专利名称：一种低温甲醇净化羰基气体的方法
技术领域：
本发明涉及一种低温甲醇净化羰基气体的方法，具体地说，是涉及在一套装置内用低温甲醇净化三种不同组成的羰基气体的方法。
背景技术：
低温甲醇洗净化方法是50年代由林德公司和鲁奇公司联合开发的，用低温的甲醇来净化羰基气是国内外所公认的最为经济且净化度又高的净化方法。随着大型合成氨装置的发展，该技术用于由煤(水煤浆)或渣(重)油为原料制取合成气的净化，从而得到了更广泛地应用。涉及低温甲醇洗净化技术的专利有US4050909、US4242108、US4324567、US4609384、US4609389、CN1036245、CN1036319等。
国内已建成的低温甲醇洗工序已有十几套之多，二十多年来积累了丰富的经验。根据气化压力的不同，这些低温甲醇洗工序的操作压力有2.0～3.0、5.0～6.0、7.0～8.0MPa不等。根据气化后，粗煤气是采用急冷或废锅流程进行冷却的不同，这些低温甲醇洗工艺分成是一段或两段吸收的低温甲醇洗流程。一段低温甲醇净化羰基气的工艺流程通常是由吸收塔T1、CO2产品塔T2、H2S浓缩塔T3、热再生塔T4和甲醇/水分离塔T5等构成的“五塔流程”，即在一个吸收塔内完成脱硫、脱CO2，整个工序由五个塔构成。
在传统的低温甲醇洗工序中，一套工序仅用于净化一种羰基气，由于现在的化肥厂普遍不止生产一种产品，通常同时生产甲醇、合成氨等两种以上产品，按照传统流程，则需为各种产品配备与之相应的低温甲醇洗工序，若出现某种产品市场低糜，需要暂时停产，则与之配套的低温甲醇洗工序也需停产，这样，既增加了投资，也不能有效地利用低温甲醇洗工序。
针对现有的低温甲醇洗技术在工厂的实际应用中存在的上述问题，本发明提出了一种用一套低温甲醇净化工序同时净化几种不同产品的羰基气体的新工艺。
发明内容
本发明的目的是提供一种低温甲醇净化羰基气体的方法，具体的说，是提供一种在一套装置内既可同时实现净化羰基原料气、氨合成原料气和羰基合成原料气(简称一头三线)；又可同时实现净化任意的两种气体(简称一头两线)或净化任意一种气体(简称一头一线)的方法。使用本发明的方法，可实现在一个工序内，用低温甲醇净化三种不同组成的羰基气体，达到三种不同净化度要求。
本发明的低温甲醇净化羰基气体的方法，包括以下步骤a)将原料气引入净化吸收工序，在所述的净化吸收工序分别设置净化羰基原料气的吸收塔T1A、净化氨合成原料气的吸收塔T1B、既可净化氨合成原料气又可净化羰基合成原料气的吸收塔T1C；在各吸收塔T1的进料和引出物流的管线上设置切断阀；依下游生产产品的不同，控制切断阀的开或关，实现同时净化三种原料气、净化任意的两种原料气或净化任意一种原料气，简称一头三线、一头二线或一头一线；其中所述的原料气包括羰基原料气a、氨合成原料气b、羰基合成原料气c；b)将所述的原料气冷却后，分别引入相应的吸收塔T1下部脱硫段，将低温贫甲醇d1引入吸收塔T1上部脱碳段；c)将从吸收塔T1塔顶引出的净化气(m，n，o)送入下游工序；d)将从吸收塔T1塔釜得到的含硫富甲醇e送入再生工序；所述的再生工序包括CO2产品塔T2、H2S浓缩塔T3、热再生塔T4和甲醇/水分离塔T5。
本发明的方法的一个具体实施过程是这样的所述的原料气进入净化吸收工序后，为防止原料气中的水分在预冷过程中结冰，而先向原料气中喷入甲醇，原料气经冷却器，氨冷器冷却后，进入甲醇/水分离罐，分离出的气体再送入吸收塔T1下部脱硫段。
所述的羰基原料气来自造气，主要包含CO，H2，CO2和少量H2S，COS等气体。将此羰基原料气引入吸收塔T1A，原料气中H2S和COS在吸收塔T1A脱硫段被吸收，出脱硫段的气体中H2S+COS小于0.1ppm，气体导入吸收塔T1A上部脱碳段。原料气中的CO2在脱碳段中被来自吸收塔塔顶的低温贫甲醇吸收，塔顶引出的净化气m为羰基气。
所述的氨合成原料气和羰基合成原料气，来自变换，主要包含H2，CO2，少量CO，H2S，COS等的气体。将原料气分别引入净化氨合成原料气的吸收塔T1B、既可净化氨合成原料气又可净化羰基合成原料气的吸收塔T1C，脱除其中的CO2，H2S，COS等酸性气体，原料气中H2S和COS在吸收塔(T1B，T1C)脱硫段被吸收，出脱硫段的气体中H2S+COS小于0.1ppm，气体导入吸收塔(T1B，T1C)上部脱碳段。氨合成原料气中的CO2全部在脱碳段中被来自吸收塔T1B塔顶的低温贫甲醇吸收，塔顶引出的净化气n中CO2含量满足氨合成气的要求；羰基合成原料气中的CO2部分在脱碳段中被吸收塔T1C塔顶的低温贫甲醇吸收，塔顶引出的净化气o中CO2含量满足羰基合成气的要求。
吸收塔T1B/C脱碳段底部引出的富甲醇由于不含有H2S和COS而将其称为无硫甲醇；出吸收塔脱硫段塔底的富甲醇中由于含有H2S和COS而将其称为含硫富甲醇。来自净化吸收工序中三台吸收塔的无硫甲醇和含硫富甲醇经减压解吸，回收其中H2等有效气体后，分别送CO2产品塔T2、H2S浓缩塔T3进一步解吸，在CO2产品塔T2中得到CO2产品；在H2S浓缩塔T3中，使得溶解在塔釜中的H2S浓度提高，将这股塔釜液送到热再生塔T4；用蒸汽加热，使所有CO2，H2S和COS全部解吸出来，从塔顶送出到下游的硫回收工序中；T4塔釜得到不含酸性气体的贫甲醇，大部分贫甲醇通过一系列换热器冷却后，返回三台吸收塔顶部，其余送到甲醇/水分离塔T5中脱除其中水分，从而维持系统水平衡。
在本发明的一个优选实施方案中，将吸收塔T1B和吸收塔T1C的进气管路连接，并在连接管线上设置切断阀F1；将吸收塔T1B、T1C的塔顶引出净化气的管路连接，并在连接管线上设置切断阀F2。在将本发明的方法用于处理三种不同气体时，将切断阀关闭。在将本发明的方法用于净化氨合成原料气时，且如果处理气量大于吸收塔T1B的处理量时，可将切断阀(F1，F2)打开，将吸收塔T1C也用于净化氨合成原料气，从而，使吸收塔T1C既可净化氨合成原料气，又可净化羰基合成原料气。
优选的，在吸收塔(T1A，T1B，T1C)的进气管路上分别设置相应的冷却进料气体的氨冷器E1A/B/C，原料气a，b，c经氨冷器冷却后进入吸收塔。由于水分对低温甲醇净化系统的影响较大，水分的存在易造成设备的腐蚀，因此，需要尽快降低带入系统的水分。本发明的方法在现有技术中冷却进料气体的冷却器的基础上，再额外设置一台氨冷器可以减少在频繁的开停车时，进料气因达不到预期的冷却温度，而把更多的水分带入系统。工厂生产正常后，可把氨冷器从系统切除。
优选的，将所述的吸收塔T1的进料气体的温度控制为接近、但略高于CO2的露点温度。露点温度是由CO2的分压确定的，由于进料气组成和总压不同，相应的露点温度也会随原料气的不同相应的变化。本发明的方法将进料气体的温度适当地提高，解决了进料气体温度过低，进料气中CO2的液化的弊病；并将现有工艺中只用来冷却进料气体的H2S浓缩塔T3的尾气之冷量部分的用于冷却到吸收塔T1脱硫段的无硫甲醇。
在本发明的优选实施方案中，所述的净化羰基原料气的吸收塔T1A为规整填料塔，净化氨合成原料气的吸收塔T1B、既可净化氨合成原料气又可净化羰基合成原料气的吸收塔T1C为浮阀板式塔。现有技术中可以用于低温甲醇洗工序的填料、塔板等都可用于本发明所述的吸收塔。
本发明的方法所述的下游工序和再生工序，均可采用现有技术中的相关的流程。如在所述的再生工序中还包括一系列换热器，泵和压缩机，本发明对此没有进行详细的描述。
在本发明的方法中未提及的，如低温冷源冷量的回收、进料气的冷却、泵和压缩机的使用、净化气体的冷却以及段间换热等等均可采用现有技术。在本发明的方法所涉及的换热器的组合可根据不同的工况调整。在实施本发明的方法时，本领域技术人员可以很容易的，结合现有技术进行合理的设计。
优选地，在本发明的方法中所述的步骤d)包括以下步骤a)将由吸收塔T1塔釜得到的含硫富甲醇e分成两股，一股含硫富甲醇e1进入CO2产品塔T2上段的下部；另一股含硫富甲醇e2进入H2S浓缩塔T3上段，并在此解吸；优选在从吸收塔T1塔釜引出的含硫富甲醇e的予冷系统中设置氨冷器E2；b)从吸收塔(T1B，T1C)脱碳段底部引出的无硫甲醇f分成两股，将一股无硫甲醇f1经降温后送入吸收塔脱硫段，一股无硫甲醇f2引入CO2产品塔T2顶部解吸；解吸后的无硫甲醇f3被抽出，其中一部分无硫甲醇f31返回CO2产品塔T2，用于洗下塔T2上升气流中的硫化物，另一部分无硫甲醇f32引入H2S浓缩塔T3顶部用于吸收上升气流中的硫化物；从CO2产品塔T2塔顶得到无硫的CO2产品p；将从CO2产品塔T2塔釜得到的含硫甲醇g引入H2S浓缩塔T3下段升气板的下部；c)在H2S浓缩塔T3下段升气板的下部引入氮气，用氮气气提使CO2解吸；将从H2S浓缩塔T3塔顶得到的尾气，经冷量回收后排空；优选尾气中的一部分用于冷却进料气体，另一部分与吸收塔(T1B，T1C)脱碳段底部引出的无硫甲醇f1进行冷交换回收冷量；将从H2S浓缩塔T3塔釜得到的含硫富甲醇h加热后送入热再生塔T4的上段；d)将从热再生塔T4塔顶得到的包括H2S、COS、CO2和甲醇蒸气的气流i引出；将从热再生塔T4塔釜得到的贫甲醇d分为两股，一股经冷却后进入吸收塔T1上部作为低温贫甲醇洗液d1，一股经加压换热后送入甲醇/水分离塔T5上部，作为回流液d2；e)回流液d2和来自进料气体甲醇/水分离罐的含水甲醇1在甲醇/水分离塔T5中经精馏分离，塔顶得到甲醇蒸气k，引入热再生塔T4中部；塔釜得到水r送出界区。
在本发明的方法只用于净化氨合成原料气时，可以旁通步骤(a)中所述的氨冷器E2。
在所述的步骤(a)中，所述的两股含硫富甲醇e1和e2的流量比可根据CO2产品的产率进行调节。
优选，在所述的再生工序中的CO2产品塔T2、H2S浓缩塔T3的进料和引出物料管路上设置切断阀，在工厂不需要产品CO2气体时，则可以通过控制切断阀，将本发明的方法中的CO2产品塔T2从再生工序中切除。在现有技术中CO2产品塔T2、H2S浓缩塔T3的进料管线上一般都使用节流阀控制，使进料闪蒸，因此，在使用本发明的方法时，节流阀可用作切断阀，即将节流阀全关就可以切断塔的进料，而不必另外设置切断阀。而如果新设计的工厂不需要产品CO2气体，则可以取消CO2产品塔T2，即为“四塔流程”，不设计CO2产品塔T2。
对于本发明所涉及的吸收塔、再生工序的处理能力，没有特别的要求，在使用本发明的方法时，使设计的吸收塔和再生工序的处理能力与生产规模相匹配即可。如在设计一个年产30万吨生产规模的合成氨装置时，可以使本发明涉及的塔满足下面的条件所述的吸收塔T1A处理能力满足最大处理16000Nm3/h，最小处理8000Nm3/h的气量；所述的吸收塔T1B和吸收塔T1C处理能力都满足最大660t/d合成氨，最小340t/d合成氨要求气量；所述的再生工序处理能力满足1000t/d合成氨要求气量。所述吸收塔和再生工序的处理能力不仅局限于此，可以在此基础上扩大或缩小。
在将本发明的方法用于净化一种原料气或两种原料气时，可通过控制管线上的切断阀，将不需要的吸收塔的进料和出料管线切断，使其相对独立于整个流程。优选所述的方法的操作采用集散式控制系统进行控制，采用控制室遥控的方式对所述管线中的切断阀进行控制，将所述的方法在一头一线，一头两线和一头三线的不同操作模式间切换。
本发明的一个具体实施方案，是在一个工序内同时实现净化羰基原料气、净化氨合成原料气和净化羰基合成原料气；而再生系统的CO2产品塔T2、H2S浓缩塔T3、热再生塔T4和甲醇/水分离塔T5等则均是单系列设置；具体包括以下步骤a)将原料气引入净化吸收工序，在所述的净化吸收工序分别设置净化羰基原料气的吸收塔T1A、净化氨合成原料气的吸收塔T1B、既可净化氨合成原料气又可净化羰基合成原料气的吸收塔T1C；其中所述的原料气包括羰基原料气a、氨合成原料气b、羰基合成原料气c；b)将所述的原料气冷却后，分别引入相应的吸收塔T1下部脱硫段，将低温贫甲醇d1引入吸收塔T1上部脱碳段；优选地，在所述的吸收塔T1A/B/C的进气管路上分别设置相应的冷却进料气体的氨冷器E1A/B/C，原料气(a，b，c)经氨冷器冷却后进入吸收塔。
c)将从吸收塔T1塔顶引出的净化气送入下游工序；d)在吸收塔T1塔釜得到的含硫富甲醇e的予冷系统中设置氨冷器E2，将其经氨冷器冷却后分成两股，一股含硫富甲醇e1进入CO2产品塔T2上段的下部；另一股含硫富甲醇e2进入H2S浓缩塔T3上段，并在此解吸；
e)从吸收塔T1B/C脱碳段底部引出的无硫甲醇f分成两股，将一股无硫甲醇f1经降温后进入吸收塔脱硫段，一股无硫甲醇f2引入CO2产品塔T2顶部解吸；解吸后的无硫甲醇f3被抽出，其中一部分无硫甲醇f31返回CO2产品塔T2，用于洗下塔T2上升气流中的硫化物，另一部分无硫甲醇f32引入H2S浓缩塔T3顶部用于吸收上升气流中的硫化物；从CO2产品塔T2塔顶得到无硫的CO2产品p；将从CO2产品塔T2塔釜得到的含硫甲醇g引入H2S浓缩塔T3下段升气板的下部；f)在H2S浓缩塔T3下段升气板的下部引入氮气，用氮气气提使CO2解吸；将从H2S浓缩塔T3塔顶得到的尾气，经与吸收塔T1B/C脱碳段底部引出的无硫甲醇f1进行热交换，回收冷量后排空；将从H2S浓缩塔T3塔釜得到的含硫富甲醇h加热后送入热再生塔T4的上段；g)将从热再生塔T4塔顶得到的包括H2S、COS、CO2和甲醇蒸气的气流i引出；将从热再生塔T4塔釜得到的贫甲醇d分为两股，一股经冷却后进入吸收塔T1上部作为低温贫甲醇洗液d1，一股经加压换热后送入甲醇/水分离塔T5上部，作为回流液d2；h)回流液d2和来自进料气体甲醇/水分离罐的含水甲醇1在甲醇/水分离塔T5中经精馏分离，塔顶得到甲醇蒸气k，引入热再生塔T4中部；塔釜得到水r送出界区。
如果今后新设计的工厂不需要产品CO2，且所处理的原料气中不含硫和对净化后的气体中CO2含量要求较低(如允许在3～5％时)的条件下，不仅可以取消本发明的方法中的CO2产品塔T2，还可取消流程中的热再生塔T4即为“三塔流程”。本发明的三塔流程的具体实施方案，可包括以下步骤a)将不含硫的原料气引入净化吸收工序，在所述的净化吸收工序分别设置净化羰基原料气的吸收塔T1A、净化氨合成原料气的吸收塔T1B、既可净化氨合成原料气又可净化羰基合成原料气的吸收塔T1C；其中所述的原料气包括羰基原料气a、氨合成原料气b、羰基合成原料气c；b)所述的原料气冷却后，分别引入相应的吸收塔T1下部脱硫段，将低温贫甲醇d1引入吸收塔T1上部脱碳段；c)将从吸收塔T1塔顶引出的净化气m，o送入下游工序；d)在吸收塔T1塔釜得到的富甲醇e的予冷系统中设置氨冷器E2，将其经氨冷器冷却后，送入H2S浓缩塔T3上段，并在此解吸；e)从吸收塔T1B/C脱碳段底部引出的无硫甲醇f分成两股，将一股无硫甲醇f1经降温后进入吸收塔脱硫段，一股无硫甲醇f2引入H2S浓缩塔T3顶部；f)在H2S浓缩塔T3下段升气板的下部引入氮气，用氮气气提使CO2解吸；将从H2S浓缩塔T3塔顶得到的尾气，经与吸收塔T1B/C脱碳段底部引出的无硫甲醇f1进行热交换，回收冷量后排空；将从H2S浓缩塔T3塔釜得到的含硫富甲醇h分为两股，一股经冷却后进入吸收塔T1上部作为低温贫甲醇洗液d1，一股经加压换热后送入甲醇/水分离塔T5上部，作为回流液d2；g)回流液d2和来自进料气体甲醇/水分离罐的含水甲醇1在甲醇/水分离塔T5中经精馏分离，塔顶得到甲醇蒸气k，冷却后引入H2S浓缩塔T3；塔釜得到水送出界区。
当需要净化生产更多(超过三个)产品的合成气时，可通过设置更多的吸收塔，再对吸收塔及再生系统各塔的处理量进行合理的匹配，就可以应用本发明的方法了。
本发明与现有技术相比具有以下突出的优点1.本发明的方法，提高了操作的灵活性，节约了投资。本发明设置三台吸收塔，包括用于净化羰基原料气的吸收塔T1A，用于净化氨合成原料气的吸收塔T1B，既可用于净化氨合成原料气，又可用于净化羰基合成原料气的吸收塔T1C，而甲醇溶液的再生系统则是一套；实现了在一个工序内既可同时净化羰基原料气、净化氨合成原料气和净化羰基合成原料气(简称一头三线)；又可同时实现净化任意的两种(简称一头两线)或净化任意一种气体(简称一头一线)。使用本发明的方法，在生产不同的下游产品时，只需设置一套低温甲醇净化装置，不须设置三套；若某种产品停产，则将该相应的吸收塔从装置中切除即可，从而避免了现有技术传统流程中与之配套的低温甲醇洗工序也需停产的情况发生。
2.本发明的方法，解决了进料气体温度过低，进料气体中CO2的液化的弊病。本发明的方法适当地提高了吸收塔T1的进料气体的温度，以使其接近、但要略高于CO2的露点温度。在现有的工厂生产中，进料温度很低且在露点温度以下，造成进料气体中CO2的液化，使其在进料气体分离器中与冷凝的甲醇、水一起被分离，造成甲醇/水系统操作的紊乱。本发明提高了进料气体的温度，并把现有技术中只用来冷却进料气体的尾气之冷量部分的用于冷却到吸收塔T1脱硫段的无硫甲醇，从而解决了此弊病。
3.本发明的方法，为匹配净化羰基合成原料气的生产工况，在吸收塔T1塔釜部引出的含硫甲醇的予冷系统中增加一台氨冷器E2，达到了两个目的一是在净化羰基合成原料气时仅靠内部的换冷，其冷量己不足，必须靠外部的氨冷补充冷量系属工艺上的需要；二是增加此氨冷器后可缩短系统开车的时间。
4.本发明的方法设置了冷却进料气体的氨冷器E1A/B/C，从而减少了在频繁的开停车时，进料气因达不到预期的冷却温度，导致更多的水分带入系统。
图1为本发明的方法的流程示意图。
图2为本发明的“一头三线”的方法的流程示意图。
图3为本发明的“四塔流程”的示意图。
图4为本发明的“三塔流程”的示意图。
下面，结合图1所示，对本发明的方法说明如下羰基原料气a经氨冷器E1A后，进入吸收塔T1A下部脱硫段，氨合成原料气及羰基合成原料气(b，c)经氨冷器E1B/C后，进入吸收塔T1B/C下部脱硫段。
原料气中H2S和COS在CO2吸收塔T1脱硫段被吸收，出脱硫段的气体中H2S+COS小于0.1ppm，气体导入吸收塔T1上部脱碳段。脱硫段的洗液是来自于脱碳段吸收CO2后的无硫甲醇f，将从脱碳段引出的无硫甲醇f分成两股，其中一股无硫甲醇f1经降温后进入脱硫段，其中吸收塔T1B/C的无硫富甲醇f1经脱硫甲醇泵及脱硫甲醇冷却器降温后进入脱硫段；吸收塔T1A的全部脱碳段排出甲醇皆经氨冷器E3降温后进入脱硫段。经过脱硫段吸收H2S和COS后成为含硫富甲醇e，从脱硫段底部即吸收塔塔釜引出，含硫富甲醇e经冷却降温，减压后送入再生工序相应的塔进行处理。
吸收塔T1中，经脱硫后的原料气进入脱碳段，原料气中的CO2全部或部分在脱碳段中被来自CO2吸收塔塔顶的低温贫甲醇d1吸收，塔顶引出的净化气中CO2含量分别满足羰基气，氨合成气和羰基合成气的要求。从吸收塔T1B/C脱碳段底排出的无硫甲醇f2经冷却后，进入CO2产品塔T2。
从吸收塔T1得到的脱硫脱碳后的净化气m，n，o分别送下游工序。
无硫甲醇f2继续减压并在CO2产品塔T2顶部解吸，产生的解吸气体作为产品CO2气的一部分。解吸后的无硫甲醇f3分为两部分，一部分无硫甲醇f31用于洗下CO2产品塔T2上升气流中的硫化物而得到无硫的CO2产品，另一部分无硫甲醇f32用于洗下H2S浓缩塔T3上升气流中的硫化物而使尾气中含硫低于25mg/Nm3。
含硫富甲醇e按比例分成两股，一股e1经减压进入CO2产品塔T2上段的下部。由CO2产品塔T2下段升气板进入塔T2上段的脱吸气与含硫富甲醇解吸出的气体相混合，用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CO2混合，一起离开CO2产品塔T2的顶部，即为CO2产品p。产品CO2回收冷量后送出界区。另一股e2减压后进入H2S浓缩塔T3上段，并在此解吸，两股含硫甲醇的流量比可根据CO2产品的产率进行调节。
在H2S浓缩塔T3下段，用氮气气提使CO2解吸，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浓缩塔T3上段，与进到升气板上部的甲醇中解吸出的CO2气体混合，经用塔顶流下的无硫甲醇脱硫后离开H2S浓缩塔T3的顶部，即为尾气。尾气经回收冷量后排至大气。
由H2S浓缩塔T3下段来的釜液加压、加热后，进入热再生塔T4，釜液中所溶的H2S、COS、CO2亦全部被解吸出来。热再生塔再沸器中产生的甲醇蒸气和来自甲醇/水分离塔T5的甲醇蒸气除加热富甲醇外还提供H2S、COS、CO2自富甲醇中解吸所需的热量，多余的甲醇蒸气一并上升到塔顶。
热再生塔T4顶部，含H2S、COS、CO2和甲醇蒸气的排出气体，经冷却后，离开本工序去硫回收工序制得固体硫磺，但在开车阶段、操作不正常时或当进料气(指进入本工序的原料气)中含硫低时，为确保送硫回收工序的气体中H2S浓度满足要求，则将气相中的一部分送H2S浓缩塔下部，另一部分经冷交换器回收冷量后，去硫回收工序。当系统超压时，部分气体可导入火炬系统。
热再生塔T4釜液(热再生后的甲醇)即贫甲醇d，分为两股，一股d2经加压、换热后送入甲醇/水分离塔T5；另一股d1经冷却后进入CO2吸收塔T1上部，作为贫甲醇洗液。
来自进料气体甲醇/水分离罐的含水甲醇1和来自热再生塔T4塔釜并作为甲醇/水分离塔T5回流液的贫甲醇d2在甲醇/水分离塔T5中，由塔底再沸器提供热源，甲醇和水经精馏分离。甲醇蒸气离开甲醇/水分离塔T5顶部进入热再生塔T4。塔釜中的水送出界区。
具体实施例方式
实施例1将本发明的方法应用于年产30万吨合成氨的工厂，通过集散式控制系统进行控制，采用控制室遥控的方式对净化吸收工序在一头三线，一头两线和一头一线的生产模式间切换。“一头两线”的具体过程如下首先，将羰基原料气a(含CO约48％，H2约32％，CO2约17％，及少量H2S和COS)，冷却至约-25℃，引入净化羰基原料气的吸收塔T1A下部脱硫段。打开设置在吸收塔T1B和T1C的进气管路和塔顶引出净化气管路的连接管线上的切断阀F1和F2，及其他相关切断阀，将氨合成原料气b(含H2约54％，CO2约43％，少量CO，H2S和COS)，冷却至约-13℃，引入净化氨合成原料气的吸收塔T1B和既可净化氨合成原料气又可净化羰基合成原料气的吸收塔T1C下部脱硫段；将吸收塔T1C的引出物流的管线上的切断阀关闭；所述的吸收塔T1A为规整填料塔，塔径Φ1200mm，塔体材料选用1Cr18Ni9Ti不锈钢，处理能力满足最大处理16000Nm3/h羰基原料气，最小处理8000Nm3/h羰基原料气的气量；吸收塔T1B和T1C为浮阀板式塔，塔径Φ1800/2200mm，塔体材料选用3.5Ni低温碳钢，处理能力满足最大660t/d合成氨，最小340t/d合成氨要求气量；将热再生塔T4塔釜得到的贫甲醇经一系列换热器冷却后，得到低温贫甲醇d1引入吸收塔T1上部脱碳段；吸收塔T1A塔顶引出的羰基气m和T1B塔顶引出的氨合成气n送入下游工序；然后，将从吸收塔T1塔釜得到的含硫富甲醇e送入CO2产品塔T2、H2S浓缩塔T3，再经过热再生塔T4和甲醇/水分离塔T5进行甲醇的再生。其中CO2产品塔T2为板式塔，塔径Φ2050mm，塔体材料选用3.5Ni低温碳钢，处理能力满足1000t/d合成氨要求气量；H2S浓缩塔T3为板式塔，塔径Φ3100mm，塔体材料选用3.5Ni低温碳钢，处理能力满足1000t/d合成氨要求气量；热再生塔T4为板式塔，塔径Φ3400/2400mm，塔体材料选用碳钢，处理能力满足1000t/d合成氨要求气量；甲醇/水分离塔(T5)为板式塔，塔径Φ1000mm，塔体材料选用碳钢，处理能力满足1000t/d合成氨要求气量。
权利要求
1.一种低温甲醇净化羰基气体的方法，包括以下步骤a)将原料气引入净化吸收工序，在所述的净化吸收工序分别设置净化羰基原料气的吸收塔(T1A)、净化氨合成原料气的吸收塔(T1B)、既可净化氨合成原料气又可净化羰基合成原料气的吸收塔(T1C)；在各吸收塔(T1)的进料和引出物流的管线上设置切断阀；依下游生产产品的不同，控制切断阀的开或关，实现同时净化三种原料气、净化任意的两种或净化任意一种原料气，简称一头三线、一头二线或一头一线；其中所述的原料气包括羰基原料气(a)、氨合成原料气(b)、羰基合成原料气(c)；b)将所述的原料气冷却后，分别引入相应的吸收塔(T1)下部脱硫段，将低温贫甲醇(d1)引入吸收塔(T1)上部脱碳段；c)将从吸收塔(T1)塔顶引出的净化气(m，n，o)送入下游工序；d)将从吸收塔(T1)塔釜得到的含硫富甲醇(e)送入再生工序；所述的再生工序包括CO2产品塔(T2)、H2S浓缩塔(T3)、热再生塔(T4)和甲醇/水分离塔(T5)。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于将吸收塔(T1B)和吸收塔(T1C)的进气管路连接，并在连接管线上设置切断阀(F1)；将吸收塔(T1B、T1C)塔顶引出净化气的管路连接，并在连接管线上设置切断阀(F2)。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于在吸收塔(T1A，T1B，T1C)的进气管路上分别设置相应的冷却进料气体的氨冷器(E1A/B/C)，原料气(a，b，c)经氨冷器冷却后进入吸收塔。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于将所述的吸收塔(T1)的进料气体的温度控制为接近、但略高于CO2的露点温度。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述的净化羰基原料气的吸收塔(T1A)为规整填料塔，净化氨合成原料气的吸收塔(T1B)、既可净化氨合成原料气又可净化羰基合成原料气的吸收塔(T1C)为板式塔。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述的步骤d)包括以下步骤a)将由吸收塔(T1)塔釜得到的含硫富甲醇(e)分成两股，一股含硫富甲醇(e1)进入CO2产品塔(T2)上段的下部；另一股含硫富甲醇(e2)进入H2S浓缩塔(T3)上段，并在此解吸；b)从吸收塔(T1B，T1C)脱碳段底部引出的无硫甲醇(f)分成两股，将一股无硫甲醇(f1)经降温后送入吸收塔脱硫段，一股无硫甲醇(f2)引入CO2产品塔(T2)顶部解吸；解吸后的无硫甲醇(f3)抽出，其中一部分无硫甲醇(f31)返回CO2产品塔(T2)，用于洗下塔(T2)上升气流中的硫化物，另一部分无硫甲醇(f32)引入H2S浓缩塔(T3)顶部用于吸收上升气流中的硫化物；从CO2产品塔(T2)塔顶得到无硫的CO2产品(p)；将从CO2产品塔(T2)塔釜得到的含硫甲醇(g)引入H2S浓缩塔(T3)下段升气板的下部；c)在H2S浓缩塔(T3)下段升气板的下部引入氮气，用氮气气提使CO2解吸；将从H2S浓缩塔(T3)塔顶得到的尾气，经冷量回收后排空；将从H2S浓缩塔(T3)塔釜得到的含硫富甲醇(h)加热后送入热再生塔(T4)的上段；d)将从热再生塔(T4)塔顶得到的包括H2S、COS、CO2和甲醇蒸气的气流(i)引出；将从热再生塔(T4)塔釜得到的贫甲醇(d)分为两股，一股经冷却后进入吸收塔(T1)上部作为低温贫甲醇洗液(d1)，一股经加压换热后送入甲醇/水分离塔(T5)上部，作为回流液(d2)；e)回流液(d2)和来自进料气体甲醇/水分离罐的含水甲醇(l)在甲醇/水分离塔(T5)中经精馏分离，塔顶得到甲醇蒸气(k)，引入热再生塔(T4)中部；塔釜得到水(r)送出界区。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于在所述的步骤(a)中，从吸收塔(T1)塔釜引出的含硫富甲醇(e)的予冷系统中设置氨冷器(E2)。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于在所述的步骤(c)中，H2S浓缩塔(T3)塔顶得到的尾气经与吸收塔(T1B，T1C)脱碳段底部引出的无硫甲醇(f1)进行热交换，回收冷量后排空。
9.如权利要求6所述的方法，其特征在于在所述的再生工序中的CO2产品塔(T2)、H2S浓缩塔(T3)的进料和引出物料管路上设置切断阀。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述的方法的操作采用集散式控制系统进行控制，采用控制室遥控的方式对所述管线中的切断阀进行控制，将所述的方法在一头一线，一头两线和一头三线的不同操作模式间切换。
11.一种低温甲醇净化羰基气体的方法，包括以下步骤a)将原料气引入净化吸收工序，在所述的净化吸收工序分别设置净化羰基原料气的吸收塔(T1A)、净化氨合成原料气的吸收塔(T1B)、既可净化氨合成原料气又可净化羰基合成原料气的吸收塔(T1C)；其中所述的原料气包括羰基原料气(a)、氨合成原料气(b)、羰基合成原料气(c)；b)将所述的原料气冷却后，分别引入相应的吸收塔(T1)下部脱硫段，将低温贫甲醇(d1)引入吸收塔(T1)上部脱碳段；c)将从吸收塔(T1)塔顶引出的净化气(m，n，o)送入下游工序；d)在吸收塔(T1)塔釜得到的含硫富甲醇(e)的予冷系统中设置氨冷器(E2)，将其经氨冷器冷却后分成两股，一股含硫富甲醇(e1)进入CO2产品塔(T2)上段的下部；另一股含硫富甲醇(e2)进入H2S浓缩塔(T3)上段，并在此解吸；e)从吸收塔(T1B，T1C)脱碳段底部引出的无硫甲醇(f)分成两股，将一股无硫甲醇(f1)经降温后进入吸收塔脱硫段，一股无硫甲醇(f2)引入CO2产品塔(T2)顶部解吸；解吸后的无硫甲醇(f3)抽出，其中一部分无硫甲醇(f31)返回CO2产品塔(T2)，用于洗下塔(T2)上升气流中的硫化物，另一部分无硫甲醇(f32)引入H2S浓缩塔(T3)顶部用于吸收上升气流中的硫化物；从CO2产品塔(T2)塔顶得到无硫的CO2产品(p)；将从CO2产品塔(T2)塔釜得到的含硫甲醇(g)引入H2S浓缩塔(T3)下段升气板的下部；f)在H2S浓缩塔(T3)下段升气板的下部引入氮气，用氮气气提使CO2解吸；将从H2S浓缩塔(T3)塔顶得到的尾气，与吸收塔(T1B，T1C)脱碳段底部引出的无硫甲醇(f1)进行热交换，回收冷量后排空；将从H2S浓缩塔(T3)塔釜得到的含硫富甲醇(h)加热后送入热再生塔(T4)的上段；g)将从热再生塔(T4)塔顶得到的包括H2S、COS、CO2和甲醇蒸气的气流(i)引出；将从热再生塔(T4)塔釜得到的贫甲醇(d)分为两股，一股经冷却后进入吸收塔(T1)上部作为低温贫甲醇洗液(d1)，一股经加压换热后送入甲醇/水分离塔(T5)上部，作为回流液(d2)；h)回流液(d2)和来自进料气体甲醇/水分离罐的含水甲醇(l)在甲醇/水分离塔(T5)中经精馏分离，塔顶得到甲醇蒸气(k)，引入热再生塔(T4)中部；塔釜得到水(r)送出界区。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于在所述的吸收塔(T1A，T1B，T1C)的进气管路上分别设置相应的冷却进料气体的氨冷器(E1A/B/C)，原料气(a，b，c)经氨冷器冷却后进入吸收塔。
13.一种低温甲醇净化羰基气体的方法，包括以下步骤a)将不含硫的原料气引入净化吸收工序，在所述的净化吸收工序分别设置净化羰基原料气的吸收塔(T1A)、净化氨合成原料气的吸收塔(T1B)、既可净化氨合成原料气又可净化羰基合成原料气的吸收塔(T1C)；其中所述的原料气包括羰基原料气(a)、氨合成原料气(b)、羰基合成原料气(c)；b)将所述的原料气冷却后，分别引入相应的吸收塔(T1)下部脱硫段，将低温贫甲醇(d1)引入吸收塔(T1)上部脱碳段；c)将从吸收塔(T1)塔顶引出的净化气(m，o)送入下游工序；d)在吸收塔(T1)塔釜得到的富甲醇(e)的予冷系统中设置氨冷器(E2)，将其经氨冷器冷却后，送入H2S浓缩塔(T3)上段，并在此解吸；e)从吸收塔(T1B，T1C)脱碳段底部引出的无硫甲醇(f)分成两股，将一股无硫甲醇(f1)经降温后进入吸收塔脱硫段，一股无硫甲醇(f2)引入H2S浓缩塔(T3)顶部；f)在H2S浓缩塔(T3)下段升气板的下部引入氮气，用氮气气提使CO2解吸；将从H2S浓缩塔(T3)塔顶得到的尾气，经与吸收塔(T1B，T1C)脱碳段底部引出的无硫甲醇(f1)进行热交换，回收冷量后排空；将从H2S浓缩塔(T3)塔釜得到的含硫富甲醇(h)分为两股，一股经冷却后进入吸收塔(T1)上部作为低温贫甲醇洗液(d1)，一股经加压换热后送入甲醇/水分离塔(T5)上部，作为回流液(d2)；g)回流液(d2)和来自进料气体甲醇/水分离罐的含水甲醇(l)在甲醇/水分离塔(T5)中经精馏分离，塔顶得到甲醇蒸气(k)，冷却后引入H2S浓缩塔(T3)；塔釜得到水送出界区。
全文摘要
本发明提供了一种低温甲醇净化羰基气体的方法。该方法包括将原料气分别引入净化羰基原料气的吸收塔T1A、净化氨合成原料气的吸收塔T1B、既可净化氨合成原料气又可净化羰基合成原料气的吸收塔T1C；在各吸收塔T1的进料和引出物流的管线上设置切断阀；将吸收塔塔釜得到的含硫富甲醇送入再生工序进行甲醇的再生。该方法可依下游生产产品的不同，控制切断阀的开或关，在一个工序内既可同时净化羰基原料气、净化氨合成原料气和净化羰基合成原料气，又可同时实现净化任意的两种或净化任意一种原料气。该方法极大地提高了操作的灵活性，提高了装置的利用率，并节约了投资，推广应用前景广阔。
文档编号C01B3/52GK1872392SQ20051007335
公开日2006年12月6日 申请日期2005年6月2日 优先权日2005年6月2日
发明者薛天祥, 林珩, 万克西, 李海静, 胡健 申请人:中国寰球工程公司