一种煤化工变换冷凝液汽提粗氨气的脱碳、脱硫方法与流程

文档序号：11819483阅读：600来源：国知局

本发明属于煤化工、新能源化工、石油化工等化工领域的废气、废水处理环节，具体涉及煤化工变换冷凝液汽提净化过程中，从汽提塔侧线抽出的含氨蒸汽经多级分凝冷却净化后，形成的含少量二氧化碳、硫化氢的粗氨气(简称汽提粗氨气)的脱碳、脱硫方法。

背景技术：

煤化工、甲醇、乙醚、二甲醚等新兴能源和化工企业在煤气化和气化气的冷却和洗涤过程中，由于温度下降，压力较高，会有大量氨气、二氧化碳和少量的硫化氢、一氧化碳、氢气等冷凝并溶解到冷凝液中，形成富含氨气、二氧化碳的变换气冷凝液。该变换冷凝液属高氨氮废水，无法直接外排，企业采取本人的专利技术(专利号ZL201410715531.9)处理后，汽提塔净化出的的合格液中，氨氮浓度只有10-50mg/L，二氧化碳浓度5-40mg/L,硫化氢浓度0.01-2mg/L，直接返回了气化系统回用；汽提塔顶排出来的酸性气中，实际氨气含量低于1％、硫化氢低于4％、一氧化碳低于3％、氢气低于3％、水分低于3％(以上五项均为质量百分比)，其余为二氧化碳，企业引入硫回收系统进一步回收硫后排放，也有企业直接引入火炬系统燃烧后排放；汽提塔侧线抽出的含氨水蒸气经多级分凝净化，成为含少量二氧化碳、水分和硫化氢的粗氨气，其中二氧化碳质量浓度1-3.5％、水分质量浓度0.5-3％，硫化氢质量浓度0.02-0.1％，该粗氨气经高位吸氨器循环吸收后，制取了质量浓度15％-30％的氨水，企业直接用于锅炉烟气脱硝和脱硫系统，从而使变换冷凝液获得完全回收和综合利用。由于部分企业脱硝、脱硫过程中未能将生产出来的氨水全部消化利用，剩余部分必须向市场销售，这就要求生产出来的氨水除达到企业锅炉烟气脱硝、脱硫使用要求外，还必须达到国标销售标准。而如果将原来生产出来的氨水直接在液相净化，很难达到国家标准，因此需要对生产氨水前的粗氨气(即进高位吸氨器前的粗氨气，即汽提粗氨气)进一步脱碳、脱硫。为此，积极探索新的处理方法和处理装置，在满足国家环保标准的前提下，对粗氨气进行深度净化，制取符合国家标准并可用于市场销售的高纯氨水，实现资源综合利用的目标，成为上述企业和科研机构重要和急切的任务。

因此，煤化工企业和甲醇、烯烃、二甲醚等新兴能源企业，急需一种方法能将变换冷凝液汽提粗氨气深度净化，实现资源综合利用；同时投资相对适中，并尽可能实现运行正收益。只有这样，才能保障煤化工产业的长期健康发展。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种煤化工变换冷凝液汽提粗氨气的脱碳、脱硫方法，使净化后的汽提粗氨气制取的氨水和液氨完全能达到企业回用要求和国标销售标准，并将脱除的二氧化碳、硫化氢重新回收，实现资源综合利用，从而变废为宝，最终提高生产质量，提升社会和经济效益。

为实现上述目的，本发明采用的方案是：

一种煤化工变换冷凝液汽提粗氨气的脱碳、脱硫方法,包括以下步骤：

A、变换冷凝液汽提塔(10)侧线抽出并经多级分凝器冷却净化后的汽提粗氨气，其中二氧化碳质量浓度1-3.5％、水分质量浓度0.5-3％，硫化氢质量浓度0.02-0.1％，氨气质量浓度93.4-98.48％，利用绝对压力0.15-0.4Mpa余压从粗氨气一级精制塔(1)下段进塔，自下而上流动；

B、来自成品氨水储罐(2)浓度15-50％的成品氨水由成品氨水进料泵(3)按粗氨气中二氧化碳含量的20-36倍定量打入洗涤循环泵(4)泵前循环管(5)中；同时来自企业冰机制冷系统的液氨靠绝对压力0.25-1Mpa余压按粗氨气中二氧化碳含量的0-16倍引入洗涤循环泵(4)泵前循环管(5)中；成品氨水和液氨在循环管(5)中混合后，经洗涤循环泵(4)打入冷却器(6)管程，来自企业冰机制冷系统的液氨在冷却器(6)壳程降压蒸发吸热，将氨水和液氨混合液降温至-15-0℃，混合液靠洗涤循环泵(4)出口余压从一级精制塔(1)上部进入，自上而下通过塔内填料层流动，对自下而上流动的粗氨气进行洗涤吸收，粗氨气中的二氧化碳、硫化氢被浓氨水溶液吸收，水分也进一步冷凝下来，粗氨气获得净化；

C、一级精制塔(1)中的混合液吸收二氧化碳和硫化氢后，形成氨基甲酸铵和硫化铵混合溶液(简称脱硫循环液)，经洗涤循环泵(4)从塔内打出，在循环管(5)中补充成品氨水和液氨，并通过冷却器(6)降温后，重新进入一级精制塔(1)，对粗氨气中的二氧化碳、硫化氢进行循环吸收；当脱硫循环液中的氨基甲酸铵达到饱和时，经循环管(5)中补充的成品氨水和液氨，经循环液回流泵(7)打入分凝液缓存罐(18)，与汽提塔(10)的分凝液混合后，经增压泵(8)打入汽提塔脱气罐(9)，并进入汽提塔(10)重新汽提，脱硫循环液中的氨基甲酸铵、硫化铵高温分解为氨气、二氧化碳、硫化氢，其中二氧化碳、硫化氢从汽提塔顶部排出，与汽提塔原来的酸性气一起进入硫回收或火炬系统，氨气则从汽提塔(10)侧线抽出，经多级分凝器冷却净化后重新进入一级精制塔(1)脱碳、脱硫；

D、粗氨气经一级精制塔(1)循环洗涤净化后，其中的二氧化碳质量浓度为30-1000ppm，硫化氢质量浓度50-200ppm,水分质量浓度50-3000ppm；靠余压进入氨液分离器(11)，进一步脱除粗氨气中夹带的水分及其溶解的二氧化碳、硫化氢、氨气后，靠余压进入二级精制塔(12)；脱除的氨液自流进入一级精制塔(1)底部循环管；

E、在二级精制塔(12)内，粗氨气自下而上流过装有脱硫剂的填料层，其中的硫化氢被脱硫剂吸附，进一步脱除至二氧化碳质量浓度为0.5-5ppm、水分含量则不变；然后进入氨气过滤器(13)，将二级精制塔(12)中可能夹带的固体颗粒物过滤脱除，氨气质量浓度提升到99.6％-99.99％，二氧化碳质量浓度下降到0.003-0.1％，硫化氢质量浓度下降到0.00005-0.0005％，水分质量浓度下降到0.005-0.3％，粗氨气成为精制氨气；

F、从过滤器(13)引出的精制氨气，依据上述步骤B中打入循环管(5)中成品氨水量和液氨量计算得出的氨气质量，靠余压引入企业的冰机制冷系统，经氨气压缩机压缩成液氨，补充冰机制冷系统和本系统的液氨消耗；剩余部分靠余压从企业的高位吸氨器(14)下部侧线进入；中间氨水罐(15)中的中间氨水循环液由中间氨水循环泵(16)打入高位吸氨器(14)上部，自上而下喷淋，对自下而上流动的精制氨气进行吸收，随后流入冷却器(17)管程，循环冷却水或从企业冰机制冷系统引来的液氨从冷却器(17)壳程进入，将中间氨水循环液降温至-15—35℃，流入中间氨水罐(15)，然后中间氨水循环液经泵(16)重新打入高位吸氨器(14)，对自下而上流动的精制氨气进行循环吸收；经循环吸收，当氨水浓度达到15-50％(质量浓度，下同)时，通过成品氨水进料泵(19)打入成品氨水储罐(2)，成为15-50％浓度的成品氨水；同时脱盐水或低温蒸汽冷凝水靠绝对压力0.4Mpa余压引入中间氨水罐，补充生产成品氨水的水分消耗，其质量为进入高位吸氨器(14)中氨气质量的17.65-100％。

一种煤化工变换冷凝液汽提粗氨气的脱碳、脱硫方法，包含以下步骤：

A、变换冷凝液汽提塔(10)侧线抽出并经多级分凝器冷却净化后的汽提粗氨气，其中二氧化碳质量浓度1-3.5％、水分质量浓度0.5-3％，硫化氢质量浓度0.02-0.1％，氨气质量浓度93.4-98.48％，利用绝对压力0.15-0.4Mpa余压，从粗氨气一级精制塔(1)下段进塔，自下而上流动；

B、来自成品氨水储罐(2)浓度45-60％的成品浓氨水由成品氨水进料泵(3)按粗氨气中二氧化碳含量的50-60倍定量打入洗涤循环泵(4)泵前循环管(5)中，再由洗涤循环泵(4)打入冷却器(6)管程，来自企业冰机制冷系统的液氨或二甲醚在冷却器(6)壳程降压蒸发吸热，将成品氨水降温至-15—-5℃，低温成品氨水洗涤循环泵(4)出口余压从一级精制塔(1)上部进入，自上而下通过塔内填料层流动，对自下而上流动的粗氨气进行洗涤吸收，粗氨气中的二氧化碳、硫化氢被浓氨水吸收，水分也进一步冷凝下来，粗氨气获得净化；

C、一级精制塔(1)中的循环液吸收二氧化碳和硫化氢后，形成氨基甲酸铵、碳铵和硫化铵混合溶液(简称脱硫循环液)，经洗涤循环泵(4)从塔内打出，在循环管(5)中补充成品氨水，并通过冷却器(6)降温后，重新进入一级精制塔(1)，对粗氨气中的二氧化碳、硫化氢进行循环吸收；当脱硫循环液中的氨基甲酸铵达到饱和时，经循环液回流泵(7)打入分凝液缓存罐(18)，与汽提塔(10)的分凝液混合后，经增压泵(8)打入汽提塔脱气罐(9)，并进入汽提塔(10)重新汽提，其中的氨基甲酸铵、硫化铵高温分解为氨气、二氧化碳、硫化氢；二氧化碳、硫化氢从汽提塔(10)顶部排出，与汽提塔原来的酸性气一起进入硫回收或火炬系统，氨气则从汽提塔(10)侧线抽出，经多级分凝器冷却净化后重新进入一级精制塔(1)脱碳、脱硫；

D、粗氨气经一级精制塔(1)循环洗涤净化后，其中的二氧化碳质量浓度为30-1000ppm，硫化氢质量浓度50-200ppm,水分质量浓度50-3000ppm；靠余压进入氨液分液器(11)，进一步脱除粗氨气中夹带的水分及其溶解的二氧化碳、硫化氢、氨气后，靠余压进入二级精制塔(12)；脱除的氨液自流进入一级精制塔(1)底部循环管；

E、在二级精制塔(12)内，粗氨气自下而上流过装有脱硫剂的填料层，其中的硫化氢被脱硫剂吸附，进一步脱除至二氧化碳质量浓度0.5-5ppm、水分含量则不变；然后进入氨气过滤器(13)，将二级精制塔(12)中可能夹带的固体颗粒物过滤脱除，氨气质量浓度提升到99.6％-99.99％，二氧化碳质量浓度下降到0.003-0.1％，硫化氢质量浓度下降到0.00005-0.0005％，水分质量浓度下降到0.005-0.3％，粗氨气成为精制氨气；

F、从过滤器(13)引出的精制氨气，靠余压从企业的高位吸氨器(14)下部侧线进入；中间氨水罐(15)中的中间氨水循环液由中间氨水循环泵(16)打入高位吸氨器(14)上部，自上而下喷淋，对自下而上流动的精制氨气进行吸收，随后流入冷却器(17)管程，来自企业冰机制冷系统的液氨或二甲醚在冷却器(17)壳程降压蒸发吸热，将中间氨水循环液降温至-15—-5℃，流入中间氨水罐；然后中间氨水循环液经泵(16)重新打入高位吸氨器(14)，对自下而上流动的精制氨气进行循环吸收；当氨水浓度达到质量浓度45-60％时，通过成品氨水进料泵(18)打入成品氨水储罐(2)，成为质量浓度45-60％浓度的成品氨水；同时脱盐水或低温蒸汽冷凝水靠绝对压力0.4Mpa余压引入中间氨水罐，补充生产成品氨水的水分消耗，其质量为进入高位吸氨器(14)中氨气质量的81.82-150％。

本发明的主要特点在于：一是先采取浓氨水低温吸收洗涤的办法将粗氨气中的绝大部分二氧化碳和一部分硫化氢脱除掉，再采取脱硫剂吸附的方法深度脱除硫化氢，从而使粗氨气变为符合国家液氨标准的精制氨气，用其制取的氨水也能达到国家销售标准；二是充分利用了企业自身的现有成品氨水和液氨(或二甲醚)制冷系统，降低了液氨在系统中的循环率，降低了处理成本；三是利用本系统可生产氨水和液氨两种产品，并可依据市场情况变化，通过调整回到企业冰机制冷系统的氨气量，灵活调整氨水和液氨的产量配比，从而最大限度提升企业经济效益；四是由于氨水、液氨质量提升，市场价格提高一倍左右，一年左右即可收回本项目投资，并实现环保全面达标；五是该装置可用于类似粗氨气的脱碳、脱硫处理。

附图说明

图1为本发明实施例一实验装置结构示意图。

图2为本发明实施例二实验装置结构示意图。

具体实施方式

实施例一：

一种煤化工变换冷凝液汽提粗氨气的脱碳、脱硫方法,包括以下步骤：

实施例二：

一种煤化工变换冷凝液汽提粗氨气的脱碳、脱硫方法，包含以下步骤：

经过以上步骤A-F，粗氨气获得深度净化，生产的氨水质量浓度15-50％，液氨质量浓度99.6-99.99％，均到达国家国标销售标准，氨回收率95％以上。

本发明主要设备包括：

1、粗氨气一级精制系统：由一级精制塔1、氨液分离器11、循环泵4、16、回流泵7、冷却器6、气动调节阀等组成；

2、粗氨气二级精制系统：由二级精制塔12、氨气过滤器13等组成

3、精制回流液汽提系统：利用企业原有的汽提塔10、脱气罐9、三级分凝系统、等设备；

4、氨水制备系统：利用企业原有的高位吸氨器、氨水罐等设备；

5、液氨制备系统：利用企业原有的氨气压缩机、多级分凝器等设备；

6、电气、仪表控制系统：由电气系统、DCS控制系统和控制阀门、控制仪表等组成，并可与原变换冷凝液汽提系统的控制实现对接。

本发明装置中，利用企业自身的冰机制冷系统提供冷量，并产出液氨；利用原有的高位吸氨器生产高纯度成品氨水；脱除的二氧化碳、硫化氢最终实现达标排放；液氨循环率低于15％；系统本身无物料富集问题。

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技术研发人员：王文领;秦晓丽;屈剑;
技术所有人：王文领;
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