原料氣如何采用低溫甲醇洗工藝凈化的問(wèn)題。查閱到的與甲醇洗凈化工藝相關(guān)的專(zhuān)利技術(shù)如附表《低溫甲醇洗專(zhuān)利文獻(xiàn)檢索明 細(xì)表》所示。實(shí)際上，凈化方法的選擇是由原料氣壓力，或其中酸性氣體的分壓以及所要求的 凈化度等確定的。甲醇對(duì)酸性氣體的溶解能力是隨壓力升高而升高的，低壓原料氣條件對(duì) 低溫甲醇洗方法是不適宜的，需要對(duì)原料氣進(jìn)行壓縮，但由于原料氣中含有酸性氣體和飽 和水，升壓后的冷凝液會(huì)對(duì)原料氣壓縮機(jī)及管道、設(shè)備造成腐蝕，降低原料氣壓縮機(jī)的使用 壽命。在原料氣壓縮機(jī)設(shè)計(jì)難以滿(mǎn)足防腐蝕要求的條件下，低壓氣化的原料氣不能使用低 溫甲醇洗工藝進(jìn)行凈化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是要解決低壓原料氣如何適用于低溫甲醇洗凈化工藝的問(wèn)題，即對(duì) 原料氣進(jìn)行預(yù)冷和預(yù)洗、使原料氣脫水干燥，這樣不含水的原料氣在壓縮過(guò)程中不會(huì)對(duì)壓 縮機(jī)造成腐蝕，從而使低壓原料氣可以壓縮到滿(mǎn)足低溫甲醇洗裝置要求的壓力。本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思是以常規(guī)低溫甲醇洗裝置為基礎(chǔ)，從原低溫甲醇洗裝置中獲得 低溫半貧液對(duì)原料氣進(jìn)行洗滌，使原料氣脫水充分干燥，防止氣在水分作用下引起的腐 蝕；綜合利用冷量使原料氣冷卻達(dá)到預(yù)洗溫度；脫水后的原料氣與回收H2, CO的閃蒸氣匯 合，壓縮至所要求的較高壓力；同時(shí)利用原甲醇洗裝置內(nèi)部的熱再生、甲醇/水分離等系統(tǒng) 處理預(yù)洗后含CO2與H2S的溶液以及含甲醇與水的混合液。這樣，就解決了低壓原料氣的缺 點(diǎn)，為低溫甲醇洗凈化方法的應(yīng)用創(chuàng)造了條件。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)措施(1)低壓原料氣在預(yù)洗塔內(nèi)用低溫甲醇洗裝置吐5濃縮塔，或稱(chēng)氣提塔來(lái)的一部 分 37°C的低溫含(X)2與H2S, CH3OH含量 97%的半貧液洗滌，使原料氣中的水分脫除干 凈。這就防止了原料氣中的吐3在水分的作用下，對(duì)下游設(shè)備，特別是壓縮機(jī)的腐蝕；(2)低壓原料氣在預(yù)洗前，先用預(yù)洗塔頂出來(lái)的低溫、干燥的原料氣進(jìn)行預(yù)冷，再 用深冷器補(bǔ)充冷卻至-20°C左右后進(jìn)入預(yù)洗塔內(nèi)；為防止水在冷卻過(guò)程中結(jié)冰，在冷卻前的原料氣管線(xiàn)中先噴入少量半貧液；(3)干燥的原料氣與本裝置中回收有效氣體的中壓閃蒸氣匯合，用壓縮機(jī)壓縮到 低溫甲醇洗裝置所要求的操作壓力，按所確定的低溫甲醇洗流程進(jìn)行凈化；(4)預(yù)洗及噴淋的半貧甲醇液用原有低溫甲醇洗裝置濃縮塔塔底的泵進(jìn)行輸 送，可以不增加液體輸送設(shè)備；(5)預(yù)洗塔底出來(lái)的溶液，經(jīng)換熱回收冷量后進(jìn)入低溫甲醇洗裝置熱再生塔作為 一般進(jìn)料；(6)原料氣預(yù)冷后分離出來(lái)的甲醇與水混合液，經(jīng)過(guò)濾除去可能帶入的固體雜質(zhì) 并回收冷量(圖上未表示)后送低溫甲醇洗裝置甲醇/水分離系統(tǒng)；(7)預(yù)洗塔與甲醇水分離罐可聯(lián)在一起作為一個(gè)設(shè)備；分離罐放在下段，節(jié)省投 資并減少冷損失；(8)中壓閃蒸回收有用氣體直接與原料氣混合，這樣可以取消循環(huán)氣壓縮機(jī)，即節(jié) 省設(shè)備又減少投資；(9)對(duì)于原料氣中可能含有石腦油和苯等雜質(zhì)的情況，通過(guò)預(yù)洗同樣可以使雜質(zhì) 得到處理，此時(shí)，原料氣中雜質(zhì)分離和原料氣預(yù)洗可在同一段進(jìn)行，預(yù)洗后混合的甲醇/水 溶液需要經(jīng)過(guò)萃取、共沸等處理過(guò)程后再返回到低溫甲醇洗系統(tǒng)。本發(fā)明的效果和益處是擴(kuò)大了低溫甲醇洗工藝的應(yīng)用范圍，而且預(yù)洗脫水工藝與 常規(guī)的低溫甲醇洗工藝相結(jié)合，能耗低，節(jié)省投資。


附圖1是低溫甲醇洗技術(shù)典型生產(chǎn)流程簡(jiǎn)圖。附圖2是本發(fā)明工藝流程示意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合技術(shù)方案和附圖詳細(xì)敘述本發(fā)明的具體實(shí)施方式
。變換工序來(lái)的溫度40°C，壓力 0. 70MpaA,含 H238. 95mol %、C0236. 79mol %、 H2S 0. 99mol H2O 1. 27mol %的低壓原料氣<1>先噴入少量溫度-37. 34 °C，含CH3OH 97. 25mol CO2L 34mol H2S 0. 91mol H2OO. 45mol % 的半貧液 <2> 以防原料氣中 水分在預(yù)冷過(guò)程中結(jié)冰。混合后的氣體<3>在進(jìn)料氣冷卻器E-I以及深冷器E-2冷卻 至-20. 15°C后進(jìn)入預(yù)洗塔下段的分離罐A，分離出原料氣中的水分和甲醇。分離后的氣體 進(jìn)入上段預(yù)洗塔本體B，用半貧液<12>洗滌，將原料氣中的水分脫除干凈。預(yù)洗后的原料 氣 <9> 與溫度-35. 87°C，壓力 1. 0010^八，含!1210· 79mol%X0269. 88mol%,H2S 0. 90mol%, H2Oll. 83mol%的回收有效氣體閃蒸氣<10>混合，混合氣<11>在原料氣冷卻器E-I換熱回 收冷量后，在壓縮機(jī)K-I中壓縮至本實(shí)施裝置要求的3. 9MPaA,再在多流股換熱器E-3中，用 本裝置凈化氣<16>，0)2產(chǎn)品氣<17>，尾氣<18>冷卻至-26. 95°C后，進(jìn)入吸收塔。此后，氣 體以及吸收塔貧甲醇吸收酸性氣體后的富甲醇液，即按低溫甲醇洗方法進(jìn)行處理。預(yù)洗塔下段分離罐A出來(lái)的溫度-20. 15°C，含CH3OH 28. 66mol%,C023. 46mol%的 含水甲醇<20>，還含有煤灰等雜質(zhì)，經(jīng)過(guò)濾回收冷量(圖上未表示)后進(jìn)入甲醇水分離塔 作為進(jìn)料。預(yù)洗塔洗滌原料氣后的溫度-22. ，含CH3OH 93. 88mol%,C024. 50mol%,H2S0. 36mol %、H2O 1. 2Imol %的甲醇溶液<21>回收冷量后送熱再生塔處理。
權(quán)利要求
1.低壓原料氣適用的低溫甲醇洗方法，其特征在于a)低壓原料氣先預(yù)冷至低溫，用低溫甲醇洗裝置中氣提后的低溫半貧液在預(yù)洗塔內(nèi)洗 滌，使原料氣脫水干燥；b)脫除水分后的原料氣與裝置中回收的有效氣體閃蒸氣匯合，復(fù)熱后進(jìn)行壓縮；c)原料氣在預(yù)冷前先噴入少量甲醇以防在預(yù)冷時(shí)結(jié)冰，預(yù)冷后在預(yù)洗塔底分離出含水 甲醇；d)原料氣壓縮至規(guī)定壓力并冷卻到要求溫度后進(jìn)入低溫甲醇洗裝置的酸性氣體洗滌塔；e)預(yù)洗塔出來(lái)的溶液送本裝置中的熱再生系統(tǒng)，預(yù)洗前分離下來(lái)的含水甲醇液送本裝 置中的甲醇水分離塔。
2.根據(jù)權(quán)利要求書(shū)1所述的低壓原料氣適用的低溫甲醇洗方法，其特征在于所用低溫 半貧液來(lái)自濃縮塔底，半貧液的溫度低、溶解氣體少，用原有泵進(jìn)行輸送。
3.根據(jù)權(quán)利要求書(shū)1所述的低壓原料氣適用的低溫甲醇洗方法，其特征在于預(yù)洗塔操 作壓力為原料氣壓力，當(dāng)操作壓力》0. 6MPa時(shí)塔內(nèi)液體靠壓力輸送到熱再生、甲醇/水分 離系統(tǒng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求書(shū)1所述的低壓原料氣適用的低溫甲醇洗方法，其特征在于低溫甲醇 洗裝置中壓閃蒸回收的有效氣體直接與低壓原料氣混合，在原料氣壓縮機(jī)中進(jìn)行壓縮，取 消了原低溫甲醇洗裝置中的循環(huán)氣壓縮機(jī)。
5.根據(jù)權(quán)利要求書(shū)1所述的低壓原料氣適用的低溫甲醇洗方法，其特征在于原料氣與 預(yù)洗后的冷原料氣換熱冷卻，在經(jīng)深冷器進(jìn)一步冷卻到要求溫度，或直接用深冷器將原料 氣冷卻到要求溫度；冷卻前的原料氣先要噴入少量半貧甲醇液以防止水分在冷卻過(guò)程中結(jié) 冰。
6.根據(jù)權(quán)利要求書(shū)1所述的低壓原料氣適用的低溫甲醇洗方法，其特征在于根據(jù)后續(xù) 裝置需要和綜合能耗分析來(lái)確定原料氣壓縮機(jī)的出口壓力。
7.根據(jù)權(quán)利要求書(shū)1所述的低壓原料氣適用的低溫甲醇洗方法，其特征在于原料氣中 已經(jīng)不含水，壓縮后的原料氣經(jīng)冷卻后直接進(jìn)入酸性氣洗滌塔。
8.根據(jù)權(quán)利要求書(shū)1所述的低壓原料氣適用的低溫甲醇洗方法，其特征在于預(yù)洗甲醇 和分離出的甲醇/水可利用原裝置熱再生、甲醇/水分離系統(tǒng)進(jìn)行處理；當(dāng)原料氣中含有雜 質(zhì)時(shí)，預(yù)洗甲醇和分離出的甲醇/水先通過(guò)萃取、共沸處理后再返回到原裝置的甲醇/水分 離系統(tǒng)進(jìn)行處理。
全文摘要
低壓原料氣適用的低溫甲醇洗方法，屬于氣體凈化技術(shù)領(lǐng)域。其特征在于含H2S、CO2和水的低壓原料氣經(jīng)預(yù)冷至低溫，用低溫甲醇洗裝置氣提后的低溫半貧液在預(yù)洗塔內(nèi)洗滌；脫除水分的原料氣與低溫甲醇洗裝置中回收的有效氣體，即循環(huán)閃蒸氣匯合，復(fù)熱后進(jìn)行壓縮，或不復(fù)熱直接進(jìn)行壓縮；壓縮到要求壓力的原料氣進(jìn)后續(xù)的低溫甲醇洗裝置脫除酸性氣體。本發(fā)明解決了低壓氣化的原料氣由于含硫、含水，不能直接用壓縮機(jī)壓縮，導(dǎo)致低壓原料氣不能采用低溫甲醇洗工藝進(jìn)行凈化的問(wèn)題。本發(fā)明的效果和益處是擴(kuò)大了低溫甲醇洗工藝的應(yīng)用范圍，而且預(yù)洗脫水工藝與常規(guī)的低溫甲醇洗工藝相結(jié)合，能耗低，節(jié)省投資。
文檔編號(hào)B01D53/14GK102078742SQ20101057135
公開(kāi)日2011年6月1日 申請(qǐng)日期2010年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月26日
發(fā)明者俞裕國(guó), 張述偉, 曲平, 李燕, 杜亞明, 王長(zhǎng)英, 管鳳寶 申請(qǐng)人:大連理工大學(xué)