一种实现甲醇、合成氨、醋酸、丁醇等产品联产的低温甲醇洗系统及工艺的制作方法

本发明涉及净化生产技术中低温甲醇洗生产工艺技术领域，主要涉及一种甲醇、合成氨、醋酸、丁醇等产品联产的复杂低温甲醇洗工艺及装置。

背景技术：

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

目前低温甲醇洗工艺，国外有林德工艺和鲁奇工艺二种流程，二者在基本原理上没有根本区别，而且技术都很成熟。两家专利在工艺流程设计、设备设计和工程实施上各有特点；国内大连理工大学经过近20年的研究，也开发成功了低温甲醇洗工艺软件包，并获得了国内两项专利。

低温甲醇洗是以甲醇作为吸收剂进行物理吸收，它最大的优点在于将粗煤气净化的几个工序都集中在一起，从而可以大大简化工艺流程。低温甲醇洗法是在低温高压的条件下进行，在低温下，低温甲醇洗具有净化度高且稳定选择性好等特点，脱硫脱碳在同一个塔内分段选择性吸收，能同时脱除气体中的co2、h2s、有机硫等，尤其对cos的吸收能力强，并能回收高浓度的co2和h2s。

但发明人发现：目前低温甲醇洗工艺，都是单一产品生产线，以单一生产合成氨或者单一生产甲醇工艺较多，也有部分厂家共用一套再生系统而实现醇氨联产。这主要是由于不同的洗涤塔产品气成份不同，甲醇溶液对硫、二氧化碳吸收程度不同，造成在解析闪蒸时，闪蒸量不同，温降有差别，往往难以匹配。

技术实现要素：

为了克服上述问题，本发明的目的是提供了一种实现甲醇、合成氨、醋酸、丁醇等产品联产的低温甲醇洗工艺系统及工艺，有效地提高了洗涤塔的利用效率，节约了能耗和设备投资。

为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案如下：

一种实现甲醇、合成氨、醋酸、丁醇等产品联产的低温甲醇洗系统，包括：第一洗涤塔t3101、第二洗涤塔t3108、第三洗涤塔t3109，所述第一洗涤塔、第二洗涤塔、第三洗涤塔相并联，所述第一洗涤塔与甲醇合成系统相连，所述第二洗涤塔分别与深冷分离装置、丁醇合成系统、psa装置、甲醇合成系统相连，所述第三洗涤塔与液氮洗、合成氨系统依次相连。

本申请研究发现：处理全变换气与处理不变换气的洗涤塔联用过程中，常由于冷量不匹配的原因，导致co2纯度不高、影响尿素生产。为此，本申请提出了一种三台洗涤塔共用再生系统，通过部分变换气洗涤塔、全变换气洗涤塔和不变换气的洗涤塔的有效组合，保证了各塔出口净化气指标优良，同时，系统整体的能耗和设备投资成本大幅降低。

在一些实施例中，所述e3101、v3101罐与第一洗涤塔t3101的塔底相连，所述t3101的塔顶还与e3101相连。在e3101中与净化气、co2产品气和尾气换热冷却并在v3101罐分离出水分后进入洗涤塔t3101下部的脱硫段，t3101塔共分为四段，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，进入脱碳段的气体已不含硫。

在一些实施例中，所述第一洗涤塔t3101共分为四段，最下段为脱硫段，上面的三段为脱碳段。

在一些实施例中，所述第一洗涤塔t3101的的脱碳段间设置有段间冷却器e3106和丙烯深冷器e3105。在t3101塔顶用贫甲醇液洗涤，将原料气中的co2脱除至满足净化要求，净化气由塔顶引出，经e3101换热回收冷量后送出装置。t3101脱碳段间设有两个中间冷却器e3105和e3106。

在一些实施例中，所述e3131、v3122罐与第三洗涤塔t3109的塔底相连，所述第三洗涤塔t3109塔釜还与e3137相连。在e3131中与净化气、co2产品气和尾气换热冷却并在v3122罐分离出水分后进入洗涤塔t3109下部的脱硫段，t3109塔共分为四段，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，进入脱碳段的气体已不含硫。

在一些实施例中，所述第三洗涤塔t3109的脱碳段间设置有段间冷却器e3136和丙烯深冷器e3135。在t3109顶用贫甲醇液洗涤，将原料气中的co2脱除至满足净化要求，净化气由塔顶引出，送往液氮洗装置。从液氮洗返回部分冷合成气经e3137、e3131换热回收冷量后，送回液氮洗装置。t3109脱碳段间设有两个中间冷却器e3135和e3136。

吸收了h2s和co2后，从t3101、t3109塔脱硫段出来的含硫甲醇富液经换热、降温再减压后在t3111塔下段闪蒸出溶解的h2、co及少量co2、h2s等气体。同样，从t3101、t3109脱碳段出来的不含硫的甲醇液经换热、降温再减压后在t3111塔上段闪蒸出溶解的h2、co气及少量co2等气体。两部分闪蒸气体经e3121与气提氮换热后，再与液氮洗循环氢一起用循环气压缩机c3101增压，返回到原料气中，回收有用气体。

在一些实施例中，所述e3123、v3121罐与第二洗涤塔t3108的塔底相连，所述第二洗涤塔t3108塔顶e3125、e3123依次相连。经e3123与t3108塔净化气和部分尾气换热冷却，在v3121罐分离出水份和甲醇后进入洗涤塔t3108进行脱硫脱碳。t3108共分两段，下段为脱硫段，上段为脱碳段。t3108塔顶用贫甲醇洗涤，同时脱碳段通入经低压气提后的半贫液，脱除co2、h2s至满足净化要求，t3108塔顶净化气经e3125、e3123换热升温后送出界区。

在一些实施例中，所述第二洗涤塔t3108的脱碳段与泵p3109、丙烯深冷器e3124依次相连。脱碳段出来的富甲醇经泵p3109升压后，经段间氨冷器e3124后，一部分去t3108塔脱硫段，一部分去t3101和t3109塔上段作为半贫液继续使用。t3108塔底出来的含硫甲醇经p3110泵升压，再经e3125冷却后，送t3101、t3108塔下段继续使用。

在一些实施例中，所述丙烯深冷器e3124还分别与第二洗涤塔t3108的脱硫段、第一洗涤塔t3101、第三洗涤塔t3109的上段相连。

本发明还提供了一种实现甲醇、合成氨、醋酸、丁醇等产品联产的低温甲醇洗的方法，包括：

从气化来的一路煤气在全变换后，经t3109塔脱除二氧化碳、硫等物质，经液氮洗，送合成氨合成；

一路煤气经部分变换，调整甲醇入塔h/c比，进t3101塔脱除硫，控制co2含量后，送入甲醇合成系统；

一路煤气不变换，直接进入t3108塔脱除硫和co2后，分4路供气，一路至深冷分离制取高纯度co，一路至丁醇供应合成气，一路至变压吸附用于制得丁醇所需要的h2，剩下的气体送至甲醇合成；

德士古煤气不变换，经热回收后加压，送于t3108塔。

本发明的有益效果在于：

(1)本发明涉及温甲醇洗装置采用1个系列，三台洗涤塔，共用一套再生系统，三台不同产品原料气洗涤塔共用再生系统的装置，通过部分变换气洗涤塔、全变换气洗涤塔和不变换气的洗涤塔的有效组合，保证了各塔出口净化气指标优良，同时，系统整体的能耗和设备投资成本大幅降低，为后续化工企业新上同类装置提供宝贵的操作运行经验。

(2)本申请的系统结构简单、运行稳定、具有普适性，易于规模化生产。

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申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本申请的运行流程图。

图2为本申请的工艺流程图。

图3设备位号和设备名称对应表。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本申请使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。

正如背景技术所介绍的，针对低温甲醇洗工艺，都是单一产品生产线，以单一生产合成氨或者单一生产甲醇工艺较多，综合利用率低的问题。因此，本发明提出一种实现甲醇、合成氨、醋酸、丁醇等产品联产的低温甲醇洗工艺系统及工艺。

本发明涉及低温甲醇洗装置采用1个系列，三台洗涤塔，共用一套再生系统，以下通过具体的实施例对本申请的方案进行描述。

实施例1：

发明低温甲醇洗设置三台洗涤塔，分别处理全变换气、部分变换气及未变换气，以满足下游合成氨、甲醇、醋酸、丁醇等产品的需要，低温甲醇洗共有塔类14台(其中洗氨塔3台)，1个，氮气压缩机1台，闪蒸汽压缩机1台，利用汽轮机压缩丙烯为低温甲醇洗提供冷量。

从气化来的一路煤气在全变换后，经t3109塔脱除二氧化碳、硫等物质，经液氮洗，送合成氨合成；一路煤气经部分变换，调整甲醇入塔h/c比，进t3101塔脱除硫，控制co2含量后，送入甲醇合成系统；一路煤气不变换，直接进入t3108塔脱除硫和co2后，分4路供气，一路至深冷分离制取高纯度co，一路至丁醇供应合成气，一路至变压吸附用于制得丁醇所需要的h2，剩下的气体送至甲醇合成。德士古煤气不变换，经热回收分离掉水份后加压，送于t3108塔。

运行流程如下图1所示：

1、东热回收指公司东厂区以德士古气化炉生产低压水煤气，回收热量副产蒸汽，分离掉冷凝水后的装置，即低压未变换气。

2、甲醇合成东西厂指公司东、西厂区的各一套甲醇合成装置；

3、深冷即co深冷分离装置，主要包括合成气净化(分子筛)、co深冷分离(冷箱)、co压缩机三个单元。

4、丁醇指生产丁醇装置。

5、psa三段指利用变压吸附的原理生产98％的co产品气，psa七段指生产纯氢的装置，三段和七段的解析气为富氢气。

低温甲醇洗装置t3101处理气量≥127000nm³/h，t3108处理气量≥187000nm³/h，t3109处理气量≥105000nm³/h。各塔出口指标，t3101出口净化气h2s+cos＜0.1ppm，co2浓度3％～6％(v％)；t3108出口净化气h2s+cos＜0.1ppm，co2＜20ppm；t3109出口净化气h2s+cos＜0.1ppm，co2＜20ppm。其它公用指标，至尿素co2：不低于30000nm³/h，压力＞0.15mpa，温度＜30℃，组成：co2>98.2％(v％)、h2+co<1％(v％)h2s+cos≤5mg/nm³；酸性气浓度≥25％(v％)。

低温甲醇洗装置工艺流程简述为，甲醇变换原料气先喷射少量防结冰甲醇，在e3101中与净化气、co2产品气和尾气换热冷却并在v3101罐分离出水分后进入洗涤塔t3101下部的脱硫段，t3101塔共分为四段，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，进入脱碳段的气体已不含硫。在t3101塔顶用贫甲醇液洗涤，将原料气中的co2脱除至满足净化要求，净化气由塔顶引出，经e3101换热回收冷量后送出装置。t3101脱碳段间设有两个中间冷却器e3105和e3106。

合成氨变换原料气先喷射少量防结冰甲醇，在e3131中与净化气、co2产品气和尾气换热冷却并在v3122罐分离出水分后进入洗涤塔t3109下部的脱硫段，t3109塔共分为四段，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，进入脱碳段的气体已不含硫。在t3109顶用贫甲醇液洗涤，将原料气中的co2脱除至满足净化要求，净化气由塔顶引出，送往液氮洗装置。从液氮洗返回部分冷合成气经e3137、e3131换热回收冷量后，送回液氮洗装置。t3109脱碳段间设有两个中间冷却器e3135和e3136。

未变换气先喷入少量防结冰甲醇，经e3123与t3108塔净化气和部分尾气换热冷却，在v3121罐分离出水份和甲醇后进入洗涤塔t3108进行脱硫脱碳。t3108共分两段，下段为脱硫段，上段为脱碳段。t3108塔顶用贫甲醇洗涤，同时脱碳段通入经低压气提后的半贫液，脱除co2、h2s至满足净化要求，t3108塔顶净化气经e3125、e3123换热升温后送出界区。脱碳段出来的富甲醇经泵p3109升压后，经段间氨冷器e3124后，一部分去t3108塔脱硫段，一部分去t3101和t3109塔上段作为半贫液继续使用。t3108塔底出来的含硫甲醇经p3110泵升压，再经e3125冷却后，送t3101、t3108塔下段继续使用。

吸收了h2s和co2后，从t3101、t3109塔脱硫段出来的含硫甲醇富液经换热、降温再减压后在t3111塔下段闪蒸出溶解的h2、co及少量co2、h2s等气体。同样，从t3101、t3109脱碳段出来的不含硫的甲醇液经换热、降温再减压后在t3111塔上段闪蒸出溶解的h2、co气及少量co2等气体。两部分闪蒸气体经e3121与气提氮换热后，再与液氮洗循环氢一起用循环气压缩机c3101增压，返回到原料气中，回收有用气体。

从t3111塔下段出来的大部分含硫甲醇减压后送入t3102塔下部，闪蒸出溶解的co2，同时溶解的h2s也部分闪蒸出来。从t3111塔上段出来的不含硫甲醇液经减压进入后t3102塔顶部的闪蒸罐，闪蒸解吸出溶解的co2。闪蒸后的液体一部分送到t3103塔顶，一部分送t3110塔顶；另有一部分不含硫甲醇液进入t3102上部，闪蒸出溶解的co2气，同时洗涤塔内从t3111塔下段来的的含硫富液闪蒸出的含硫气体。t3102塔顶得到co2产品气，此气体通过e3101、e3131与变换原料气换热后送出系统。

t3110塔为两段，进t3110塔上段的不含硫甲醇经气提后温度降低，经e3128与部分贫甲醇换热后再返回t3110塔下段继续气提，塔底半贫甲醇经泵p3111升压后送t3108塔上段。t3110塔顶尾气部分与t3103塔顶尾气混合；部分经e3126与气提氮气换热后送t3106塔水洗。

从t3102塔下部出来的含硫甲醇及t3111塔下段小部分含硫甲醇到t3103塔上段下部，继续闪蒸出溶解的co2气同时溶解的h2s也部分闪蒸出来。从t3102顶部闪蒸罐来的部分不含硫甲醇液进入t3103塔塔顶，洗涤塔内含硫甲醇闪蒸出的气体。t3103塔顶得到硫化氢含量合格的尾气，经e3122、e3101、e3123、e3131回收冷量后去t3106塔水洗。水洗后含有极少量甲醇的尾气离开系统，而含有少量甲醇的洗涤水经换热后送入甲醇水分离塔t3105回收甲醇。从t3103塔上段下部出来的甲醇液通过e3108与贫甲醇换热，再通过e3106、e3136与洗涤塔段间甲醇换热后，温度进一步提高，在t3102最下段闪蒸出部分溶解的co2气，闪蒸气通入t3102塔中段，液体用泵p3102升压后，通过e3107、e3137进一步升温后也通入t3102塔中段，继续闪蒸出溶解的气体。

t3102塔中段的液相进入t3103塔下段，在此用氮气进行气提，塔底得到co2含量较低而且温度也较低的甲醇液，此甲醇液含有少量co2和基本上原料气中所有的硫化物，用p3103泵升压，通过过滤器s3102过滤并在换热器e3109中与贫甲醇换热升温至常温后进入t3107塔，在较高的温度下用少量氮气气提，使甲醇液中的co2充分解吸。t3107塔顶气体进入t3103塔下段，t3107塔底甲醇用p3108泵升压，在e3110中与从热再生塔t3104来的贫甲醇换热后进入t3104塔进行热再生。

贫甲醇从t3104塔底出来后温度较高，经e3110换热降温后进入贫甲醇罐v3104。贫甲醇在v3104罐中用泵p3104抽出，经e3118、e3109、e3117、e3122和e3108换热降温后，一部分送到洗涤塔t3101顶部作为吸收剂，另一部分经e3128进一步冷却后送t3108、t3109塔顶部作为吸收剂。t3104塔顶得到的h2s浓度较高的气体，经冷却后分离出含硫甲醇液。h2s分离过程中的含硫甲醇液返回t3103塔底，分离出具有较高h2s浓度的酸性气作为酸性气产品送往硫回收工序；必要时少量h2s气循环回t3103塔内，用以提高酸性气产品中的h2s浓度。

从v3101、v3121、v3122罐分离出来的含水甲醇中还含有co2，经e3116换热后进入v3108闪蒸，闪蒸出的气相送t3103塔，液相送入甲醇水分离塔t3105中部。从尾气水洗塔t3106塔底出来的含有少量甲醇的水溶液也进入t3105塔中部；从t3104塔底出来的少量贫甲醇通过e3116换热后作为t3105塔项的回流。t3105塔顶的甲醇蒸汽返回热再生塔t3104中部，t3105塔底得到甲醇含量达到排放标准的水，换热降温后排出系统。

低温甲醇洗操作要点

1、三个洗涤塔操作压力：t3101塔操作压力pt3148控制在3.27～3.36mpa.；t3108塔操作压力pt3137控制在3.38～3.46mpa；t3109塔操作压力pt3188控制在3.05～3.33mpa；t3101由出口自调阀hv8301限量，提高前系统压力，同时确保变压吸附富氢输送通畅。t3108由出口自调阀hv3173限量。提压、加量时要缓慢进行，确保不超控制压力，同时确保t3109压力不低于3.05mpa。

2、提压、加量过程中及时监控三个洗涤塔洗涤甲醇流量及出口指标变化，及时调整洗涤甲醇流量，t3109循环量调整时注意中上部液位，如液位涨幅较快、较大，必要时t3109减量。二氧化碳解析量增大会使系统冷量增加，控制室加强各深冷器操作，稳定深冷器液位及气丙烯压力。

3、全变换原料气中二氧化碳含量较高，t3109加负荷后会使解析系统t3102二氧化碳闪蒸量、t3103尾气量增加，控制室及时监控解析系统压力，正常生产中t3102压力不高于0.19mpa，t3103塔压力不高于90kpa。

4、再生塔操作指标，再生塔液位控制在40～65％。再生塔底温度ti3143正常控制在99～101℃，塔底温度不得低于99℃。再生塔顶压力控制在0.22～0.24mpa，再生塔顶温度ti3146控制在92～94.5℃,不得低于92℃。

5、醇水分离塔操作，控制t3105塔底温度142～144℃，fv3129回流控制在6m³/h。利用p3105出口去t3105回流量fi3123控制ti3160低于100℃。

6、如发现蒸汽阀位无变化，而塔顶、塔底温度有下降的趋势，立即排查原因，可先适当加大蒸汽阀位，同时立即安排现场打开蒸汽导淋，确认是否带水。打开冷凝液导淋，打开冷凝液管线副线阀。待温度稳定后再视情况关闭。

运行结果表明：

甲醇洗涤塔t3108、t3109出口净化气指标：总硫小于0.1ppm，co2小于20ppm；t3101塔口净化气指标：总硫小于0.1ppm，co2为3％～7％。

最后应该说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。