CN104140852B - 一种处理低温甲醇洗铵结晶及净化贫液甲醇的装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种处理低温甲醇洗铵结晶及净化贫液甲醇的装置、以及使用所述装置处理低温甲醇洗铵结晶及净化贫液甲醇的方法，所述装置包括塔顶部不设有低温冷凝器的热再生塔，热再生塔顶部气体出口通过水冷器后连通气相分离器，气相分离器的气相出口连通甲醇水洗塔；气相分离器塔釜设有液相出口连通液相输送管道，液相输送管道分为两股，其中一股返回热再生塔顶部，另一股连通醇氨分离塔。本发明所述的装置及其方法采用常温水洗方式，以解决传统流程中由于碳铵结晶而堵塞热再生塔塔顶冷凝器及管道的问题，同时解决间歇排污甲醇的处理问题，从而净化贫液甲醇以及降低甲醇消耗。

Description

一种处理低温甲醇洗铵结晶及净化贫液甲醇的装置及其方法

技术领域

本发明涉及煤气化合成气领域，特别涉及一种处理低温甲醇洗热再生系统碳铵结晶及进一步净化贫液甲醇的方法及其装置。

背景技术

煤气化是一种以煤或煤焦为原料，以氧气(空气、富氧或纯氧)、水蒸气或氢气等作气化剂，在高温条件下通过化学反应将煤或煤焦中的可燃部分转化为气体燃料的工艺过程。由于我国煤多气少的资源特点，煤气化技术得到了广泛的应用。其中低温甲醇洗由于适用性强、原料便宜易得等特点，因此也广泛应用于合成氨、合成甲醇、城市煤气和天然气除硫等气体净化装置或系统中，以脱除合成气中的H₂S/CO₂等组分。

目前各装置低温甲醇洗热再生系统主要流程如附图1所示，具体的描述如下：来自变换装置的粗合成气进入到低温甲醇洗装置吸收塔，进行脱硫、脱碳，然后冷却减压进行中压闪蒸，之后进入到H₂S浓缩塔，塔底富H₂S甲醇进入热再生塔进行甲醇再生，一部分热再生塔底贫液甲醇换热降温后返回至吸收塔塔顶作为回流气体的吸收剂。再生塔塔顶气相经过水冷器冷却后，进入到分离罐进行气液分离。液相回流至热再生塔，气相由于含有H₂S、CO₂、甲醇以及少量的NH₃。为了回收气相中的甲醇，目前低温甲醇洗流程中，此气相经过氨冷器冷却到-30℃左右再进行气液分离，以减少甲醇的损失。一部分热再生塔底贫液甲醇进入到甲醇水塔，从而可以回收甲醇。

上述的低温甲醇洗的再生工艺存在以下的不足：

A、来自变换工段的变换气即使经过洗涤，仍然会含有微量的氨，在吸收塔中被吸收后带入至热再生塔，装置长期运行，形成氨的富集。在热再生塔中为了减少甲醇的损失，需要对热再生塔的塔顶气相进行深冷。由于热再生塔气相中主要为CO₂、H₂S等酸性气体，在低温下容易产生铵盐结晶物堵塞管道，从而影响生产。

B、由于甲醇对NH₃吸收性好，在热再生塔中氨主要富集塔顶回流甲醇时，一般只能通过采用对塔顶回流罐中的甲醇进行定期排污的方式，来排放系统中的氨或含氨甲醇。这种方式不仅增加了甲醇消耗，而且在未排放期间贫液甲醇中NH₃含量，影响贫液甲醇的吸收能力，从而大大增加了排污甲醇的处理成本。

C、传统低温甲醇洗热再生塔塔顶采用的低温冷凝的方式回收甲醇，甲醇损失较大。

发明内容

本发明的目的是提供一种解决上述流程的不足之处，关键是在于取消热再生塔塔顶气相低温冷凝器，并做到NH₃的连续排放，避免NH₃在再生系统中的累积，减少堵塞管道铵盐结晶物的生成，从而提高装置运行的可靠性和稳定性，并提供一种能够有效减少排污甲醇消耗及进一步净化贫液甲醇的方法。

本发明的第一方面提供了一种处理低温甲醇洗铵结晶及净化贫液甲醇的装置，具体包括：

热再生塔，所述热再生塔顶部不设有低温冷凝器，所述热再生塔顶部气体出口通过水冷器后连通气相分离器；

所述气相分离器的气相出口连通甲醇水洗塔，所述甲醇水洗塔设有第一洗涤液进口、气相出口和甲醇水洗塔液相出口；

所述气相分离器塔釜设有液相出口连通液相输送管道，所述液相输送管道分为两股，其中一股返回热再生塔顶部，另一股连通醇氨分离塔，所述醇氨分离塔顶部设置气相出口，底部设置有液相出口。

上述的热再生塔底部设有热再生塔第一液相出口、和热再生塔第二液相出口，其中热再生塔一个液相出口通过第一再沸器后返回热再生塔底部。

上述的醇氨分离塔底部设有醇氨分离塔第一液相出口、和醇氨分离塔第二液相出口，其中醇氨分离塔一个液相出口通过第二再沸器后返回醇氨分离塔底部。

上述的醇氨分离塔顶部气相出口通过冷凝器、和回流罐后返回醇氨分离塔顶部；所述回流罐设置有气相出口。

上述的与醇氨分离塔连接的回流罐的气相出口得到的气体为氨气，可配成一定比例的稀氨水用于处理锅炉烟道气。

其中，所述醇氨分离塔可以是精馏塔，并可以是间歇式或连续式精馏塔。

其中，在所述的气相分离器液体出口与热再生塔之间还可以设置有泵，用于将液体泵送至所述热再生塔。

本发明的第二方面提供了一种处理低温甲醇洗铵结晶及净化贫液甲醇的方法，其特征在于，包括：

将含有H₂S、CO₂、NH₃的甲醇溶液复热后送入热再生塔；

热再生塔塔顶的气体通过水冷却后送入气相分离器，进行气液分离；

其中：将气相分离器中分离的气体进行水洗，分离得到甲醇液体和酸性气体；将气相分离器中分离的液体分成两股，其中一股由热再生塔顶部返回热再生塔进行循环，另一股送入醇氨分离塔，进行气液分离，得到氨气和贫液甲醇。

上述的醇氨分离塔的分离操作为连续操作或间歇操作中的一种。

上述的醇氨分离塔中分离的氨气冷凝后进行回流，将回流得到的液体回收。上述的回流后得到的液体从醇氨分离塔顶部返回所述醇氨分离塔。

上述的气相分离器中分离的气体进行水洗的水不受限制，可以是脱盐水、低温甲醇装置中尾气洗涤塔废水或其它工艺水回收热再生塔塔顶气相甲醇等中的任意一种或几种的组合。

上述的气相分离器中分离的气体进行水洗的温度范围优选为0-40℃。

上述的减少低温甲醇洗热再生塔顶冷凝器碳铵结晶及净化贫液甲醇的方法，其原理是用常温洗涤的方式来回收热再生塔气相中的甲醇，再分离甲醇中的氨，从而实现氨的连续排放，有效减少低温甲醇洗热再生塔系统中氨的积聚，避免低温造成碳铵结晶。CO₂随着氨一起释放，从而可以有效降低贫液甲醇中CO₂的含量，净化贫液甲醇。

本发明所述的减少低温甲醇洗热再生系统碳铵结晶及净化贫液甲醇的方法及其系统的有益效果或优点：

1)本发明所述的低温甲醇洗热再生系统与传统的再生系统相比，采用常温水洗的方式来回收热再生塔塔顶气相中的甲醇，取消传统低温甲醇洗热再生塔顶低温冷凝器，避免了NH₃、CO₂反应生成碳铵在低温条件下形成结晶物堵塞设备及管道。

2)本发明所述的低温甲醇洗热再生系统增设醇氨分离塔，经过分离氨后的甲醇与热再生塔塔底贫液甲醇混合后进入主系统，塔顶含硫氨气可送硫回收工段，或配成稀氨水处理锅炉烟道气，从而实现了分离产物的循环使用，减少了对甲醇或其他气体的消耗，减低了生产的成本。

3)本发明所述的再生系统与传统流程相比，取消了塔顶氨冷器，可以降低低温甲醇洗冷量消耗，环保节能。

4)本发明所述的方法解决了上述传统低温甲醇洗热再生系统中塔顶低温冷凝器及管道容易结晶的问题，并且解决了传统低温甲醇洗流程中只能通过定期间歇排污的方式，排放低温甲醇洗装置中的氨，同时可以促进甲醇的回收利用，净化贫液甲醇，从而提高了低温甲醇洗装置的安全性、可靠性和稳定性。

附图说明

图1为现有的低温甲醇洗热再生系统的工艺流程示意图；

图2为本发明所述的低温甲醇洗热再生系统的工艺流程示意图；

图3为本发明实施例1中所述的低温甲醇洗热再生系统的工艺流程示意图；

图4为本发明实施例2中所述的低温甲醇洗热再生系统的工艺流程示意图；

附图标识含义：0-酸性气入口、1-热再生塔、101-热再生塔塔顶部、102-热再生塔塔底部、103-热再生塔第一液相出口、104-热再生塔第二液相出口、105-气相出口、2塔顶水冷器、3-塔顶气相分离器、4-热再生塔回流泵、5-热再生塔再沸器、6-H₂S馏分冷交换器、7-氨冷器、8-H₂S馏分分离罐、9-回H₂S浓缩塔进口、10-甲醇水洗塔、11-甲醇水洗分离气相出口、12-第一洗涤液进口、121-尾气洗涤塔塔底废水进口、13-甲醇水洗塔液相出口、14-醇氨分离塔、141-醇氨分离塔第一液相出口、142-醇氨分离塔第二液相出口、15-醇氨分离塔冷凝器、16-醇氨分离器回流罐、17-醇氨分离气相出口、18-醇氨分离塔回流泵、19-醇氨分离塔再沸器。

具体实施例

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明，但不作为本发明的限定。

实施例1

图3为本发明实施例1中所述的低温甲醇洗热再生系统的工艺流程示意图，如图3所示：

来自H₂S浓缩塔塔底富H₂S甲醇溶液复热后进入到热再生塔1。热再生塔塔顶1气相进入H₂S水冷器2部分冷凝后，进入到热再生塔塔顶气相分离器3。一股液相返回至热再生塔1，另外一股液相进入醇氨分离塔14。气相进入到甲醇水洗塔底部，尾气洗涤塔塔底废水作为洗涤溶液从进口121进入甲醇水洗塔塔顶。经过甲醇水洗后的气相送至下游硫回收装置11，甲醇水洗塔塔底液相送至原低温甲醇洗甲醇水洗塔10分离回收部分甲醇。来自热再生塔1的液相进入到醇氨分离塔14进行氨和甲醇的分离，气相可送至硫回收装置11或配成一定比例的稀氨水用于处理锅炉烟道气，液相与热再生塔塔底再生甲醇混合后作为贫液甲醇进入本发明实施例所述的装置中。

进一步的，本发明实施例所述的一种处理低温甲醇洗热再生塔顶冷凝器铵结晶及净化贫液甲醇的装置中，所述热再生塔顶部101不设有低温冷凝器，所述热再生塔顶部101气体出口通过水冷器2后连通气相分离器3；

进一步的，所述的气相分离器的气相出口连通甲醇水洗塔10，所述甲醇水洗塔10设有第一洗涤液进口121、气相出口11和甲醇水洗塔液相出口13；

进一步的，气相分离器塔釜3设有液相出口连通液相输送管道，所述液相输送管道分为两股，其中一股返回热再生塔顶部102，另一股连通醇氨分离塔14，所述醇氨分离塔顶部101设置气相出口105，底部设置有液相出口。

进一步的，热再生塔底部102设有热再生塔第一液相出口103、和热再生塔第二液相出口104，其中热再生塔第二液相出口104通过第一再沸器5后返回热再生塔底部102。

进一步的，醇氨分离塔底部设有醇氨分离塔第一液相出口141、和醇氨分离塔第二液相出口142，其中醇氨分离塔第一液相出口141通过第二再沸器19后返回醇氨分离塔底部。

进一步的，醇氨分离塔顶部气相出口通过冷凝器15、和回流罐16后返回醇氨分离塔顶部；所述回流罐16设置有气相出口17。

本发明所述的方法其步骤包括：将含有H₂S、CO₂、NH₃的甲醇溶液复热后送入热再生塔1；

热再生塔塔顶的气体通过水冷却后送入气相分离器3，进行气液分离；其中：将气相分离器3中分离的气体进行水洗，分离得到甲醇液体和酸性气体；将气相分离器3中分离的液体分成两股，其中一股由热再生塔顶部101返回热再生塔1进行循环，另一股送入醇氨分离塔14，进行气液分离，得到氨气和贫液甲醇。

上述的醇氨分离塔14中分离的氨气冷凝后进行回流，将回流得到的液体回收。

上述的回流后得到的液体从醇氨分离塔顶部返回所述醇氨分离塔14。

上述的气相分离器中分离的气体进行水洗的水不受限制，可以是脱盐水、低温甲醇装置中尾气洗涤塔废水或其它工艺水回收热再生塔塔顶气相甲醇等中的任意一种或几种的组合。

本实施例中醇氨分离塔采用连续精馏塔处理来自热再生塔塔顶采出含氨甲醇，洗涤水优选为尾气洗涤塔废水或脱盐水。

本实施例中气相分离器中分离的气体进行水洗的温度为40℃。

实施例2

图4为本发明实施例2中所述的低温甲醇洗热再生系统的工艺流程示意图，如图4所示：

来自H₂S浓缩塔塔底富H₂S甲醇溶液复热后进入到热再生塔1。热再生塔塔顶气相进入H₂S水冷器2部分冷凝后，进入到热再生塔塔顶气相分离器3。一股液相返回至热再生塔1，另外一股液相排放至醇氨分离塔14釜底。气相进入到甲醇水洗塔10底部，尾气洗涤塔塔底废水作为洗涤溶液从进口121进入甲醇水洗塔塔顶。经过甲醇水洗后的气相送至下游硫回收装置11，甲醇水洗塔10塔底液相送至原低温甲醇洗甲醇水塔分离回收部分甲醇。来自热再生塔塔顶的液相进入到间歇醇氨分离塔釜14。等塔釜积累到一定量后，再进行氨和甲醇的分离，气相可送至硫回收装置或配成一定比例的稀氨水用于处理锅炉烟道气，液相与热再生塔1塔底再生甲醇混合后作为贫液甲醇进入本发明实施例所述的装置中。

进一步的，本发明实施例所述的一种处理低温甲醇洗热再生塔顶冷凝器铵结晶及净化贫液甲醇的装置中，所述热再生塔顶部101不设有低温冷凝器，所述热再生塔顶部101气体出口通过水冷器2后连通气相分离器3；

进一步的，所述的气相分离器的气相出口连通甲醇水洗塔10，所述甲醇水洗塔10设有第一洗涤液进口121、气相出口11和甲醇水洗塔液相出口13；

进一步的，气相分离器塔3釜设有液相出口连通液相输送管道，所述液相输送管道分为两股，其中一股返回热再生塔顶部102，另一股连通醇氨分离塔14，所述醇氨分离塔顶部101设置气相出口105，底部设置有液相出口。

进一步的，热再生塔底部102设有热再生塔第一液相出口103、和热再生塔第二液相出口104，其中热再生塔第二液相出口104通过第一再沸器5后返回热再生塔底部102。

进一步的，醇氨分离塔底部设有醇氨分离塔第一液相出口141。

进一步的，醇氨分离塔顶部气相出口通过冷凝器15、和回流罐16后返回醇氨分离塔顶部；所述回流罐16设置有气相出口17。

本发明所述的方法其步骤包括：将含有H₂S、CO₂、NH₃的甲醇溶液复热后送入热再生塔1；

热再生塔塔顶气体通过水冷却后送入气相分离器3，进行气液分离；其中：将气相分离器3中分离的气体进行水洗，分离得到甲醇液体和酸性气体；将气相分离器3中分离的液体分成两股，其中一股由热再生塔顶部101返回热再生塔1进行循环，另一股送入醇氨分离塔14，进行气液分离，得到氨气和贫液甲醇。

上述的醇氨分离塔14中分离的氨气冷凝后进行回流，将回流得到的液体回收。

上述的回流后得到的液体从醇氨分离塔顶部返回所述醇氨分离塔14。

上述的气相分离器中分离的气体进行水洗的水不受限制，可以是脱盐水、低温甲醇装置中尾气洗涤塔废水或其它工艺水回收热再生塔塔顶气相甲醇等中的任意一种或几种的组合。

本实施例中醇氨分离塔采用间歇精馏塔处理来自热再生塔塔顶采出含氨甲醇，洗涤水采用尾气洗涤塔废水或脱盐水。

本实施例中气相分离器中分离的气体进行水洗的温度为40℃。

本发明所述的再生系统中增设了醇氨分离系统，由于本发明系统含氨量较小，为此增设的醇氨分离系统可以采用间歇精馏操作，可以进一步节省操作能耗。

以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对该实用进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。

Claims (10)

1.一种处理低温甲醇洗铵结晶及净化贫液甲醇的装置，其特征在于，包括热再生塔，所述热再生塔顶部不设有低温冷凝器，所述热再生塔顶部气体出口通过水冷器后连通气相分离器；

所述气相分离器的气相出口连通甲醇水洗塔，所述甲醇水洗塔设有第一洗涤液进口、气相出口和甲醇水洗塔液相出口；

所述气相分离器塔釜设有液相出口连通液相输送管道，所述液相输送管道分为两股，其中一股返回热再生塔顶部，另一股连通醇氨分离塔，所述醇氨分离塔顶部设置气相出口，底部设置有液相出口。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述热再生塔底部设有热再生塔第一液相出口、和热再生塔第二液相出口，其中热再生塔一个液相出口通过第一再沸器后返回热再生塔底部。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述醇氨分离塔底部设有第一液相出口、和第二液相出口，其中一个液相出口通过第二再沸器后返回醇氨分离塔底部。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，醇氨分离塔顶部气相出口通过冷凝器、和回流罐后返回醇氨分离塔顶部；所述回流罐设置有气相出口。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述醇氨分离塔为精馏塔。

6.一种采用如权利要求1-5中任意一项所述的装置处理低温甲醇洗铵结晶及净化贫液甲醇的方法，其特征在于，包括：

将含有H₂S、CO₂、NH₃的甲醇溶液复热后送入热再生塔；

热再生塔塔顶气体通过水冷却后送入气相分离器，进行气液分离；

其中：将气相分离器中分离的气体进行水洗，分离得到甲醇液体和酸性气体；将气相分离器中分离的液体分成两股，其中一股由热再生塔顶部返回热再生塔进行循环，另一股送入醇氨分离塔，进行气液分离，得到氨气和贫液甲醇。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述醇氨分离塔的分离操作为连续操作或间歇操作中的一种。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述的醇氨分离塔中分离的氨气冷凝后进行回流，将回流得到的液体回收。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述回流后得到的液体从醇氨分离塔顶部返回所述醇氨分离塔。

10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述的将气相分离器中分离的气体进行水洗过程中，水选自脱盐水、低温甲醇装置中尾气洗涤塔废水或其它工艺水回收热再生塔塔顶气相甲醇中的任意一种或几种的组合，所述的水洗的温度范围为0-40℃。