一种原料气的净化方法与流程

本发明涉及一种应用于煤化工领域的气体净化方法，具体指一种能同时净化两种原料气的方法。

背景技术：

低温甲醇洗是，被广泛应用于以煤(石油焦)或渣油为原料生产合成氨、城市煤气、工业氢、合成甲醇或其他碳一化学品的装置中，脱除产物中的酸性气。其过程为用低温甲醇吸收混合气中的酸性气，通常为CO₂和H₂S，再经减压解吸、气提、加热再生使甲醇与酸性气分开，达到分离回收的目的。甲醇对酸性气的吸收能力随着温度的升高而降低。为提高甲醇对酸性气的吸收能力，减少溶剂循环量，必须维持甲醇洗装置的吸收过程在低温下操作。甲醇洗装置的低温热源，一是靠冰机向系统补充冷量，二是靠溶液中CO₂解吸制冷来维持。

随着对低温甲醇洗装置要求的提高，经常需要同时处理变换气的脱硫脱碳，尤其是多种原料气的同时脱硫脱碳，目前还没有相关的技术。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状提供一种能同时脱硫脱碳且能同时净化两种原料气的原料气净化方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：该原料气的净化方法，其特征在于包括下述步骤：

第一原料气从底部进入第一吸收塔内；第一贫溶剂、来自气提塔的第一半贫溶剂和来自界外的第二半贫溶剂从上部进入所述第一吸收塔，并且所述第一贫溶剂、第一半贫溶剂和第二半贫溶剂的入料位置自上至下依次排布；

第一原料气在所述第一吸收塔内自下至上流动，与洗涤剂逆流接触，第一原料气中的CO₂和H₂S等杂质组分被洗出；在所述第一吸收塔的塔顶得到第一净化气；从所述第一吸收塔的中下部抽出第一富CO₂溶剂；

所述第一富CO₂溶剂分成两股，其中第一股富CO₂溶剂从顶部进入所述气提塔内；第二股富CO₂溶剂送界外；

第二原料气从底部进入第二吸收塔，第二贫溶剂从顶部进入所述第二吸收塔，两者在第二吸收塔内逆流接触，洗脱第二原料气中的酸性气；从第二吸收塔的中下部抽出第二股富CO₂溶剂；洗脱后的净化气从第二吸收塔的顶部排出，从所述气提塔的底部进入，对所述第一股富CO₂溶剂进行气提；

气提后的第二净化气从所述气提塔的顶部排出，在所述气提塔的底部得到所述第一半贫溶剂。

优选所述第一原料气和所述第二原料气中含H₂：75％～15％，CO：75％～0.1％，CO₂：50％～2％，H₂S：1％～0.0001％；水含量为所在温度和压力下的饱和水含量；所述第一原料气和所述第二原料气的温度为50～-35℃，压力为2～8.5MPaG。

所述第一贫溶剂与所述第一原料气的比例为0.1～10kg：1Nm³。

所述第一半贫溶剂和第二半贫溶剂与所述第一原料气的比例分别为0.1～10kg：1Nm³和0.01～10kg：1Nm³。

所述第一股富CO₂溶剂与所述第二原料气的比例为0.01～10kg：1Nm³。

所述第二富CO2溶剂与所述第二原料气的比例为0.1～10kg：1Nm³。

所述第二贫溶剂与所述第二原料气的比例为0.1～10kg：1Nm³。；

所述气提塔的反应条件为0.2～8.5MPaG，10～-70℃。

所述第一吸收塔的内腔通过第一集液箱和第二集液箱分为上、中、下三段，所述第一贫溶剂、第一半贫溶剂和第二半贫溶剂的入料位置位于上段；所述第一富CO₂溶剂的抽出位置位于中段的底部；

所述第二吸收塔的内腔通过第三集液箱和第四集液箱分为上、中、下三段，所述第二富CO₂的抽出位置位于中段的底部。

所述的溶剂可以为甲醇、MDEA溶剂或NHD溶剂；优选甲醇。

与现有技术相比，本发明所提供的原料气净化方法能同时净化两种原料，且第二原料气净化后可作为第一原料气的吸收溶剂的气提气源，对富CO₂溶剂进行再生，得到的半贫溶剂可作为第一原料气的洗涤溶剂(或第二原料气的洗涤溶剂)，同时增加第二净化气中的CO₂含量，节能降耗效果显著，且可以大大减小富溶剂后续解析和再生系统的操作负荷，减少贫溶剂和半贫溶剂的用量，从而进一步降低溶剂再生系统的能耗。

本发明尤其适合作为变换气净化生成氢气和非变换气净化生成燃料气联合使用。

附图说明

图1为本发明实施例流程示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

如图1所示，该原料气的方法中所使用的第一吸收塔1的内腔通过第一集液箱11和第二集液箱12分为上、中、下三段，第一贫甲醇、第一半贫甲醇和第二半贫甲醇的入料位置位于上段；第一富CO₂甲醇的抽出位置位于中段的底部；第二吸收塔的内腔通过第三集液箱21和第四集液箱22分为上、中、下三段，第二富CO₂的抽出位置位于中段的底部。

将本实施例配套多台气化炉工作，即本装置的上游设置了多台气化炉产出粗合成气，其中一部分经过CO变换装置，将绝大部分CO通过与H₂O发生变换反应，生成CO₂和H₂，得到变换气第一原料气；另外一部分粗合成气未通过CO变换装置，而仅经过回收粗合成气中的热量和气水分离后，进入本装置单元，此为本实施例中的第二原料气。

第一原料气，其组成为H₂：55.87％，N₂：0.22％，CO：0.34％，AR：0.08％，CH₄：0.07％，CO₂：42.96％，H₂S：0.25％，NH₃：0.02％，H₂O：0.18％；第一原料气净化后得到的第一净化气组成为H₂：98.9％，N₂：0.39％，CO：0.6％，AR：0.14％，CH₄：0.12％,流量约24.3万Nm³/h；

第二原料气，其组成为：H₂：47.14％，N₂：0.26％，CO：20.16％，AR：0.10％，CH₄：0.08％，CO₂：31.77％，H₂S：0.28％，NH₃：0.01％，H₂O：0.17％；第二原料气净化后得到的第二净化气组成为H₂：60.66％，N₂：0.33％，CO：25.94％，AR：0.13％，CH₄：0.10％，CO₂：13％。流量约36.1万Nm³/h，可作为燃料气供IGCC发电使用。

具体步骤为：

温度为-20℃、压力为5.63MPaG的第一原料气437825Nm³/h，从底部进入第一吸收塔1内；温度为-50℃的第一贫甲醇、温度为-36℃的来自气提塔3的第一半贫甲醇和温度为-58℃的来自界外的第二半贫甲醇从上段进入第一吸收塔1，第一贫甲醇、第一半贫甲醇和第二半贫甲醇的入料位置自上至下依次排布；

第一原料气在第一吸收塔1内自下至上流动，与洗涤剂逆流接触，第一原料气中的CO₂和H₂S等杂质组分被洗出；在第一吸收塔1的塔顶得到第一净化气；从第一吸收塔1的中下部抽出第一富CO₂甲醇；

第一富CO₂甲醇分成两股，其中第一股富CO₂甲醇从顶部进入所述气提塔3内；第二股富CO₂甲醇送界外；第一股富CO₂甲醇与第二股富CO₂甲醇的摩尔流量比为0.3。

温度为-22℃、压力为5.85MPaG的第二原料气467184Nm³/h从底部进入第二吸收塔2，第二贫甲醇从顶部进入第二吸收塔2，两者在第二吸收塔2内逆流接触，洗脱第二原料气中的酸性气；从第二吸收塔2的中下部抽出第二富CO₂甲醇；洗脱后的净化气从第二吸收塔2的顶部排出，进入气提塔3的底部，对来自第一吸收塔的第一股富CO₂甲醇进行气提；

气提后的第二净化气，其中的CO₂含量由进气提塔前的≤5％，增加到≥13％，从气提塔3的顶部排出，在气提塔3的底部得到第一半贫甲醇。

本实施例中，第一贫甲醇与第一原料气的比例为1.39kg/1Nm³。

第一半贫甲醇和第二半贫甲醇与第一原料气的比例分别为1.6kg/1Nm³和0.02kg/1Nm³。

第一股富CO₂甲醇与第二原料气的比例为0.03kg/Nm³；第一股富CO₂甲醇与第二股富CO₂甲醇的摩尔流量比为0.3；

第二原料气与第二贫甲醇的比例为0.68kg/1Nm³；

气提塔3的反应条件为2.2MPaG，-25℃。

常规流程中，在本实施的处理规模下，供IGCC装置的燃料气中需要补充大量N₂或CO₂，以补入CO₂气为例，约需要补充的CO₂气量为36139Nm³/h，由于需要压力匹配，对CO₂加压至2.2MPaG，需增加的压缩功耗为4763kW。需要的循环水量为433t/h。同时装置需要设置CO₂压缩机，也增加了装置的投资费用。

而本实施例中的第二净化气可直接作为燃料气使用，不需补充CO₂；且年运行费用可降低5％，装置能耗降低6％；节能降耗效果显著。