本发明涉及煤化工尾气处理领域，更进一步说，涉及一种无害化处理碎煤低温甲醇洗尾气的系统及方法。
背景技术：
煤制替代天然气由煤气化、粗煤气净化和甲烷化等工序组成构成。
低温甲醇洗工艺是二十世纪五十年代初德国林德公司和鲁奇公司联合开发的一种气体净化工艺。第一个低温甲醇洗装置由鲁奇公司于1954年应用在在南非萨索的合成燃料工厂，目前世界上有一百多套工业化装置运行，在我国也有十多套装置运行。低温甲醇洗工艺适合于处理含硫渣油部分氧化、煤气化生成的气体中co2和硫化物。该工艺为典型物理吸收法，以冷甲醇为吸收溶剂，利用甲醇在低温下对酸性气体溶解度极大的特性，脱除原料气中的酸性气体。由于甲醇的蒸汽压较高，所以低温甲醇洗工艺在低温(-30℃～-60℃)下操作。
对于碎煤加压气化低温甲醇洗技术来讲，由于气化所产粗合成气中含有较多烃类组分，需要设置预洗段将重烃、hcn等溶解度高的组分先用部分甲醇除去，并通过加水萃取再生的方法将溶解在甲醇中的重烃组分分离并送出界区。同时，因为部分c2、c3等轻烃组分进入吸收塔上部，被主洗甲醇吸收，在浓缩塔中被气提解析，进入co2驰放尾气中。该co2尾气中非甲烷总烃的排放浓度通常为0.3％～1.0％，远大于《大气污染物综合排放标准》(gb16297-1996)中规定的120mg/m3排放限值，直接排放大气，会造成严重的环境污染。如果送火炬燃烧，又因为热值太低，需要把天然气加入到该尾气中，以保持良好燃烧需要的热值，浪费了资源。
从尾气中分离回收c1、c2+的技术主要有深冷分离法、油吸收法、膜分离法、吸附分离法，以及联合工艺等。
吸附分离法是利用吸附剂对混合气体中各组分的吸附选择性不同，通过压力或温度改变来实现吸附与再生的一种分离方法，具有再生速度快、能耗低、操作简单、工艺成熟稳定等特点。
膜分离法是在一定压力下，利用混合气中各组分在膜中渗透速率的差异进行分离的。其优点是占地面积小、操作简单、能耗低。在回收乙烯、乙烷方面，还没有相关采用膜分离的工业装置。
油吸收法主要是利用吸收剂对混合气各组分溶解度的不同来实现分离。油吸收法已经在回收炼厂干气中乙烷、乙烯得到成功应用。油吸收法回收炼厂干气中h2、c2+的能耗要低于深冷分离法，工艺成熟，乙烯、乙烷收率较高，投资省，操作简单。
深冷分离技术在上世纪50年代就有发展，它是利用原料中各组分相对挥发度的差异，在低温下h2最先得到，然后用精馏法将其中的各类烃逐一分离。深冷分离可同时回收h2、甲烷、乙烯乙烷，技术成熟，回收率高，一般适用于处理大量干气的场合。其缺点是投资大、能耗高，不适合中小规模的干气回收。
中国专利cn102899096a公开了一种焦炉气脱碳的方法。该技术方案为将净化后的焦炉气，通过装填有固体混合吸附剂的变压吸附脱碳装置，co、co2和c2+作为强吸附组分被吸附并滞留于吸附塔中，n2、ch4和h2作为弱吸附组分从吸附塔中流出。其中没有将co2和c2+分离。
技术实现要素：
为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提出一种无害化处理碎煤低温甲醇洗尾气的系统。具体地说涉及一种无害化处理碎煤低温甲醇洗尾气的系统及方法。本发明的技术方案将碎煤低温甲醇洗尾气送入一级、二级变压吸附再生塔进行变压吸附，得到由未被吸附的组分组成的可排放大气的co2、n2气，得到由再生的被吸附组分组成的提浓的c1+馏分气体。
本发明目的之一的一种无害化处理碎煤低温甲醇洗尾气的系统，包括压缩单元、变压吸附再生单元、火炬单元；所述压缩单元包括一级压缩单元和二级压缩单元；所述变压吸附再生单元包括一级变压吸附塔和二级变压吸附塔；所述一级压缩单元的出口连接一级变压吸附塔的入口，一级变压吸附塔的吸附相出口连接二级压缩单元的入口，二级压缩单元的出口连接二级变压吸附塔的入口，二级变压吸附塔的吸附相出口连接火炬单元；所述碎煤低温甲醇洗尾气先进入一级压缩单元进行压缩，然后进入一级变压吸附塔进行变压吸附，未被吸附的co2、n2组分排放大气，再生的被吸附组分组成的提浓的碳一及其以上馏分气体进入二级压缩单元进行压缩，然后进入二级变压吸附塔进行变压吸附，未被吸附的co2、n2组分排放大气，再生的被吸附组分组成的提浓的碳一及其以上馏分气体进入火炬单元进行燃烧。
所述压缩单元还可包括三级压缩单元、所述变压吸附再生单元还可包括三级变压吸附塔；所述二级变压吸附塔的吸附相出口连接三级压缩单元的入口，三级压缩单元的出口连接三级变压吸附塔的入口，三级变压吸附塔的吸附相出口连接火炬单元；从二级变压吸附塔出来的再生的被吸附组分组成的提浓的碳一及其以上馏分气体，进入三级压缩单元进行压缩，然后进入三级变压吸附塔进行变压吸附，未被吸附的co2、n2组分排放大气，再生的被吸附组分组成的提浓的碳一及其以上馏分气体进入火炬单元进行燃烧。
本发明目的之二的一种无害化处理碎煤低温甲醇洗尾气的方法，包括以下步骤：所述碎煤低温甲醇洗尾气先进入一级压缩单元进行压缩，然后进入一级变压吸附塔进行变压吸附，未被吸附的co2、n2组分排放大气，再生的被吸附组分组成的提浓的碳一及其以上馏分气体进入二级压缩单元进行压缩，然后进入二级变压吸附塔进行变压吸附，未被吸附的co2、n2组分排放大气，再生的被吸附组分组成的提浓的碳一及其以上馏分气体进入火炬单元进行燃烧。
当含有三级压缩单元和三级变压吸附塔时，所述碎煤低温甲醇洗尾气先进入一级压缩单元进行压缩，然后进入一级变压吸附塔进行变压吸附，未被吸附的co2、n2组分排放大气，再生的被吸附组分组成的提浓的碳一及其以上馏分气体进入二级压缩单元进行压缩，然后进入二级变压吸附塔进行变压吸附，未被吸附的co2、n2组分排放大气，从二级变压吸附塔出来的再生的被吸附组分组成的提浓的碳一及其以上馏分气体，进入三级压缩单元进行压缩，然后进入三级变压吸附塔进行变压吸附，未被吸附的co2、n2组分排放大气，再生的被吸附组分组成的提浓的碳一及其以上馏分气体进入火炬单元进行燃烧。
其中，所述未被吸附的co2、n2组分中主要含co2、n2，碳二及其以上馏分的含量小于120mg/m3。所述一级压缩单元和二级压缩单元、三级压缩单元将气体的压力提升至0.7～1.3mpa。所述进入火炬单元进行燃烧的气体中碳一及其以上馏分含量大于15v％。所述一级变压吸附塔和二级变压吸附塔、三级变压吸附塔的变压吸附再生步骤在0.7～1.3mpa压力、25～45℃温度条件下进行。所述碎煤低温甲醇洗尾气中碳二及其以上组分的浓度为120mg/m3～26000mg/m3。
具体地，
所述方法包括以下步骤：
压缩步骤：提高碎煤低温甲醇洗尾气压力；
一级变压吸附再生步骤：将碎煤低温甲醇洗尾气送入一级变压吸附再生塔进行变压吸附，得到由未被吸附的组分组成的可排放大气的co2、n2气，得到由再生的被吸附组分组成的提浓的碳一及其以上馏分气体；其中，从变压吸附再生步骤得到的co2、n2气体中非甲烷烃的浓度低于120mg/m3，可以直接排放至大气；
二级变压吸附再生步骤：将一级变压吸附再生塔得到的提浓的c1+馏分气体送入二级变压吸附再生塔进行变压吸附，得到由未被吸附的组分组成的可排放大气的co2、n2气体，得到由再生的被吸附组分组成的进一步提浓的c1+馏分气体；
火炬燃烧步骤：提浓的c1+馏分气体燃烧。
本发明的优点是变压吸附塔非吸附相co2、n2气体中碳二及其以上组分含量很低，小于120mg/m3，从而达到国家排放大气的标准。同时通过二级变压吸附，二级变压吸附塔吸附相中碳一及其以上组分被提浓，大于15v％，这样送火炬时热值高，不需要添加燃料气就可以燃烧。
在装有吸附剂的变压吸附装置中，co2、n2作为弱吸附组分从吸附塔中流出，c2+作为强吸附组分被吸附并滞留于吸附塔中，从而将co2与c2+分离。
本发明公开了一种无害化处理碎煤低温甲醇洗尾气的方法，包括压缩、变压吸附再生、火炬燃烧步骤。本发明采用吸附分离法对碎煤低温甲醇洗尾气进行处理，在保证排放大气的二氧化碳尾气中非甲烷烃含量达到排放要求的同时，提浓了尾气中甲烷、碳二及以上馏分的含量，使其热值达到一定值，使其可以排火炬燃烧。
附图说明
图1是本发明的一种无害化处理碎煤低温甲醇洗尾气的方法的工艺流程示意图。其中，1为碎煤低温甲醇洗尾气；2为一级压缩单元；3为一级压缩后尾气；4为一级变压吸附塔；5为未被吸附的气体；6为一级变压吸附再生的被吸附组分组成的提浓的碳一及其以上馏分气体；7为二级压缩单元；8为二级压缩后尾气；9为二级变压吸附塔；10为未被吸附的气体；11为二级变压吸附再生的被吸附组分组成的提浓的碳一及其以上馏分气体；12为火炬单元；13为火炬燃烧后气体。
具体实施方式
下面结合实施例，进一步说明本发明。但本发明不受这些实施例的限制。实施例1
碎煤低温甲醇洗尾气1含co288.0v％，co0.15v％，n210v％；ch40.2v％；c2+0.65v％，h2o1.0v％。在一级压缩单元2中将压力提高到0.7mpag。然后进入一级变压吸附塔4，在30℃、0.7mpa条件下进行变压吸附。本领域技术人员清楚的是，变压吸附为现有工艺。在一级变压吸附中，吸附剂吸附c1、c2+组分以及少量的co2、n2，未被吸附的气体5中主要为co2、n2，其中碳二及其以上馏分含量小于120mg/m3，达到国家排放要求，直接排放至大气。在吸附剂再生时，被吸附的c1、c2+组分、少量的co2、n2从吸附剂脱离，组成提浓的碳一及其以上馏分气体6。提浓的碳一及其以上馏分气体6进入二级压缩单元7，在二级压缩单元7中将压力提高到0.7mpag。然后进入二级变压吸附塔9，在30℃、0.7mpa条件下进行变压吸附。吸附剂吸附c1、c2+组分以及少量的co2、n2，未被吸附的气体10中主要为co2、n2，碳二及其以上馏分含量小于120mg/m3，达到国家排放要求，排放至大气。在吸附剂再生时，被吸附的c1、c2+组分、少量的co2、n2从吸附剂脱离，组成提浓的碳一及其以上馏分气体11。提浓的碳一及其以上馏分气体11中c1+浓度为17v％，送入火炬单元12燃烧，火炬燃烧后气体13排入大气。