CN1025952C - 低温甲醇洗装置 - Google Patents

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Abstract

低温甲醇洗装置，属于气体净化技术领域。装置由吸收塔、热再生塔、甲醇—水分离塔、闪蒸槽或气液分离器、换热器、泵及抽吸喷射器等组成，各部分间用管道相连。采用本装置利用富液在闪蒸过程中产生的带压力的闪蒸气作动力源进行抽吸，无需从外部引入带压力的纯氮气，因而节省能耗、节省投资、运转费用低。抽吸喷射器无需机械传动、运行中有自调节能力，因而装置运行可靠，二氧化碳回收率96%以上，净化气中残硫0.15ppm。

Description

本发明属于气体净化技术领域，具体地是以工业甲醇为吸收剂、脱除合成气中的杂质的低温甲醇洗装置。
低温甲醇洗工艺是以甲醇为吸收剂的物理吸收法，主要用在合成气的净化过程中，可从粗合成气中同时或分段脱除H2S、CO2和各种有机硫、NH3、HCN、C2H2、碳3及碳3以上的气态烃、胶质、水汽等，使合成气能达到很高的净化度。
低温甲醇洗工业生产装置的设计始于1954年，是由德国的两家公司-林德（Linde）和鲁奇（Lurgl）研究开发的。六十年代，当合成氨的原料气用部分氧化法制取时，变换后的气体中含有硫化氢和氧硫化碳，为使气体净化，则采取了如图1所示的低温甲醇洗装置。该装置由吸收塔T1、解吸塔T2、热再生塔T3，若干个换热器E，闪蒸槽D、泵P，循环压缩机C1等组成。具体的工艺流程是：原料气经换热器E1冷却后进入吸收塔T1。T1塔的下部为脱硫段，中上部为脱碳段。从脱碳段底部引出的甲醇富液分出约2/3经氨冷器E3进入闪蒸槽D2，其余的进入脱硫段吸取硫化物。从脱硫段底部引出的含硫富液经氨冷器E4后进入闪蒸槽D4闪蒸。闪蒸气从上部经循环压缩机C1回收到进料气中。从闪蒸槽D4底部引出的富液经减压导致解吸塔T2的上段下部，解吸气中的硫化物又被从T2塔顶下来的无硫溶液所吸收，脱除其中的硫化物。从T2塔底部引出的含硫贫液经泵P4、换热器E12升温后导入热再生塔T3。经T3塔再生过的无硫甲醇由泵P5升压并通过换热器E12和E6冷却后返回吸收塔T1。从T3塔顶部导出的含相当量甲醇蒸气的气体，经降温分凝出甲醇，再返回入T3塔中。不凝气即为硫化氢馏份，复温后送往硫回收设备。
从该装置出去的净化后的气体中，含CO2＜50ppm，总硫＜1ppm，可于约-57℃下直接去往液氮洗装置的杂质吸附器。从液氮洗装置返回的纯净的合成气，约-60℃，经换热器E1回收冷量后即前往合成压缩机。二氧化碳的回收率约70%。应用该装置，必须从外部引入带压力的纯氮气入再生塔T2进行气提。
本发明的目的旨在设计一种低温甲醇洗装置，本装置不需要从外部引入带压力的纯氮气进行气提。采用本装置不仅二氧化碳的回收率可达96%以上，而且能节省投资、节省能耗。
本发明的目的是以下述方式实现的，低温甲醇洗装置由吸收塔T1、解吸塔T2、热再生塔T3、甲醇-水分离器T4、换热器E、闪蒸槽或分离器D、泵P、过滤器F1、循环压缩机C1组成，在解吸塔T2前设置有抽吸喷射器J，各部分用管道连接。抽吸喷射器根据设计需要可为一组或一组以上。
下面参照附图对本发明的内容详细叙述。
图1现有的低温甲醇洗装置
图2本发明处理无硫的变换气装置
图3本发明处理含硫的变换气装置
参照图2，本装置用于处理无硫的气态烃蒸气转化-变换气。进料气经换热器E1冷却后，经分离器D1除水后从下部进入吸收塔T1。从T1塔底部导出的甲醇富液经过过滤器F1和氨冷器E4后，降压至原压力的三分之一左右后，入闪蒸槽D3的上部，闪蒸出的氢等有用成分予以回收，液体则进一步降压至0.4-0.6MPa入D3的下部，闪蒸出具有引射能力的二氧化碳气，作为抽吸喷射器J的动力气，经J入解吸塔T2。从D3底部导出的富液再降压至约0.2MPa导入解吸塔T2，然后从T2塔底引出，经泵P3和T1塔中间的换热器E2而被加热而进一步解吸。从E2出来的气液两相流，从上部入闪蒸槽D2进行气液分离。分离出的二氧化碳气从顶部导回T2塔，液体进一步降压至低于大气压而入D2的下部进行闪蒸。闪蒸出的二氧化碳气从D2下段上部导出，被抽吸喷射器J抽出导致T2塔。D2闪蒸后的液体为半贫液，一半左右经泵P1泵入吸收塔T1的中部，另一半经泵P2、换热器E8、气液分离器D4、泵4、换热器E12泵压加热后导入热再生塔T3。经塔T3彻底再生过的贫液从塔底引出，经贮罐D5、泵P3泵压冷却后进入 吸收塔T1的顶部。从热再生塔T3塔顶引出的二氧化碳气导致解吸塔T2下部予以回收。从分离器D1底部导出的水-甲醇混合液经E9升温、减压后导入甲醇-水分离塔T4中部。从热再生塔T3上端引出适量甲醇作T4塔上段的回流液。再从T3塔甲醇进料口下方引出的部分甲醇也导往T4塔，以除去循环甲醇中一部分水等高沸点组份，并对T4塔补充甲醇回流液。全系统所需甲醇也于此引入T4塔。由T4塔分离出的甲醇从塔顶以气态引出，在水冷器E10中液化后通过热再生塔T3返回系统。从T4塔底部引出的是废水。
用图2装置处理后的净化气中二氧化碳为20ppm-200ppm，二氧化碳的回收率可接近100%，纯度99%以上。
图3所示流程用于含硫的变换气净化处理。其装置流程与图2基本相同，只是在吸收塔T1下部增设了脱硫段，用一半左右的甲醇富液为吸收液来吸收进料气中的硫化物。吸收液入闪蒸槽D4闪蒸两次，第一次闪蒸气的主要成份是氢等有用成份，它们将通过循环压缩机C1返回到进料气中。第二次闪蒸气的主要成份是CO2，并含有硫化物，它们作为抽吸喷射器J的动力源。此外从热再生塔T3顶部导出的气体中含有由进料气带入的硫化物，经E14冷凝甲醇，并在分液罐D5中分离出甲醇，不凝气即为硫化氢馏份，从罐D5顶部排出。
用图3装置处理后的净化气中二氧化碳可低达20ppm，残硫0.15ppm左右，二氧化碳的回收率达96%以上，纯度达99%以上。
本发明在解吸塔T2前设置了根据设计所需要的一组或多组抽吸喷射器J，利用富液在闪蒸过程中产生的带压力的闪蒸气作动力源进行抽吸，而无需从外部引入带压力的纯氮气作气提气进行气提，因而节省能耗，节省投资、运转费用低。按日产氨600吨的装置估算，每套装置至少可节省投资280万元;投产后，每年至少可节省运转费60万元。
本发明所用的抽吸喷射器J无需机械传动，在运行中有自调节能力，因而提高了本发明装置运行的稳定性和可靠性，操作也比较简单。
采用本发明装置，二氧化碳的回收率可达96%以上，净化气中残硫＜0.15ppm，二氧化碳的纯度99%以上。

Claims (1)

1、低温甲醇洗装置，由吸收塔T1、解吸塔T2、热再生塔T3、甲醇-水分离塔T4、换热器E、闪蒸槽或分离器D、泵P、过滤器F1、循环压缩机C1组成，其特征在于在解吸塔T2前设置有抽吸喷射器I。
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