一种甲烷回收率高的低温甲醇洗装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及含甲烷粗煤气净化处理技术领域，是一种通过增加中压氮气气提塔，来解决目前常规低温甲醇洗净化含甲烷粗煤气时甲烷回收率低的低温甲醇洗装置。
【背景技术】
[0002]鉴于我国是个煤多气少的国家，目前，大多数化工企业均采用煤为原料。鉴于低温甲醇洗具有适用性广泛、原料便宜易得等特点，几乎所有的煤化工企业都配有低温甲醇洗工段，以脱除粗煤气中的苯、甲苯、轻油、H2S、0)2等组分。
[0003]煤炭是世界储量最多分布最广的化石能源，根据煤炭形成的年代及不同的地域特质，煤的品质及种类呈多样性，为适应不同的煤质开发了不同的气化技术，例如，水煤浆气化技术、碎煤加压气化技术、粉煤加压气化技术、Hygas气化技术等等。然而对于劣质煤的应用，目前一般采用碎煤加压气化技术、Hygas、油煤浆等气化技术。上述类型气化技术由于其气化压力高温度低等特点，生产的粗煤气都含有较多的甲烷等低链烃类气体。
[0004]低温甲醇洗装置主要是利用在低温下甲醇对酸性气有很大的溶解性，而对H2、CO的溶解性较小的特点，来达到在净化合成气的同时尽量少的损失有效气体。在上述煤气化生产的粗煤气当中含有大约10?16%的甲烷成分。然而甲烷在低温甲醇的溶解度大约是H2的数倍?数十倍左右，因此在低温甲醇洗装置净化含甲烷较高的合成气时，往往甲烷的损失率也相对较高，降低了原料的利用率。
[0005]参见图1，传统型低温甲醇洗装置主要包括吸收塔C01、产品塔C02、H2S浓缩塔C03、热再生塔C04、甲醇水塔C05和尾气洗涤塔C06，吸收塔COl内部由下而上包含脱硫段1、脱碳段I1、脱碳段III和脱碳段IV。其主要流程是:来自上游装置的粗合成气即原料气与来自循环气压缩机后的循环气混合后，经过进料气冷却器EOl与产品0)2气、尾气及净化气换热降温，然后进入进料原料气分离罐VOl进行分离。进料原料气分离罐VOl分离出的气体进入吸收塔COl下部脱硫段I，进料原料气分离罐VOl分离的液相为含有甲醇/水的冷凝液。含有甲醇/水的冷凝液经过冷凝器E17冷凝后送入甲醇水塔C05。
[0006]原料气中的H2S和COS在吸收塔COl下部脱硫段I被吸收，出脱硫段I的气体中H2S+和COS小于lppm，气体再导入吸收塔COl上部脱碳段II，脱硫段I的洗液是来自于脱碳段II吸收CO2后的无硫富甲醇，由于H2S和COS在甲醇中溶解度高于CO2，所以仅需用脱碳段II排出甲醇的而一部分进入脱硫段I，吸收H2S和COS后成为含硫富甲醇，它从吸收塔COl的脱硫段I底部引出，经含硫甲醇冷却器E07、含硫甲醇第二换热器E05和含硫甲醇氨冷器E08降温，减压后送到含硫富甲醇闪蒸罐V03。经脱硫后的原料气进入吸收塔COl上部的脱碳段II，原料气中的CO2全部在脱碳段II和脱碳段III和脱碳段IV被来自吸收塔COl塔顶的低温贫甲醇吸收，吸收塔COl塔顶引出的净化气中CO2含量满足合成氨生产的要求(C02< 1ppm, H 2S+C0S ( 0.lppm)经过无硫甲醇冷却器E04与无硫甲醇换热后，送入进料气冷却器EOl与原料气进行换热，换热后送往甲醇合成工序。吸收CO2所产生的溶解热部分使甲醇温度升高，部分则由循环甲醇冷却器E03及循环甲醇氨冷器E02移走。脱碳段II底部排出的富甲醇一部分进入脱硫段I，其余经无硫甲醇冷却器E04与净化气换热后，再进入无硫甲醇冷却器E05及无硫甲醇氨冷器E06冷却，减压后送入无硫富甲醇闪蒸罐V02。
[0007]通常除C02、H2S和COS外，总有一些比及其它气体溶解于离开吸收塔COl的两股富甲醇中，为了回收这部分H2须预冷后减压膨胀。自吸收塔COl脱碳段II底部引出的富甲醇由于不含有H2S和COS被称为无硫甲醇。无硫甲醇先与来自吸收塔COl塔顶的净化气在无硫甲醇冷却器E04中换热，再经无硫甲醇氨冷器E06冷却后，减压进入无硫富甲醇闪蒸罐V02中中压闪蒸，以解吸出部分气体。
[0008]出脱硫段I底部的富甲醇中由于含有H2S和COS被称为含硫富甲醇。含硫富甲醇先与产品塔C02的产品CO2气在含硫甲醇冷却器E07中换热，再和无硫甲醇冷却器E04送过来的富甲醇在含硫甲醇第二换热器E05中换热，再经含硫甲醇氨冷器E08降温后减压并送入含硫富甲醇闪蒸罐V03中进行中压闪蒸，解吸部分气体。出无硫富甲醇闪蒸罐V02和含硫富甲醇闪蒸罐V03的解吸气体在含硫富甲醇闪蒸罐V03顶部混合后进入循环气压缩机KOl加压，并经循环气压缩机后水冷器冷却后作为循环气注入原料气中。
[0009]出无硫富甲醇闪蒸罐V02的无硫甲醇继续减压并分别在产品塔C02的顶部和H2S浓缩塔C03顶部解吸，产品塔C02的顶部产生的解吸气体作为产品CO2气的一部分。此后的无硫甲醇分别进入到产品塔C02的下部和H2S浓缩塔C03的下部，在产品塔C02用于洗下产品塔C02上升气流中的硫化物而得到低硫的CO2气产品，在H2S浓缩塔用于洗下H2S浓缩塔上升气流中的硫化物而使尾气中含硫低于25mg/Nm3。
[0010]出含硫富甲醇闪蒸罐V03底部的含硫甲醇按比例分成两股，一股减压并进入产品塔C02上段的下部，由产品塔C02下段升气板进入上段的脱吸气与含硫甲醇解吸出来的CO2气相混合，用下流的无硫甲醇洗去硫化物，再与进入塔顶解吸的无硫甲醇解吸出来的0)2气相混合，一起离开产品塔C02的顶部，即为CO2气产品(其中一部分多余的CO 2气将被送入尾气中)。CO2气产品在含硫甲醇冷却器E07中与含硫甲醇换热后，再通过进料气冷却器EOl回收冷量后送出界区。另一股含硫甲醇减压后则进入H2S浓缩塔C03上段，并在此解吸。
[0011]产品塔C02上段底部引出的富甲醇继续减压后进入H2S浓缩塔C03中部与来自塔顶而向下流动的甲醇混合后到H2S浓缩塔C03上段底部，并用H2S浓缩塔C03上塔出料栗P03抽出，经与再生后的贫甲醇在第三贫甲醇冷却器E09中换热并经循环甲醇冷却器E03冷却从吸收塔间抽出的甲醇后，其温度升高，使溶解于甲醇中的CO2等气体解吸，经过循环甲醇闪蒸罐V04，将气液两相分开，气相送入产品塔C02下段经升气板到产品塔C02上段，经脱硫之后，作为CO2产品气的一部分。液相再经栗POl送入含硫甲醇第二换热器E05加热后，气液一起送入产品塔C02下段，CO2继续解析，气-液分离后，液相减压并送到H 2S浓缩塔C03下段的中部，在此段内用氮气气提使CO2解析，从而达到H2S被浓缩的目的。氮气及气提出的气体经升气板进入H2S浓缩塔C03上段，与升气板上部甲醇解吸出的0)2气体混合，经用塔顶流下的无硫甲醇脱硫后离开H2S浓缩塔C03的顶部，即为尾气，尾气经进料气冷却器EOl回收冷量后进入尾气洗涤塔C06中，采用脱盐水回收其中的甲醇并达标排放入大气。
[0012]由H2S浓缩塔C03下段来的釜液用甲醇再生塔进料栗P04加压，经第二贫甲醇冷却器ElO和第一贫甲醇冷却器E12加热后进入热再生塔C04，在热再生塔C04的上段，富甲醇被下塔底来的甲醇蒸汽和来自甲醇水塔C05顶部的甲醇蒸汽加热呈沸腾状态。此时所溶的比5、0^、0)2亦全部被解吸出来。热再生塔再沸器E13中产生的甲醇蒸汽和来自甲醇水塔C05的甲醇蒸汽除加热富甲醇外还提供H2S、C0S、C02自富甲醇中解吸所需的热量，多余的甲醇蒸汽和H2s、COS、CO2—并上升到塔顶。热再生塔C04顶部含H 2S、COS、CO2和甲醇蒸汽的排出气，经H2S馏份水冷却器E14冷却后，进入热再生塔回流液分离罐V05，在此进行气、液分离。所分离出的凝液经热再生塔回流栗P05加压送至热再生