一种低温甲醇洗尾气中CO低能耗回收的方法与流程

一种低温甲醇洗尾气中co低能耗回收的方法
技术领域
1.本发明属于煤化工设备设备技术领域，特别涉及一种低温甲醇洗尾气中co低能耗回收的方法。


背景技术：

2.以煤为原料的化工生产中，经过co耐硫变换后的变换气中含有大量多余的co2、少量的h2s、cos等酸性气体，这些酸性气体对下游甲醇合成的生产是非常不利的，尤其是硫化物会造成下游甲醇合成反应中的催化剂中毒，因此必须对其进行脱除。低温甲醇洗工艺以冷的贫甲醇(甲醇≥99.5％，h2o≤0.5％)为吸收溶剂，利用贫甲醇在低温下对酸性气体(co2、h2s、cos等)溶解度极大、不易发泡、黏度小、来源广泛等方面的优良特性，用物理吸收的方法脱除变换气中的酸性气体，获得合格的净化气，以达到后续甲醇合成工段的使用要求。目前使用较多的有德国林德低温甲醇洗、鲁奇低温甲醇洗、大连佳纯低温甲醇洗等工艺包。
3.对于180wt/a煤制甲醇项目，变换气以7.6mpa(g)、40℃工况进入8.7mpa低温甲醇洗系统，经水分捕集、预冷、分液后进入甲醇洗涤塔底部，与来自甲醇洗涤塔顶部的-62℃贫甲醇逆向接触，分别脱除变换气中的h2s、cos、co2等酸性介质，从甲醇洗涤塔顶获得合格的净化气排出。利用h2s、cos、co2在贫甲醇中溶解度的极大差异，从甲醇洗涤塔底部排出的吸收了h2s、cos、co2的富甲醇分别使用减压闪蒸、氮气气提、精馏等方法分别将co2和h2s、cos在不同区域解析出来。解析出h2s、cos和co2等气体后的富甲醇，作为合格的贫甲醇送入贫甲醇罐，利用贫甲醇泵由贫甲醇罐抽出进行增压，经过各换热器冷却后再次送入甲醇洗涤塔顶部，达到甲醇循环利用的目的。解析出的co2气体经过换热器回收冷量进行复温后高空排放；解析出的h2s、cos气体先经过冷却后进行甲醇分液回收，再经过换热器回收冷量进行复温后作为副产酸性气送至硫回收工段进行处理。
4.对低温甲醇洗系统而言，变换气中各主要组分在相同温度和压力下，在甲醇中溶解能力排序为n2＜h2＜co＜co2＜ch4＜h2s＜cos＜nh3，由此排序看出，作为后续甲醇等合成工段的有效气h2及co也会溶解于甲醇中。由于甲醇中co含量偏高，造成在使用减压闪蒸及氮气气提方法解析co2过程中，大量co也会解析出来，污染环境同时，后续合成工段的有效气co得大量浪费。
5.中国天辰工程有限公司详细设计的德国林德低温甲醇洗工艺包，甲醇洗涤塔底部排出的吸收了h2s、cos、co2的富甲醇在进行co2解析前，先进入闪蒸罐进行初步闪蒸，便于回收后续合成工段所需的有效气h2及co；闪蒸回收的有效气经循环闪蒸气回收压缩机压缩，重新返回低温甲醇洗系统。在闪蒸罐闪蒸后的甲醇，分别进入co2产品塔及硫化氢浓缩塔，进行进一步闪蒸再生，顶部排出的co2产品气及尾气直接进行现场高点排放。
6.针对180wt/a煤制甲醇项目，中国天辰工程有限公司详细设计的德国林德低温甲醇洗工艺包co2产品气约70000nm3/h，尾气约270000nm3/h。排放co2产品气中，co含量统计值约0.7～0.8％；排放尾气中，co含量统计值约0.7～0.9％。大量的co高点排放，在造成甲醇
合成所需有效气大量浪费的同时，在无持续风向或气象扩散条件较差时，界区放空筒方圆50m内co落地浓度最高能达到100～200ppm，造成现场大面积出现co报警，污染环境。
7.目前采取的工艺路线为：甲醇洗涤塔底部排出的吸收了h2s、cos、co2的7.8mpa富甲醇先进入中压闪蒸罐进行1.6mpa一级中压闪蒸，闪蒸出的有效气经一级循环闪蒸气回收压缩机压缩，重新返回低温甲醇洗系统；经过一级中压闪蒸后甲醇，进入中压闪蒸塔进行0.8mpa二级闪蒸，进一步回收后续合成工段所需的有效气co；为降低甲醇中co溶解度，增强co解析效果，此处设置h2气提进行辅助；二级闪蒸及h2气提后的闪蒸气进入二级循环闪蒸气回收压缩机压缩，重新返回低温甲醇洗系统。经中压闪蒸塔二级闪蒸后的甲醇，分别进入co2产品塔及硫化氢浓缩塔，进行进一步闪蒸再生，顶部排出的co2产品气及尾气直接进行现场高点排放。由于二级闪蒸及h2气提后的闪蒸气量大，故回收该闪蒸气的压缩机功率较高，引起回收该闪蒸气所需能耗极大。


技术实现要素：

8.本发明的目的在于，针对现有技术中上存在的上述问题，提供一种低温甲醇洗尾气中co低能耗回收的方法，通过对低温甲醇洗闪蒸气回收工艺路线优化，降低了进入co2产品塔及硫化氢浓缩塔的甲醇中的co含量，进一步降低co2产品塔顶部排出的co2产品气及硫化氢浓缩塔顶部排出的尾气中co含量，在提高甲醇产能的同时，也有效改善现场作业环境并保护环境。
9.为了实现上述目的，本发明给出的技术方案为一种低温甲醇洗尾气中co低能耗回收的方法，包括：s1：将来自甲醇洗涤塔的富碳甲醇和富硫甲醇冷却后分别送入第一闪蒸罐和第二闪蒸罐进行一级中压闪蒸；s2：将上述一级闪蒸后的甲醇与促进甲醇中co解析的气体一并在中压闪蒸塔内进行二级中压闪蒸，经二级中压闪蒸后，脱除co后的甲醇分别由位于中压闪蒸塔顶部的甲醇提升泵a送入co2产品塔和h2s浓缩塔内以及由位于中压闪蒸塔底部的甲醇提升泵c送入h2s浓缩塔内进行甲醇再生；s3：来自甲醇洗系统中的甲醇经第一换热器换热后送入气液分离罐内分离，分离后的气体送入co2产品塔内，分离后的甲醇分为两股，一股送入h2s浓缩塔内，另一股与贫甲醇罐进口处的贫甲醇经第二换热器换热，复温后的该股甲醇送入闪蒸罐内进行减压闪蒸，闪蒸后的闪蒸气经co2产品塔处理，闪蒸后含co2较少的甲醇通过泵加压后经深冷器和冷却器进行两次降温；两次冷却后复温解析的co2及降温后的甲醇均送入中压闪蒸塔内，并与来自中压闪蒸塔闪蒸气进行逆向接触，洗涤吸收中压闪蒸塔上段及下段闪蒸气中co2，降低闪蒸气气量，去除co2的甲醇由位于中压闪蒸塔中部的甲醇提升泵b再次送入h2s浓缩塔内。
10.较佳地，自第一闪蒸罐闪蒸后的甲醇送入中压闪蒸塔的上段，自第二闪蒸罐闪蒸后的甲醇送入中压闪蒸塔的下段，并分别与送入中压闪蒸塔的上段底部和下段底部通入促进甲醇中co解析的气体进行二级中压闪蒸，经二级中压闪蒸后，来自第一闪蒸罐脱除co后的甲醇由甲醇提升泵a增压通过管路分别送至co2产品塔和h2s浓缩塔内，分别用于制备co2产品和进行尾气洗涤，经二级中压闪蒸后，来自第二闪蒸罐脱除co后甲醇由甲醇提升泵c增压后送至h2s浓缩塔进行甲醇再生的同时获得尾气，而自中压闪蒸塔中段底部引出的脱除co的甲醇经甲醇提升泵b加压后进入h2s浓缩塔下段顶部继续参与甲醇循环。
11.较佳地，促进甲醇中co解析的气体为h2或净化气。
12.较佳地，深冷器使用液态丙烯对闪蒸后co2含量较少的甲醇进行一次降温，冷却器使用co2产品塔顶部流出的co2对一次降温后的甲醇进行二次降温。
13.较佳地，第一闪蒸罐和第二闪蒸罐闪蒸压力为1.55-1.65mpa，第一闪蒸罐和第二闪蒸罐闪蒸后的甲醇压力降至0.75-0.85mpa。
14.较佳地，复温后的甲醇压力降至0.35-0.45mpa，进入闪蒸罐内进行减压闪蒸，闪蒸利于甲醇中co2闪蒸解析。
15.较佳地，第一闪蒸罐的闪蒸气进入第二闪蒸罐，两股闪蒸气混合后在循环压缩机组单元被压缩回收利用。
16.较佳地，自气液分离罐顶部引出的另一股甲醇以及来自co2产品塔底部的甲醇送入h2s浓缩塔内参与甲醇的再生。
17.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
18.1、本发明给出的低温甲醇洗尾气中co低能耗回收的方法，通过使用利用co2在甲醇中有较高的溶解度，使用甲醇对该闪蒸气进行洗涤使得闪蒸气中co2组份大幅度降低，气量减少在有效保证二级闪蒸后甲醇中co含量的同时，有效降低二级闪蒸气的气量，进而降低回收该闪蒸气的压缩机功率，即降低回收所需能耗，从而在较低能耗下，提高甲醇产能，有效改善现场作业环境并保护环境，该工艺与现有技术中给出的溶解在甲醇中的co通过尾气进行高点排放相比较，不仅通过降低溶解在甲醇中的co含量，而且使用压缩机将该解析出来的co进行压缩再利用，即完成co的回收，降低随尾气排放量。
19.2、本发明给出的低温甲醇洗尾气中co低能耗回收的方法能够解决由于中压二级闪蒸后大量co2解析出来，造成该闪蒸气气量极大且co2含量极高，回收此闪蒸气所需压缩机能耗极高的问题。而通过本发明给出的低温甲醇洗尾气中co低能耗回收的方法处理后的甲醇进行闪蒸气洗涤(吸收闪蒸气中co2)后，可将闪蒸气气量用量降低50％，极大的降低了回收该闪蒸气所需压缩机能耗，在低消耗模式下提高产能，也降低了尾气及co2产品气中co含量。
附图说明
20.图1是本发明一种用于处理低温甲醇洗系统含氨甲醇的工艺流程图。
21.图中：1、甲醇洗涤塔，2、第一闪蒸罐，3、第二闪蒸罐，4、中压闪蒸塔，5、甲醇提升泵a，6、co2产品塔，7、h2s浓缩塔，8、甲醇提升泵c，9、甲醇提升泵b，10、气液分离罐，11、贫甲醇罐，12、第二换热器。13、闪蒸罐，14、深冷器，15、冷却器。
具体实施方式
22.为了使本发明的技术手段、创作特征、达到目的与功效易于明白了解，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
23.在本发明的描述中，需要理解的是，本发明中对于主体的表述中用到的表示方位的术语，例如，“高度”、“长度”、“宽度”、“前表面”是基于将主体竖直放置，即与地面相互垂直时的前提下的描述，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
24.实施例
25.如图1所示，对于180wt/a煤制甲醇项目，变换气以7.6mpa(g)、40℃工况进入8.7mpa低温甲醇洗系统，经水分捕集、预冷、分液后进入甲醇洗涤塔1底部，与来自甲醇洗涤塔1顶部的-62℃贫甲醇逆向接触，分别脱除变换气中的h2s、cos、co2等酸性介质，从甲醇洗涤塔1顶获得合格的净化气排出，利用h2s、cos、co2在贫甲醇中溶解度的极大差异，从甲醇洗涤塔1上塔底部的富碳甲醇和来自甲醇洗涤塔1下塔底部的富硫甲醇冷却后分别送入第一闪蒸罐2和第二闪蒸罐3内，此时压力都降至1.6mpa进行一级中压闪蒸，第一闪蒸罐2内的闪蒸气进入第二闪蒸罐3内，两股闪蒸气混合后在循环压缩机组单元被压缩回收利用；
26.自中压第一闪蒸罐2进行一级闪蒸后甲醇进入中压闪蒸塔4的上段进行二级中压闪蒸，此时压力降至0.8mpa，同时在中压闪蒸塔4的上段底部通入h2或净化气气提(该处的汽提原理采用一种气体介质破坏原气液两相平衡而建立一种新的气液平衡状态，使溶液中的某一组分由于分压降低而解析出来，从而达到分离物质的目的，使用氢气对富含co的甲醇进行气提)，以进一步促进甲醇中co的解析；二级闪蒸气提出的气体和汽提气均送至中压闪蒸塔4中段进行处理；脱除co后甲醇使用甲醇提升泵a5增压后，通过管路进行分流输送，一路送至co2产品塔6获得co2产品，位于co2产品塔6底部脱除co2的甲醇送入h2s浓缩塔7再生，另一路送至h2s浓缩塔7进行h2s尾气洗涤，自中压第二闪蒸罐3进行一级闪蒸后甲醇进入中压闪蒸塔4的下段，进行二级中压闪蒸，此时二次中压闪蒸的压力降至0.8mpa，同时在中压闪蒸塔4的下段底部通入h2或净化气气提；在中压闪蒸塔4的中段底部通入h2或净化气气提，以气提甲醇中溶解的co；甲醇自中压闪蒸塔4的中段底部引出，经甲醇提升泵b9加压后进入h2s浓缩塔7的下段顶部继续参与甲醇循环，经过二次中压闪蒸后的co通过新增的压缩机被压缩回收利用；
27.此时将来自第一换热器壳程的甲醇送入气液分离罐10内，此时气液分离罐10顶部引出的一股甲醇送入co2产品塔6内，这是因为甲醇中溶解有大量co2，在经过第一换热器壳程升温后，甲醇中部分co2会解析出来，形成气液两相流，影响甲醇的输送，此时需要通过闪蒸罐进行气液分离，有效避免气液两相流现象；经过气液分离后的气体进入co2产品塔以获取co2产品，而气液分离罐10底部引出的另一股甲醇送入第二换热器12管程与同时送入换热器12壳程的贫甲醇罐11进口处的贫甲醇进行换热，复温后的该股甲醇进入闪蒸罐13内，此时压力降至0.4mpa进行减压闪蒸，闪蒸后的闪蒸气进入co2产品塔6进行处理，这是因为由于该闪蒸气中含有h2s，将其送入co2产品塔6主要是处理吸收h2s，闪蒸后co2含量较少的甲醇经泵加压后通过深冷器14进行一次降温，该深冷器14使用液态丙烯进行一次降温，一次降温后的co2含量较少的甲醇再经过冷却器15进行二次降温；该冷却器15使用co2产品塔6顶部流出的co2对一次降温后的甲醇进行二次降温，然后再次回流至co2产品塔6顶部流出的co2的管道内，而且流入冷却器15壳程的co2产品塔6顶部流出的co2与由冷却器15壳程流出的co2产品塔6顶部流出的co2之间通过阀门隔绝，避免反向流动，经二次冷却后co2复温解析及经两次降温后甲醇送入中压闪蒸塔4中段顶部进行闪蒸气洗涤(经两次降温后最后送入中压闪蒸塔(4)中段的甲醇压力为0.35-0.45mpa)，来自中压闪蒸塔4上段及下段顶部的闪蒸气混合后进入中压闪蒸塔4中段，与送入中压闪蒸塔4中段顶部的两次降温后甲醇进行逆向接触，洗涤吸收中压闪蒸塔4上段及下段闪蒸气中co2，降低闪蒸气气量，此处由于中压闪蒸4中部洗涤闪蒸气的甲醇来自于h2s浓缩塔下段的进料，为不破坏系统整体循环量，因此从h2s浓缩塔下部进料引出一部分进行闪蒸气洗涤后，再次送回该处，因此脱除co后甲醇使
用甲醇提升泵c8增压后，送至h2s浓缩塔7再进行甲醇再生的同时获得尾气。
28.而且通过表1对净化中压区两级闪蒸数据进行对比也能够发现co浓度呈下降趋势，表1为净化中压区两级闪蒸数据收集表
29.净化中压区两级闪蒸数据收集表
[0030][0031]
此处给出的净化中压区两级闪蒸数据收集表中的投运前数据为正常运行数据，该正常运行数据指的是将来自甲醇洗涤塔1的富碳甲醇和富硫甲醇冷却后分别送入第一闪蒸罐2和第二闪蒸罐3进行一级中压闪蒸后，再次送入中压闪蒸塔4，但是在中压闪蒸塔4内未进行二级闪蒸也没有进行低能耗co回收的数据，而未洗涤运行数据为仅依靠将来自甲醇洗涤塔1的富碳甲醇和富硫甲醇冷却后分别送入第一闪蒸罐2和第二闪蒸罐3进行一级中压闪蒸后，再次送入中压闪蒸塔4进行二次闪蒸(两级闪蒸实际运行的数据)，但并未对闪蒸气进行回收的运行数据，而洗涤后模拟参数为依靠第一闪蒸罐2和第二闪蒸罐3进行一级中压闪蒸以及中压闪蒸塔4内进行二级中压闪蒸的两级闪蒸后，通过使用该技术介绍中提到的低能耗工艺进行闪蒸气洗涤，脱除闪蒸气中co2后，使用循环气压缩机进行利用的数据。
[0032]
通过将表中的数据进行对比分析发现投运前第二闪蒸罐3和中压闪蒸塔4分别在其压力下，测得的h2、co和co2含量相差不大，例如第二闪蒸罐3在1.66mpa下的h2含量为22.85％，co含量为21.32％，co2含量53.89％，而中压闪蒸塔4在1.57mpa下的h2含量为22.25，co含量为21.17％，co2含量54.21％，一次中压闪蒸并不能回收甲醇中的co，也不会降低甲醇co2组份含量，因此一级闪蒸后的气体被压缩机压缩依然会消耗大量的能耗，而且尾气co2产品气中含有co也会被排放掉，造成浪费。
[0033]
当进行未洗涤运行时，将来自甲醇洗涤塔1的富碳甲醇和富硫甲醇冷却后分别送入第二闪蒸罐3进行一级中压闪蒸后，再次送入中压闪蒸塔4进行二次闪蒸(两级闪蒸实际运行的数据)，但并未对闪蒸气进行回收，此时能够看出在40min、3h和6h内的第二闪蒸罐3
内的压力不变均为1.65mpa，h2含量，co含量以及co2含量相差不大，而中压闪蒸塔4进行闪蒸，在40min、3h和6h内的第二闪蒸罐3内的压力为0.82mpa，0.85mpa以及0.80mpa，此时h2含量，co含量以及co2含量相差很大，h2含量随着时间的增加逐渐变大，分别是2.38％，2.56％和15.81％，co含量逐渐降低，分别是9.17％，9.73％以及7.76％，co2含量逐渐增加，分别为79.70％，78.98％以及80.94％，由此可知够中压二级闪蒸后大量co2解析出来，闪蒸气气量极大且co2含量极高。
[0034]
当进行洗涤后模拟运行时，第二闪蒸罐3进行一级中压闪蒸以及中压闪蒸塔4内进行二级中压闪蒸的两级闪蒸后，通过使用该技术介绍中提到的低能耗工艺进行闪蒸气洗涤，脱除闪蒸气中co2后，能够看出第二闪蒸罐3气相中co2含量稍高于未洗涤状态下的co2含量，以及中压闪蒸塔4出口处的co2含量低于未洗涤状态下的co2含量，由此可知甲醇对该闪蒸气进行洗涤使得闪蒸气中co2组份大幅度降低，气量减少在有效保证二级闪蒸后甲醇中co含量的同时，有效降低二级闪蒸气的气量，进而降低回收该闪蒸气的压缩机功率，即降低回收所需能耗。
[0035]
上表中给出的711am1026指co2产品塔排出的co2产品气的检测口取样点，其中在投运前取样点测定的h2的手动分析值与0.11％相差不大，而未洗剂运行40min、3h和6h测得的h2的手动分析值均未测出数值，而经洗涤后的co2产品塔排出的co2产品气中h2的手动分析值也未检出，而投运前取样点测定的co的手动分析值为0.75％，而未洗剂运行40min、3h和6h测得的co的手动分析值由0.76％、0.75％降低至0.11％，即完成co的回收，降低随尾气排放量，洗涤后的co2产品塔排出的co2产品气中co的手动分析值《0.01，洗涤后再次降低了尾气中co的排放量，而投运前取样点测定的co2的手动分析值与75％，而未洗剂运行40min、3h和6h测得的co2的手动分析值均未测出数值逐渐降低至65.4％，而经洗涤后的co2产品塔排出的co2产品气中h2的手动分析值也未检出，表明逆向接触的中压闪蒸塔内的h2或净化气促进了co解析的同时，降低闪蒸气中co2组份含量。
[0036]
711am1037指的是尾气检测口取样点，经过上表给出的数据进行对比分析得出，投产前的检测尾气中的h2在0.11％左右，而co为1.0％，co2为98.0％，而未洗涤运行后的尾气检测口的测定值为2％，未洗涤运行后的尾气co逐渐降低至0.25％，未洗涤运行后的尾气h2检出0.02％，而洗涤后的尾气检测口测定的co2和h2均未检出，co的浓度小于0.01％，表明通过本发明给出的低温甲醇洗尾气中co低能耗回收的方法处理后的甲醇进行闪蒸气洗涤(吸收闪蒸气中co2)后，降低了尾气及co2产品气中co含量，同时也间接验证了使得闪蒸气气量用量降低50％，极大的降低了回收该闪蒸气所需压缩机能耗，以及能够提高低消耗模式下产能。
[0037]
通过对投运前以及运行后的第二闪蒸罐3和中压闪蒸塔4的出口处的蒸汽中的h2、co和co2进行测量，发现经中压闪蒸塔4二次闪蒸处理后，co的含量明显降低，含量在9.73-7.76％，最低含量仅为7.76％，因此能够实现通过对低温甲醇洗闪蒸气回收工艺路线进行优化，在低能耗模式下对co进行有效回收的同时，降低了进入co2产品塔及硫化氢浓缩塔的甲醇中的co含量，进一步降低co2产品塔顶部排出的co2产品气及硫化氢浓缩塔顶部排出的尾气中co含量，在提高甲醇产能的同时，也有效改善现场作业环境并保护环境。
[0038]
以上公开的仅为本发明的较佳实施例，但是，本发明实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。