配套粉煤气化装置的合成气净化装置及其方法与流程

本发明涉及低温甲醇洗工艺，具体涉及一种配套粉煤气化装置的合成气净化装置和配套粉煤气化装置的合成气净化方法。

背景技术：

1、低温甲醇洗是以低温甲醇为吸收溶剂，利用甲醇在低温下对h2s、co2等酸性气体溶解度大的优良特性，采用物理吸收脱除粉煤气化装置所产合成气中的酸性气体。该工艺具有气体净化度高、选择性好、甲醇吸收能力大等优点。甲醇能够选择性地脱除合成气中的co2和h2s等酸性气体组分，同时脱除hcn、nh3等微量组分。甲醇溶剂的再生通过分段减压闪蒸和热再生来实现。

2、目前，低温甲醇洗技术创新研究主要集中在富co2甲醇的减压闪蒸循环使用方面，主要有两种典型工艺技术，分别是贫液-半贫液流程和贫液-准贫液流程，尤其是贫液-半贫液流程对降低低温甲醇洗的综合能耗发挥了积极作用，但也出现了技术瓶颈。因此，有必要将低温甲醇洗流程的技术创新和优化方向进行调整。

3、在低温甲醇洗工艺流程中，含h2s甲醇必须通过热再生才能循环使用，热再生过程是低温甲醇洗的主要耗能工序。因此，如何提升含h2s甲醇的使用效率是接下来技术创新的方向，另外还需要开展中压闪蒸工序闪蒸压力以及闪蒸容器型式选择等方面的研究工作，多措并举来降低低温甲醇洗装置能耗。

4、cn201110260570.0公开了一种低温甲醇洗工艺，首先是该低温甲醇洗工艺在h2s吸收塔全部使用富co2甲醇对合成气进行洗涤，没有研究和使用系统中存在的低h2s甲醇溶液，让其发挥部分吸收合成气中h2s气体的潜能。其次是在co2再吸收塔的co2闪蒸段，富co2甲醇在洗涤富h2s甲醇闪蒸气的同时直接与富h2s甲醇混合，自身被富h2s甲醇污染，混合后的低浓度h2s甲醇没有得到充分使用，不利于低温甲醇洗装置综合能耗的降低。最后是中压闪蒸流程设置简单，仅使用了一级闪蒸，闪蒸气压力较低，闪蒸气需要较大的压缩功率消耗才能将其回收。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了克服上述技术问题，提供一种配套粉煤气化装置的合成气净化装置及其方法，该装置通过优化设置中压闪蒸流程，具有一级闪蒸设备占地面积小、闪蒸气液分离效果好、闪蒸气回收能耗低等优点，二级闪蒸气单独洗涤不互相污染，co2产品气回收能耗低、低h2s甲醇使用效率高，低温甲醇洗装置综合能耗低的优点。

2、为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种配套粉煤气化装置的合成气净化装置，所述装置包括：依次连接的h2s吸收塔、co2吸收塔、一级闪蒸塔、二级闪蒸塔和再吸收塔；

3、其中，所述一级闪蒸塔自上而下分为一级co2闪蒸段和一级h2s闪蒸段；所述二级闪蒸塔自上而下分为二级co2闪蒸段和二级h2s闪蒸段；其中，一级co2闪蒸段用于将来自所述co2吸收塔的剩余部分第一富co2甲醇进行一级co2闪蒸，得到的一级闪蒸后富co2甲醇进入二级co2闪蒸段进行二级co2闪蒸，得到的二级闪蒸后富co2甲醇进入第一冷却器，经第一冷却后的物料部分从所述再吸收塔的上部进入进行第一闪蒸，得到的半贫甲醇分为第一股半贫甲醇和第二股半贫甲醇；剩余部分进入第二冷却器，经第二冷却后从所述再吸收塔的中部进入进行第二闪蒸；其中，一级h2s闪蒸段用于将来自所述h2s吸收塔的第二富h2s甲醇进行一级h2s闪蒸，得到的一级闪蒸后富h2s甲醇进入二级h2s闪蒸段进行二级h2s闪蒸，得到的二级闪蒸后富h2s甲醇进入第三冷却器，经第三冷却后从所述再吸收塔的下部进入进行第三闪蒸，得到第四富h2s甲醇和第三co2产品气；

4、其中，所述第一股半贫甲醇分为a股半贫甲醇和b股半贫甲醇，a股半贫甲醇循环回用于所述co2吸收塔t-02；其中，所述第二闪蒸得到的第二富co2甲醇和第三co2产品气接触并进行洗涤，得到的低h2s甲醇循环回用于所述h2s吸收塔。

5、本发明第二方面提供一种配套粉煤气化装置的合成气净化方法，所述方法包括以下步骤：

6、(1)将合成气、低h2s甲醇和部分第一富co2甲醇进行h2s吸收，得到脱硫气、第一富h2s甲醇和第二富h2s甲醇；

7、(2)将所述脱硫气、a股半贫甲醇和贫甲醇进行co2吸收，得到第一富co2甲醇和最终净化气；

8、(3)将剩余部分第一富co2甲醇进行一级co2闪蒸，得到的一级闪蒸后富co2甲醇进行二级co2闪蒸，得到二级闪蒸后富co2甲醇；

9、(4)将第二富h2s甲醇进行一级h2s闪蒸，得到的一级闪蒸后富h2s甲醇进行二级h2s闪蒸，得到二级闪蒸后富h2s甲醇；

10、(5)将所述二级闪蒸后富co2甲醇进行第一冷却，得到第一冷却后富co2甲醇，其中，部分第一冷却后富co2甲醇进行第一闪蒸，得到的半贫甲醇分为摩尔流量比为1：0.4-0.6的第一股半贫甲醇和第二股半贫甲醇；剩余部分第一冷却后富co2甲醇经第二冷却后进行第二闪蒸，得到第二富co2甲醇；将所述二级闪蒸后富h2s甲醇经第三冷却后进行第三闪蒸，得到第四富h2s甲醇和第三co2产品气；

11、其中，将所述第二富co2甲醇和第三co2产品气接触并进行洗涤，得到的低贫甲醇返回并进行所述h2s吸收；

12、其中，将所述第一股半贫甲醇分为摩尔流量比为8-9：1的a股半贫甲醇和b股半贫甲醇，所述a股半贫甲醇返回并进行所述co2吸收。

13、相比现有技术，本发明具有以下优势：

14、(1)本发明提供的装置通过限定一级闪蒸塔自上而下分为一级co2闪蒸段和一级h2s闪蒸段，二级闪蒸塔自上而下分为二级co2闪蒸段和二级h2s闪蒸段，即，采用二级中压闪蒸技术，其中，一级闪蒸压力较高，闪蒸出的有效气较多，一级闪蒸气可以直接送到压缩工序压缩机的二段，减少压缩机功耗。同时一级闪蒸设备采用立式容器，设备占地少，气液分离效果好；二级闪蒸压力较低，确保把富co2甲醇和富h2s甲醇中的有效气闪出回收，同时可以降低压缩工序压缩机的一段气缸进气量，同样可以降低压缩机功耗；

15、(2)本发明通过对二级中压闪蒸工艺流程进行创新优化，使用半贫甲醇对二级闪蒸塔上塔(即，二级co2闪蒸段)闪蒸出的二级co2闪蒸气进行洗涤，相比现有技术，在降低二级co2闪蒸气中co2组分的同时不被富h2s甲醇污染；在二级中压闪蒸塔下塔(即，二级h2s闪蒸段)进行一级闪蒸后富h2s甲醇闪蒸，闪蒸出的co2、h2s气体通过第三富h2s甲醇进行洗涤；实现了一级闪蒸后富co2甲醇和一级闪蒸后富h2s甲醇的分别闪蒸和分别洗涤，避免了一级闪蒸后富co2甲醇中的co2气体转移到一级闪蒸后富h2s甲醇中的技术难题，有利于装置能耗的降低；

16、(3)本发明通过对co2再吸收塔内部结构的优化，实现了二级闪蒸后富co2甲醇对二级闪蒸后富h2s甲醇闪蒸所产生的第三co2产品气中硫组分的吸收，但又没有和闪蒸后的第四富h2s甲醇相互混合；因此，第二富co2甲醇吸收闪蒸出的h2s气体后相对现有技术，溶液中的h2s含硫更低，称为低h2s甲醇，为接下来对该股低h2s甲醇的再次使用创造了条件；

17、(4)本发明在h2s吸收塔主洗涤段下段，通过引入低h2s甲醇吸收合成气中的h2s和co2气体，实现了对低h2s甲醇的循环使用，降低了h2s吸收塔主洗涤段中部分第一富co2甲醇的使用量，相当于降低了需要热再生的富h2s甲醇；另外在h2s吸收塔通过低h2s甲醇对co2气体的前置吸收，相应的减轻了后续co2吸收塔的工作负荷，对降低co2吸收塔的贫甲醇和半贫甲醇使用量也有积极意义。