本发明属于煤化工领域，尤其是涉及一种低温甲醇洗尾气水洗装置及其工艺方法。
背景技术：
低温甲醇洗工段凭借能耗低、装置处理能力大等特点，在新建煤化工项目中广泛应用。目前，大型煤化工项目酸性气脱除工段多采用低温甲醇洗技术。随着环保要求日益严格，根据GB31571-2015的要求，低温甲醇洗尾气中的甲醇排放不得超过50mg/m3。传统的低温甲醇洗尾气水洗工艺采用的是脱盐水吸收尾气中的甲醇，为满足最新环保要求，脱盐水用量大增，同样直接导致产生大量含甲醇废水，对应的污水处理单元能力也需要提高。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明旨在提出一种低温甲醇洗尾气水洗装置，以在实现低温甲醇洗尾气中的甲醇排放小于50mg/m3指标的同时，降低脱盐水的使用量，进而降低含甲醇废水排放量，减轻污水处理压力。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种低温甲醇洗尾气水洗装置，包括用管线连接的尾气水洗塔、甲醇水分离塔、换热器、甲醇汽提塔和放空筒；所述各管线上均设有阀门；
所述尾气水洗塔上端入口连接有脱盐水源，所述尾气水洗塔顶部出口与所述放空筒入口连通；所述尾气水洗塔底部入口连接含甲醇尾气源，所述尾气水洗塔底部出口与所述换热器冷端的入口和甲醇水分离塔入口连通；
所述换热器冷端出口与所述甲醇汽提塔上端入口连通，所述换热器热端入口与所述甲醇气提塔底部出口连通；所述换热器热端出口与所述尾气水洗塔上端入口连通；
所述甲醇汽提塔顶部出口与所述放空筒入口连通；所述甲醇汽提塔顶部出口与所述放空筒入口之间的管线，与所述尾气水洗塔顶部出口与所述放空筒入口之间的管线连通；所述甲醇汽提塔内下端设有再沸器。
进一步的，所述尾气水洗塔底部出口与所述换热器冷端入口之间的连接管线上设有压力泵；所述换热器冷端出口与所述甲醇汽提塔上端入口之间的连接管线上设有压力调节阀；所述换热器热端入口与所述甲醇汽提塔底部出口之间的连接管线上设有压力泵；所述甲醇汽提塔顶部出口与所述放空筒入口之间的管线上设有真空泵。
进一步的，所述真空泵为水环真空泵。
进一步的，所述再沸器入口连接热源，所述再沸器出口连通热水管网或烟道。
进一步的，所述热源为温度在85～95℃的水，或者温度在95～180℃的烟道气。
进一步的，所述尾气水洗塔为填料塔；所述尾气水洗塔上端入口数量为1个。
进一步的，所述尾气水洗塔为板式塔；所述尾气水洗塔上端入口数量为2个，分别为第一入口和第二入口；所述第一入口位于所述尾气水洗塔从上至下的第一块塔板处，所述第二入口位于所述尾气水洗塔从上至下的第二块塔板处；所述第一入口连接所述脱盐水源，所述第二入口与所述换热器热端出口连通。
进一步的，所述换热器为板式换热器或管壳式换热器；所述阀门为自动电磁阀。
本发明的另一目的在于提出一种应用如上所述的低温甲醇洗尾气水洗装置的工艺方法，以利用上述水洗装置，实现含甲醇尾气达标排放的同时降低脱盐水的使用量。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种应用低温甲醇洗尾气水洗装置的工艺方法，包括以下步骤：
(1)含有二氧化碳、氮气和少量甲醇的低温甲醇洗尾气自尾气水洗塔底部进入尾气水洗塔，与从尾气水洗塔的上端进入所述尾气水洗塔的脱盐水逆流接触；经过脱盐水洗涤的尾气从所述尾气水洗塔顶部排出至放空筒，含有甲醇的废弃脱盐水从所述尾气水洗塔底部出口离开尾气水洗塔，该废水分为两股，一股送至甲醇水分离塔，另一股经压力泵增压送至换热器升温；
(2)经所述换热器升温的废水经压力调节阀减压后进入甲醇汽提塔汽提处理；甲醇汽提塔中的气相从塔顶排出经真空泵增压后排至排气管，与所述尾气水洗塔中经脱盐水洗涤的尾气混合，并一起送至放空筒；甲醇汽提塔塔底的贫液一股送至换热器降温，另一股经塔底的再沸器加热再沸后返回甲醇汽提塔；
(3)经过换热器降温的贫液经加压后从所述尾气水洗塔中上部进入尾气水洗塔，与脱盐水一起与从所述尾气水洗塔底部进入的低温甲醇洗尾气逆流接触，开始下一个工作循环。
优选的，所述步骤(1)中送至甲醇水分离塔的废水和送至换热器的废水体积比为1:4。
步骤(1)中，含有二氧化碳、氮气和少量甲醇的低温甲醇洗尾气(甲醇体积含量为0.01％)，其低温甲醇洗工段温度在-40℃左右，待该尾气进入尾气水洗塔时温度已达到20-30℃，但该尾气在尾气水洗塔中与脱盐水逆流接触后从尾气水洗塔塔顶排出时温度降至15-18℃。
步骤(2)中，废水进入换热器的冷端经换热器升温至50-60℃，升温的目的是该废水要送甲醇汽提塔，而甲醇汽提塔操作温度较高，升温相当于对废水预热，预热后的废水汽提效果好。从换热器升温出来后的废水经压力调节阀加压至70-80kpaA，以降低甲醇的沸点，方便后续再沸器中采用低温热水(85-95℃)或者温度在95-180℃之间的其他工艺介质(比如烟道气或采暖水)作为加热介质，减低能源消耗。甲醇汽提塔中的气相从塔顶排出经真空泵增压至130kpaA，该气相温度为50℃左右，与尾气水洗塔顶部排出的尾气混合后混合气体的温度接近常温，可避免尾气水洗塔中排出的尾气在饱和状态下遇到湿度比较大的天气可能造成空气中水汽凝结问题(凝结在放空筒壁上)。甲醇汽提塔中的气相组成为二氧化碳、氮气、甲醇和水蒸气，其中甲醇含量在35mg/m3，水蒸气体积含量在1％左右。甲醇汽提塔塔底的贫液进入换热器的热端，该贫液中甲醇含量低至75ppm。
步骤(3)中，经过换热器降温的贫液加压至0.4MpaA后从所述尾气水洗塔中上部进入尾气水洗塔。
相对于现有技术，本发明所述的一种低温甲醇洗尾气水洗装置具有以下优势：
本发明所述的一种低温甲醇洗尾气水洗装置，由于设置了尾气水洗塔、换热器和甲醇汽提塔，可降低进入装置的尾气甲醇含量，同时将部分甲醇汽提塔底的贫液返回尾气水洗塔作为洗涤液的一部分，可减少整个装置中脱盐水的使用量，进而降低含甲醇废水排放量。此外，将从尾气水洗塔顶部排出的尾气和从甲醇气提塔顶部排出的气体混合排放，可避免从尾气水洗塔顶部排出的尾气单独排放可能造成的空气中水汽凝结问题，同时有效利用了从甲醇气提塔顶部排出的气体中的热量。
相对于现有技术，本发明所述的一种应用低温甲醇洗尾气水洗装置的工艺方法具有以下优势：
(1)通过减压汽提含甲醇废水得到甲醇浓度很低的贫液，送至尾气水洗塔作为洗涤水，降低了低温甲醇洗装置的脱盐水消耗；
(2)该方法尾气水洗塔送甲醇水分离塔的含醇水大大减少，降低了甲醇水分离塔的操作负荷，同时甲醇水分离塔塔底的废水量也随之大大减少；
(3)传统低温甲醇洗尾气经水洗后温度很低，造成夏天操作尾气排放筒内大量水凝结，尾气放空筒积液严重，该流程下甲醇汽提塔顶尾气温度较高，和尾气水分离塔塔顶的尾气混合后接近常温，尾气放空时不会造成空气中水汽凝结；
(4)将煤化工装置大量的低位热(低温热水或烟道气等)引入再沸器作为热源，可实现整个煤化工生产中的余热利用，节省能源。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述的一种低温甲醇洗尾气水洗装置的简单示意图。
附图标记：
1-尾气水洗塔；2-甲醇水分离塔；3-换热器；4-甲醇汽提塔；5-放空筒；6-脱盐水源；7-含甲醇尾气源；8-再沸器；9-压力泵；10-真空泵。
具体实施方式
除非另外说明，本文中所用的术语均具有本领域技术人员常规理解的含义，为了便于理解本发明，将本文中使用的一些术语进行了下述定义。
所有的数字标识，例如pH、温度、时间、浓度，包括范围，都是近似值。要了解，虽然不总是明确的叙述所有的数字标识之前都加上术语“约”。同时也要了解，虽然不总是明确的叙述，本文中描述的试剂仅仅是示例，其等价物是本领域已知的。
下面结合实施例来详细说明本发明。
如图1所示，一种低温甲醇洗尾气水洗装置，包括用管线连接的尾气水洗塔1、甲醇水分离塔2、换热器3、甲醇汽提塔4和放空筒5；所述各管线上均设有阀门；
所述尾气水洗塔1上端入口连接有脱盐水源6，所述尾气水洗塔1顶部出口与所述放空筒5入口连通；所述尾气水洗塔1底部入口连接含甲醇尾气源7，所述尾气水洗塔1底部出口与所述换热器3冷端的入口和甲醇水分离塔2入口连通；
所述换热器3冷端出口与所述甲醇汽提塔4上端入口连通，所述换热器3热端入口与所述甲醇汽提塔4底部出口连通；所述换热器3热端出口与所述尾气水洗塔1上端入口连通；
所述甲醇汽提塔4顶部出口与所述放空筒5入口连通；所述甲醇汽提塔4顶部出口与所述放空筒5入口之间的管线，与所述尾气水洗塔1顶部出口与所述放空筒5入口之间的管线连通；所述甲醇汽提塔4内下端设有再沸器8。
所述尾气水洗塔1底部出口与所述换热器3冷端入口之间的连接管线上设有压力泵9；所述换热器3冷端出口与所述甲醇汽提塔4上端入口之间的连接管线上设有压力调节阀；所述换热器3热端入口与所述甲醇汽提塔4底部出口之间的连接管线上设有压力泵9；所述甲醇汽提塔4顶部出口与所述放空筒5入口之间的管线上设有真空泵10。
所述真空泵10为水环真空泵。
所述再沸器8入口连接热源，所述再沸器8出口连通热水管网或烟道。
所述热源为温度在90℃的水。
所述尾气水洗塔1为板式塔；所述尾气水洗塔1上端入口数量为2个，分别为第一入口和第二入口；所述第一入口位于所述尾气水洗塔1从上至下的第一块塔板处，所述第二入口位于所述尾气水洗塔1从上至下的第二块塔板处；所述第一入口连接所述脱盐水源6，所述第二入口与所述换热器3热端出口连通。
所述换热器3为板式换热器；所述阀门为自动电磁阀。
应用上述装置的工艺方法，包括以下步骤：
(1)含有二氧化碳、氮气和少量甲醇(甲醇体积含量为0.01％)的低温甲醇洗尾气(尾气温度25℃)自尾气水洗塔1底部入口进入所述尾气水洗塔1，与所述从尾气水洗塔1的上端进入所述尾气水洗塔1的脱盐水逆流接触；经过脱盐水洗涤的尾气(温度16℃)从所述尾气水洗塔1顶部排出至放空筒5，含有甲醇的废弃脱盐水从所述尾气水洗塔1底部出口离开尾气水洗塔1，该废水分为两股，一股(占废水量体积的1/5)送至甲醇水分离塔2，另一股(占废水量体积的4/5)经压力泵9增压送至换热器3升温；
(2)经所述换热器3升温的废水达到温度55℃后，经压力调节阀减压至76kpaA后进入甲醇汽提塔4汽提处理；甲醇汽提塔4中的含有二氧化碳、氮气、甲醇和水蒸气(甲醇含量为35mg/m3，水蒸气体积含量为0.97％)，温度为50℃的气相从塔顶排出，经真空泵10增压至130kpaA后排至排气管，与所述尾气水洗塔1中经脱盐水洗涤的尾气混合，并一起送至放空筒5；甲醇汽提塔4塔底的贫液(甲醇含量为75ppm)一股送至换热器3降温，另一股经塔底的再沸器8加热再沸后返回甲醇汽提塔4；
(3)经过换热器3温的贫液经加压后从所述尾气水洗塔1的第二块塔板进入尾气水洗塔1，与脱盐水一起与从所述尾气水洗塔1底部进入的低温甲醇洗尾气逆流接触，开始下一个工作循环。
经检测，采用以上水洗装置和工艺方法，排至放空筒的尾气甲醇含量低于50mg/m3，脱盐水使用量相比原来可减少70％。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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。