CN104208978B - 一种气体净化的设备及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种气体净化的方法，涉及一种用甲醇脱除与回收工艺气中CO2与H2S酸性气体的方法。具体为：a.吸收了二氧化碳的甲醇输入脱硫塔下段，吸收工艺气中的硫化氢；b.工艺气经过冷冻，液化分离其中的部分二氧化碳；c.液体二氧化碳输入脱硫塔上段，吸收工艺气夹带的硫化氢、甲醇、水；d.甲醇输入脱碳塔，吸收二氧化碳，产出净化的工艺气；e.液体二氧化碳闪蒸回收冷凝，产出气体二氧化碳输入抽气喷射器作为动力，产出二氧化碳产品；f.热闪蒸其中的硫化氢、二氧化碳，产出硫化氢，并产出再生后的甲醇以便循环利用。本发明贫甲醇循环量小，输送流体机械功耗小，热再生能耗小，过程冷量损耗小，产品二氧化碳不含氮气、纯度高，更便于碳的捕集与封存。
Description
技术领域
本发明属于气体净化工艺，涉及气体中酸性气体的脱除与回收方法，特别涉及脱除与回收气体中CO2与H2S酸性气体的低温甲醇洗工艺。
背景技术
(1)低温甲醇洗气体净化工艺是上世纪50年代由德国林德公司与鲁奇公司联合开发的一种脱除气体中酸性气的方法，是一种物理吸收方法。由于它具有能脱除气体中H2S、COS、HCN、CO2等多种组分，并可以同时脱除水，净化程度高，吸收选择性好，甲醇的热稳定性与化学稳定性也比较好等优点，自开发以来被广泛应用于制氢、合成氨、合成甲醇与天然气提纯等装置中。现代的大型煤化工装置上都有采用这种技术。
煤气化后的水煤气经过变换后的工艺气中普遍存在着二氧化碳含量高、硫化氢等其它酸性气体含量低的特点。低温甲醇洗的循环甲醇先用来脱除工艺气中的二氧化碳、再用吸收了二氧化碳的甲醇来脱除工艺气中的硫化氢等酸性气体，净化后的工艺气送往下游工序。
吸收了二氧化碳、硫化氢等酸性气体的甲醇，通过减压、加热、氮气气提方式再生，闪蒸其中的二氧化碳，形成部分纯态的二氧化碳产品和部分含氮气的二氧化碳尾气，并富集硫化氢。
富集硫化氢的甲醇输入热再生塔，利用蒸汽或其它热源加热闪蒸其中的硫化氢，同时也闪蒸出残余的二氧化碳，形成高含硫化氢的酸性气体送往脱硫工段，同时甲醇得以再生并循环利用。
(2)CN102971253A这一技术虽然也提出了液化分离二氧化碳的工艺思路，并直接产生液体二氧化碳产品，但就气体净化工艺而言也存在缺点，主要有二：没有利用气液相容的性质、利用液体二氧化碳作为吸收剂净化工艺气；没有利用液体二氧化碳闪蒸气压力高、最低0.518MPa特点，作为甲醇低压再生过程中的抽气喷射动力。
发明内容
本发明的目的在于提供一种脱除并回收气体中CO2和H2S的低温甲醇洗工艺方法，具体如下：
一种气体净化方法，该方法的工艺包括脱硫塔、脱碳塔、二氧化碳产品塔、二氧化碳净化塔、热再生塔及抽气喷射器，所述的脱硫塔上设置有第二气液分离罐，脱硫塔顶部经管道与换热器连接，换热器再经管道与液体二氧化碳闪蒸冷却器连接；
脱硫塔上部经管道与脱硫塔下部连接，脱硫塔底部经管道与换热器连接后，再与二氧化碳产品塔的连接；
第二气液分离罐经管道与第一气液分离罐的管道汇合后再与脱碳塔下部连接；
脱碳塔下部的管道分两部分，一部分经管道与脱硫塔中部连接，一部分经管道与二氧化碳闪蒸罐连接；
二氧化碳闪蒸罐底部的管道与二氧化碳产品塔、二氧化碳净化塔连接；
二氧化碳产品塔底部的管道与换热器连接后再与第一低压闪蒸罐连接，第一低压闪蒸罐顶部与二氧化碳净化塔连接；第一低压闪蒸罐底部的管道与二氧化碳净化塔底部的管道汇合后经管道与换热器连接后，再与第二低压闪蒸罐连接，第二低压闪蒸罐底部与热再生塔上部连接，热再生塔塔顶经管道与酸性气管道连接；
热再生塔塔底的管道分两部分，一部分经管道与热再沸器连接；另一部分经管道与相关的换热器连接，冷却降温后再与脱碳塔顶部连接。
所述的液体二氧化碳闪蒸冷却器下端的连接分两部分，一部分经管道与第一气液分离罐连接，第一气液分离罐底部经管道再与液体二氧化碳闪蒸冷却器连接，另一部分经管道与第二气液分离罐连接，第二气液分离罐底部经管道与脱硫塔顶部连接。
所述的二氧化碳产品塔顶部的管道、二氧化碳闪蒸罐顶部的管道、抽气喷射器出口的管道与产品二氧化碳管道连接。
所述的第一低压闪蒸罐顶部、第二低压闪蒸罐顶部与二氧化碳净化塔连接。
所述的脱碳塔顶部经管道与净化气管道连接。
所述的液体二氧化碳闪蒸冷却器顶部的管道与抽气喷射器连接。
所述的二氧化碳净化塔顶部的管道与抽气喷射器连接。
所述的脱碳塔塔底至脱硫塔的之间的管道间设置有泵；热再生塔塔底至脱碳塔塔顶之间的管道间设置有泵；第二低压闪蒸罐底部至热再生塔之间的管道间设置有泵。
经管道分别与换热器和换热器连接后再汇合，汇合后的管道至换热器之间的管道间设置有泵；低压闪蒸罐至换热器之间的管道设置有泵。
本发明的另一目的在于提供一种脱除并回收气体中CO2和H2S的低温甲醇洗工艺，用于脱除与回收工艺气中CO2与H2S酸性气体。低温液化分离工艺气中部分二氧化碳，以降低低温甲醇洗工艺过程中循环甲醇的量，降低输送甲醇的动力消耗；同时利用液体二氧化碳对脱硫后工艺气再次吸收净化，以降低脱硫塔用于吸收H2S的甲醇的用量；利用液体二氧化碳闪蒸气体压力高的特点，把这部分高压二氧化碳作为甲醇低压再生过程中抽气喷射器的动力。具体工艺步骤如下：
二氧化碳的三相点：温度-56.57℃，压力0.518MPa。液体二氧化碳闪蒸压力较高，最低0.518MPa，闪蒸出的这部分二氧化碳用于甲醇低压再生过程中抽气喷射器的动力，去除传统工艺甲醇低压再生过程中需外界提供抽气动力的能耗、去除传统工艺甲醇再生的氮气气提过程，不需要消耗氮气，并不会产出被氮气污染的二氧化碳产品，更利于后序工艺碳的捕集与封存；液体二氧化碳闪蒸温度低，接近于-56.57℃，无需外接额外提供原料气液化二氧化碳过程所需的低温冷量。
a.将脱硫塔底部输入的原料气与从第二气液分离罐输入的液体二氧化碳、从
脱硫塔中部输入的甲醇接触，所述的甲醇为脱碳塔底部经泵提压的吸收了二氧化碳后不含硫的富甲醇，得到吸收了原料气中硫化氢等酸性气体的富甲醇，得到不含除二氧化碳外酸性气体的工艺气。
将吸收塔脱硫段分为两段或多段，一般选择两段较好，下段输入吸收了二氧化碳的富甲醇脱除硫化氢等酸性气体，上段输入液体二氧化碳吸收原料气夹带的微量的硫化氢、甲醇、水，以便后序工艺液化分离的二氧化碳更为纯净，同时可以减少脱硫塔甲醇的用量。
脱硫塔上部设置一第二气液分离罐，用于分离工艺气中的液体二氧化碳，同时利用位差形成液体二氧化碳去脱硫塔上段的无动力流动。
b.将a步骤中脱除了除二氧化碳外等酸性气体的原料气从脱硫塔顶部输出，依次经冷量补给换热器降温、液体二氧化碳闪蒸冷却器冷冻，工艺气经冷量补给换热器降温至-30℃~-5℃、液体二氧化碳闪蒸冷却器冷冻至-56.57℃~-35℃，低温液化分离工艺气中的部分二氧化碳，并利用液体二氧化碳闪蒸的低温性质，最低-56.57℃，用于工艺气降温过程中所需的低温冷量。
冷冻后的部分工艺气输入第一气液分离罐中，分离得到液体二氧化碳，分离的液体二氧化碳输入到液体二氧化碳闪蒸冷却器，经液体二氧化碳闪蒸冷却器闪蒸压力高于0.518MPa的气体二氧化碳，并输入至抽气喷射器，作为抽气喷射器的抽气动力；冷冻后的部分工艺气输入到第二气液分离罐中，分离得到液体二氧化，分离的液体二氧化碳自第二气液分离罐底部输入到脱硫塔塔顶，脱除从脱硫塔下段进入脱硫塔上段工艺气中夹带H2S、甲醇、水，并以液体形态自脱硫塔上段输入至脱硫塔下段中部，由上行的原料气闪蒸为气态二氧化碳，随原料气继续上行，H2S、甲醇、水由上层下行的甲醇吸收，并由脱硫塔塔底以富甲醇形态带出。
c.将步骤b中第一气液分离罐、第二气液分离罐中分离液体二氧化碳的工艺气汇合后输入至脱碳塔下部，并与来自热再生塔底部的贫甲醇接触，脱除工艺气中的二氧化碳得到净化气，净化气自脱碳塔顶部输入至净化气管道；而吸收了二氧化碳的不含硫的富甲醇自脱碳塔底部输出；
d.步骤c中自脱碳塔底部输出的不含硫的富甲醇中的部分用于a步骤中脱硫塔中部输入的甲醇；部分输入至二氧化碳闪蒸罐，减压闪蒸其中部分二氧化碳，闪蒸的气体二氧化碳自二氧化碳闪蒸罐顶部输入至产品二氧化碳管道，闪蒸部分二氧化碳后的不含硫的甲醇自二氧化碳闪蒸罐底部输出，输出的甲醇一部分输送至二氧化碳净化塔顶部、一部分输送至二氧化碳产品塔顶部，用于气体二氧化碳中硫的再吸收；
e.步骤a、步骤b中脱硫塔底部吸收了H2S等酸性气体的富甲醇经换热器加热后输入至二氧化碳产品塔,闪蒸部分气体二氧化碳，并与步骤d中输送至二氧化碳产品塔顶部的甲醇接触，经甲醇吸收其中的硫化物后得到气体二氧化碳，气体二氧化碳自二氧化碳产品塔顶部输入至产品二氧化碳管道，富甲醇自二氧化碳产品塔塔底输出；
f.步骤e中二氧化碳产品塔塔底输出的富甲醇经换热器加热后输送至第一低压闪蒸罐，闪蒸其中部分二氧化碳，闪蒸的二氧化碳由第一低压闪蒸罐顶输入至二氧化碳净化塔；第一低压闪蒸罐底部输出的甲醇与二氧化碳净化塔底部输出的、步骤d中自二氧化碳闪蒸罐底部送至二氧化碳净化塔的甲醇汇合，经过热闪蒸换热器、由热再生塔出口的部分热甲醇加热，输入到第二低压闪蒸罐，闪蒸其中部分二氧化碳，闪蒸的二氧化碳由第二低压闪蒸罐顶输入至二氧化碳净化塔；第二低压闪蒸罐底部流出的富集硫化氢的甲醇经泵提压后输送至热再生塔，热再生塔塔顶产出符合下游工序硫回收处理要求的富硫化物的酸性气体；热再生塔产出再生合格的贫，贫甲醇经相关换热器冷却、冷冻，经过泵提压后输送至脱碳塔顶部；
g.步骤f中第一低压闪蒸罐、第二低压闪蒸罐闪蒸出的二氧化碳，输入到二氧化碳净化塔，由二氧化碳闪蒸罐输出的甲醇再吸收其中硫化物后，经二氧化碳净化塔塔顶进入抽气喷射器抽出；二氧化碳闪蒸罐、二氧化碳产品塔、抽气喷射器输出的二氧化碳输入至产品二氧化碳管道，形成产品二氧化碳。
低压闪蒸罐分为两个或多个，但至少有两个，一个在较低温度下闪蒸二氧化碳、另一个在较高温度下更彻底地闪蒸二氧化碳，以保证送往热再生塔甲醇中二氧化碳含量不至于过高、确保送往下游硫回收工序的酸性气体中硫的浓度。
本发明的有点在于：脱硫塔顶输出的原料气硫含量升高，直接结果是，净化气的硫含量会升高，需要加大脱硫塔输入甲醇的量来解决；二氧化碳产品塔、二氧化碳净化塔出口二氧化碳的硫含量超标时，需要加大进入二氧化碳闪蒸罐甲醇的量来解决，脱碳塔底部输出的富甲醇应该合理协调控制。
原料气硫含量上升时，为保证净化气、二氧化碳产品塔、二氧化碳净化塔出口的硫含量合格，需要通过加大第二气液分离罐的分配量、使得第二气液分离罐输入至脱硫塔上段做吸收剂的液体二氧化碳流量增大，减小脱硫塔用于吸收硫化氢的甲醇的负荷，同时适量的增多去二氧化碳闪蒸罐的量，增大用于二氧化碳产品塔、二氧化碳净化塔再吸收硫化物的吸收剂甲醇的量，保证净化气、二氧化碳产品的硫含量合格。
酸性气硫浓度低，表明第二低压闪蒸罐输出的富甲醇中二氧化碳含量高，需要增大调整抽气喷射器的动力二氧化碳量、或者提高进入第二低压闪蒸罐甲醇的温度，即加大热再生塔出口甲醇去热闪蒸换热器的分配量。
控制原料气温度，不可过低，特别是控制脱硫塔底部输出的甲醇的温度，以防止二氧化碳在此液化，随甲醇带入后序工艺，增大甲醇再生负荷。
液体二氧化碳闪蒸冷却器操作压力稳定的情况下，温度持续上升，表明其中液体二氧化碳纯度下降、有甲醇等物质富集，需要排出部分液体、提高液体二氧化碳纯度来解决。
液体二氧化碳闪蒸冷却器操作压力高于且接近0.518MPa、温度高于且接近于-56.57℃。0.518MPa。
附图说明
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
本发明提供的附图只是为了清晰说明本方法的实施，而不构成对本发明的限制。
图1是本发明的流程图，其中，T1:脱硫塔，T2:脱碳塔，T3:二氧化碳产品塔，T4:二氧化碳净化塔，T5:热再生塔，V1:第一气液分离罐，V2:第二气液分离罐,V3:二氧化碳闪蒸罐，V4:第一低压闪蒸罐，V5:第二低压闪蒸罐，S:抽气喷射器，E1:冷量补给换热器，E2:液体二氧化碳闪蒸冷却器，E3:换热器，E4:换热器，
E5:热闪蒸换热器，E6:换热器，E7:再沸器。
具体实施方式
实施例1
一种气体净化方法，该工艺的主要设备包括脱硫塔T1、脱碳塔T2、二氧化碳产品塔T3、二氧化碳净化塔T4、热再生塔T5及抽气喷射器S。
脱硫塔T1上设置有第二气液分离罐V2，脱硫塔T1顶部经管道与冷量补给换热器E1连接，冷量补给换热器E1再经管道与液体二氧化碳闪蒸冷却器E2连接；
脱硫塔T1上部经管道与脱硫塔T1下部连接，脱硫塔T1底部经管道与换热器E3连接后，再与二氧化碳产品塔T3连接；
第二气液分离罐V2经管道与第一气液分离罐V1的管道汇合后再与脱碳塔T2下部连接；
脱碳塔T2下部的管道分两部分，一部分经管道与脱硫塔T1中部连接，一部分经管道与二氧化碳闪蒸罐V3连接；
二氧化碳闪蒸罐V3底部的管道分两部分，一部分经管道与二氧化碳净化塔T4上部连接，另一部分经管道与二氧化碳产品塔T3上部连接；
二氧化碳产品塔T3底部的管道与换热器E4连接后再与第一低压闪蒸罐V4连接，第一低压闪蒸罐V4顶部与二氧化碳净化塔T4连接；
第一低压闪蒸罐V4底部的管道与二氧化碳净化塔T4底部的管道汇合后经管道与热闪蒸换热器E5连接后，再与第二低压闪蒸罐V5连接，第二低压闪蒸罐V5底部与热再生塔T5中部连接，热再生塔T5塔顶经管道与酸性气管道连接；
热再生塔T5塔底的管道分两部分，一部分经管道与热再沸器E7连接，另一部分经管道分别与换热器E6和热闪蒸换热器E5连接后再汇合，汇合后的管道依次与换热器E4、换热器E3连接后再与脱碳塔T2顶部连接。
液体二氧化碳闪蒸冷却器E2下端的连接分两部分，一部分经管道与第一气液分离罐V1连接，第一气液分离罐V1底部经管道再与液体二氧化碳闪蒸冷却器E2连接，另一部分经管道与第二气液分离罐V2连接，第二气液分离罐V2底部经管道与脱硫塔T1顶部连接。
二氧化碳产品塔T3顶部的管道、二氧化碳闪蒸罐V3顶部的管道与产品二氧化碳管道连接。
第一低压闪蒸罐V4顶部与二氧化碳净化塔T4连接，第二低压闪蒸罐V5顶部与二氧化碳净化塔T4连接。
脱碳塔T2顶部经管道与净化气管道连接。
液体二氧化碳闪蒸冷却器E2顶部的管道与抽气喷射器S连接。
脱碳塔T2至脱硫塔T1的管道间设置有泵P1；热再生塔T5塔底经管道分别与换热器E6和热闪蒸换热器E5连接后再汇合，汇合后的管道至换热器E4之间的管道间设置有泵P2；低压闪蒸罐V5至换热器E6之间的管道设置有泵P3。
实施例2
以煤为原料的气化制取生产甲醇的原料气为例，原料气压力5.6MPa，含H246.01%、CO21.55%、CO231.56%、H2S0.24%以及其他成分的原料气。
a.脱除原料气中除二氧化碳外的酸性气体。将脱硫塔(T1)底部输入的原料气与从第二气液分离罐(V2)顶部输入的-52℃液体二氧化碳、从脱硫塔(T1)中部输入的-18℃甲醇接触，得到吸收了原料气中的酸性气体的含硫的富甲醇及脱除原料气中除CO2外酸性气体的工艺气，工艺气由脱硫塔（T1）顶部输出；吸收了原料气中酸性气体的含硫富甲醇自脱硫塔(T1)底部输出。
b.冷冻液化分离原料气中部分二氧化碳。将a步骤中脱硫塔(T1)顶部输出工艺气，依次经冷量补给换热器(E1)降温、液体二氧化碳闪蒸冷却器(E2)冷冻至-52℃。冷冻后的工艺气分为两路，部分工艺气输入到第一气液分离罐(V1)中，分离工艺气中的液体二氧化碳，分离的液体二氧化碳输入到液体二氧化碳闪蒸冷却器(E2)，经液体二氧化碳闪蒸冷却器(E2)闪蒸出-56℃、压力0.52MPa气体二氧化碳，闪蒸的气体二氧化碳输入至抽气喷射器(S)，用作抽气喷射器(S)的动力；部分工艺气输入到第二气液分离罐(V2)中，分离工艺气中的液体二氧化碳，分离的液体二氧化碳输入到脱硫塔(T1)上段，用以脱除脱硫塔(T1)下段进入脱硫塔(T1)上段的工艺气中夹带的H2S、甲醇、水，从而保证脱硫塔(T1)顶部输出工艺气的纯度——不含H2S、甲醇、水。
吸收了工艺气夹带的H2S、甲醇、水的液体二氧化碳自脱硫塔(T1)上段底部进入脱硫塔(T1)下段中部，由塔内上行的原料气闪蒸为气态二氧化碳，随原料气继续上行；H2S、甲醇、水由塔内下行的甲醇吸收，并由脱硫塔(T1)底部以富甲醇形态带出。
c.脱除工艺气中的二氧化碳。将b步骤中第一气液分离罐(V1)、第二气液分离罐(V2)分离液体二氧化碳后的含二氧化碳11.8%气体汇合后输入至脱碳塔(T2)下部，并与脱碳塔(T2)顶部输入的、来自热再生塔(T5)底部出口输出的净化后的贫甲醇接触，脱出气体中的二氧化碳，得到净化的含2.5%二氧化碳的净化气，净化气自脱碳塔(T2)顶部输入到净化气管道；吸收了二氧化碳的不含硫的富甲醇自脱碳塔(T2)底部输出；
d.将步骤c中自脱碳塔(T2)底部输出富甲醇分两部分，一部分用于a步骤中脱硫塔(T1)中部输入的甲醇；一部分输入至二氧化碳闪蒸罐(V3)，减压闪蒸其中部分二氧化碳，闪蒸的二氧化碳自二氧化碳闪蒸罐(V3)顶部输入至产品二氧化碳管道，而闪蒸部分二氧化碳后的不含硫的富甲醇自二氧化碳闪蒸罐(V3)底部输出，输出的甲醇分两部分，一部分输送至二氧化碳产品塔(T3)顶部，一部分输送至二氧化碳净化塔(T4)顶部；
e.将步骤a中脱硫塔(T1)底部输出的含硫的富甲醇经换热器(E3)加热后输入至二氧化碳产品塔(T3)，闪蒸其中部分二氧化碳，闪蒸的气体二氧化碳与步骤d中输送至二氧化碳产品塔(T3)顶部的不含硫的甲醇接触，经甲醇吸收气体二氧化碳中的硫化物后，得到气体二氧化碳，气体二氧化碳自二氧化碳产品塔(T3)顶部输入至产品二氧化碳管道，吸收硫化物后的富甲醇自二氧化碳产品塔(T3)塔底输出；
f.将步骤e中自二氧化碳产品塔(T3)塔底输出的富甲醇，经换热器(E4)加热后输送至第一低压闪蒸罐(V4)，闪蒸其中部分二氧化碳，闪蒸的气体二氧化碳由第一低压闪蒸罐(V4)顶部输送至二氧化碳净化塔(T4)；第一低压闪蒸罐(V4)底部输出的富甲醇与二氧化碳净化塔(T4)底部输出的、步骤e中自二氧化碳闪蒸罐(V3)底部输送至二氧化碳净化塔(T4)的甲醇汇合，经过热闪蒸换热器(E5)、由热再生塔(T5)输出的部分热的贫甲醇加热，输入到第二低压闪蒸罐(V5)，闪蒸其中部分二氧化碳，闪蒸的气体二氧化碳由第二低压闪蒸罐(V5)顶部输送至二氧化碳净化塔(T4)，第二低压闪蒸罐(V5)底部输出的富集硫化氢的甲醇经泵(P3)提压后输送至热再生塔(T5)，富集硫化氢的甲醇在热再生塔(T5)内进行热闪蒸，热再生塔(T5)塔顶产出符合下游工序硫回收处理要求富含硫化氢的酸性气体；热再生塔(T5)塔底产出不含二氧化碳、不含硫的再生合格的贫甲醇分别经热闪蒸换热器(E5)、换热器(E6)冷却后汇合，汇合后经泵(P2)提压，并再次经换热器(E4)及换热器(E3)冷冻后输送至脱碳塔(T2)顶部；
g.将步骤f中第一低压闪蒸罐(V4)、第二低压闪蒸罐(V5)输入到二氧化碳净化塔(T4)的气体二氧化碳，由二氧化碳闪蒸罐(V3)输出的不含硫的甲醇对气体二氧化碳再吸收硫化物后，经二氧化碳净化塔(T4)的塔顶进入抽气喷射器(S)；二氧化碳闪蒸罐(V3)、二氧化碳产品塔(T3)、抽气喷射器(S)输出的二氧化碳汇合送至产品二氧化碳管道。
所述的原料气中酸性气体包括二氧化碳、硫化氢、硫氧化碳、羰基硫、氢氰酸等。
步骤b中吸收了原料气中的酸性气体的甲醇经冷量补给换热器(E1)降温至-30℃~-5℃、液体二氧化碳闪蒸冷却器(E2)冷冻至-56.57℃~-35℃。
步骤b中经液体二氧化碳闪蒸冷却器(E2)产出压力高于0.518MPa的气体二氧化碳，输入至抽气喷射器(S)，作为抽气喷射器(S)的动力。
步骤c中热再生塔(T5)底部输出的不含二氧化碳、不含硫的贫甲醇经过换热器降温冷却经泵(P2)提压，输送至脱碳塔(T2)顶部。
步骤a、步骤b中脱硫塔(T1)底部吸收了酸性气体的含硫富甲醇经换热器(E3)加热、进入二氧化碳产品塔(T3)闪蒸部分二氧化碳；步骤f中自二氧化碳产品塔(T3)塔底输出的富甲醇经换热器(E4)加热、进入第一低压闪蒸罐(V4)闪蒸部分二氧化碳，第一低压闪蒸罐(V4)底部输出的富甲醇与步骤f中自二氧化碳净化塔(T4)塔底输出的富甲醇汇合进入第二低压闪蒸罐(V5)闪蒸部分二氧化碳，第二低压闪蒸罐(V5)底部输出的富甲醇经过加热、提压输送至热再生塔(T5)；富甲醇在热再生塔(T5)内通过加热，闪蒸出其中的二氧化碳、硫化氢等酸性气体，甲醇得以再生。
步骤d中脱碳塔(T2)底部输出的不含硫的富甲醇经过二氧化碳闪蒸罐(V3)闪蒸部分二氧化碳后用于二氧化碳产品塔(T3)、二氧化碳净化塔(T4)的内气体二氧化碳中硫化物的再吸收，以保证二氧化碳产品塔(T3)、二氧化碳净化塔(T4)产出的二氧化碳品质合格。
Claims (10)
1.一种气体净化设备，该设备包括脱硫塔(T1)、脱碳塔(T2)、二氧化碳产品塔(T3)、二氧化碳净化塔(T4)、热再生塔(T5)及抽气喷射器(S)，其特征在于：
脱硫塔(T1)上设置有第二气液分离罐(V2)，脱硫塔(T1)顶部经管道与冷量补给换热器(E1)连接，冷量补给换热器(E1)经管道与液体二氧化碳闪蒸冷却器(E2)连接；
脱硫塔(T1)上部经管道与脱碳塔(T2)下部连接，脱碳塔(T2)底部经管道与第三换热器(E3)连接后，再与二氧化碳产品塔(T3)的连接；
第二气液分离罐(V2)经管道与脱硫塔(T1)上部连接；
第二气液分离罐(V2)经管道与第一气液分离罐(V1)的管道汇合后再与脱碳塔(T2)下部连接；
脱碳塔(T2)下部的管道分两部分，一部分经管道与脱硫塔(T1)中部连接，一部分经管道与二氧化碳闪蒸罐(V3)连接；
二氧化碳闪蒸罐(V3)底部的管道分两部分，一部分经管道与二氧化碳净化塔(T4)上部连接，另一部分经管道与二氧化碳产品塔(T3)上部连接；
二氧化碳产品塔(T3)底部的管道与第四换热器(E4)连接后再与第一低压闪蒸罐(V4)连接，第一低压闪蒸罐(V4)顶部与二氧化碳净化塔(T4)连接；
第一低压闪蒸罐(V4)底部的管道与二氧化碳净化塔(T4)底部的管道汇合后经管道与热闪蒸换热器(E5)连接后，再与第二低压闪蒸罐(V5)连接，第二低压闪蒸罐(V5)底部与热再生塔(T5)连接，热再生塔(T5)塔顶经管道与酸性气管道连接；
热再生塔(T5)塔底的管道分两部分，一部分经管道与再沸器(E7)连接，另一部分经管道分别与第六换热器(E6)和热闪蒸换热器(E5)连接后再汇合，汇合后的管道与第二泵(P2)连接，依次通过第四换热器(E4)、第三换热器(E3)连接后再与脱碳塔(T2)顶部连接。
2.根据权利要求1所述的一种气体净化装置，其特征在于：液体二氧化碳闪蒸冷却器(E2)下端的连接分两部分，一部分经管道与第一气液分离罐(V1)连接，第一气液分离罐(V1)底部经管道再与液体二氧化碳闪蒸冷却器(E2)连接；另一部分经管道与第二气液分离罐(V2)连接，第二气液分离罐(V2)底部经管道与脱硫塔(T1)顶部连接；
所述的二氧化碳产品塔(T3)顶部的管道与二氧化碳闪蒸罐(V3)顶部的管道各自或汇合后与产品二氧化碳管道连接；
所述的第一低压闪蒸罐(V4)顶部与二氧化碳净化塔(T4)连接，第二低压闪蒸罐(V5)顶部与二氧化碳净化塔(T4)连接。
3.根据权利要求1所述的一种气体净化装置，其特征在于：所述的脱碳塔(T2)顶部经管道与净化气管道连接；
所述的液体二氧化碳闪蒸冷却器(E2)顶部的管道与抽气喷射器(S)连接；
所述的二氧化碳净化塔(T4)顶部的管道与抽气喷射器(S)连接；
所述的脱碳塔(T2)至脱硫塔(T1)的管道间设置有第一泵(P1)；热再生塔(T5)塔底经管道分别与第六换热器(E6)和热闪蒸换热器(E5)连接后再汇合，汇合后的管道至第四换热器(E4)之间的管道间设置有第二泵(P2)；第二低压闪蒸罐(V5)至第六换热器(E6)之间的管道设置有第三泵(P3)。
4.一种气体净化方法，其特征在于，包括以下工艺步骤：
a.将脱硫塔(T1)底部输入的原料气与从第二气液分离罐(V2)输入的液体二氧化碳、从脱硫塔(T1)中部输入的甲醇接触，脱除原料气中除CO2外的酸性气体，得到脱除原料气中除CO2外酸性气体的工艺气，工艺气自脱硫塔(T1)顶部输出；得到吸收了工艺气中H2S的酸性气体的富甲醇，富甲醇由脱硫塔(T1)底部输出；
脱硫塔(T1)下段进入脱碳塔(T2)上段的工艺气与从第二气液分离罐(V2)输入的液体二氧化碳接触，液体二氧化碳吸收工艺气中的H2S、甲醇、水，并以液体形态带入脱硫塔(T1)下段；
b.将a步骤中脱硫塔(T1)顶部输出的工艺气，依次经冷量补给换热器(E1)降温、液体二氧化碳闪蒸冷却器(E2)冷冻，冷冻后的工艺气分为两路，部分工艺气输入到第一气液分离罐(V1)中，分离工艺气中的液体二氧化碳，分离的液体二氧化碳输入到液体二氧化碳闪蒸冷却器(E2)，经液体二氧化碳闪蒸冷却器(E2)闪蒸出气体二氧化碳，闪蒸出的气体二氧化碳输入至抽气喷射器(S)，作为喷射器的抽气动力；部分工艺气输入到第二气液分离罐(V2)中，分离工艺气中的液体二氧化碳，分离的液体二氧化碳输入到脱硫塔(T1)顶部；
c.将b步骤中第一气液分离罐(V1)、第二气液分离罐(V2)分离液体二氧化碳后的工艺气汇合后输入至脱碳塔(T2)下部，并与脱碳塔(T2)顶部输入的、来自热再生塔(T5)底部输出的再生后的贫甲醇接触，脱除工艺气中的二氧化碳，得到的净化气自脱碳塔(T2)顶部输入到净化气管道；吸收了二氧化碳的甲醇，得到不含硫的富甲醇自脱碳塔(T2)底部输出；
d.将步骤c中自脱碳塔(T2)底部输出的不含硫的富甲醇分两部分，一部分用于a步骤中脱硫塔(T1)中部输入的甲醇；一部分输入至二氧化碳闪蒸罐(V3)，减压闪蒸其中部分二氧化碳，闪蒸的气体二氧化碳自二氧化碳闪蒸罐(V3)顶部输入至产品二氧化碳管道；闪蒸部分二氧化碳的富甲醇自二氧化碳闪蒸罐(V3)底部输出，输出的甲醇分两部分，一部分输送至二氧化碳产品塔(T3)顶部，一部分输送至二氧化碳净化塔(T4)顶部；
e.将步骤a中脱硫塔(T1)底部输出的含硫富甲醇经第三换热器(E3)加热，输入至二氧化碳产品塔(T3)，闪蒸其中部分二氧化碳，闪蒸的气体二氧化碳在二氧化碳产品塔(T3)内与步d中输送至二氧化碳产品塔(T3)顶部的不含硫的富甲醇接触，经甲醇吸收硫化物得到气体二氧化碳，气体二氧化碳自二氧化碳产品塔(T3)顶部输入至产品二氧化碳管道；吸收了硫化物的甲醇，自二氧化碳产品塔(T3)塔底输出；
f.将步骤e中自二氧化碳产品塔(T3)塔底输出的富甲醇，经第四换热器(E4)加热后输送至第一低压闪蒸罐(V4)，闪蒸其中部分二氧化碳，闪蒸的气体二氧化碳输送至二氧化碳净化塔(T4)；第一低压闪蒸罐(V4)底部输出的富甲醇与二氧化碳净化塔(T4)输出的、步骤d中自二氧化碳闪蒸罐(V3)底部输送至二氧化碳净化塔(T4)的甲醇汇合，经过热闪蒸换热器(E5)、由热再生塔(T5)出口的热甲醇加热，输入到第二低压闪蒸罐(V5)，闪蒸其中部分二氧化碳，闪蒸的气体二氧化碳自第二低压闪蒸罐(V5)顶部输送至二氧化碳净化塔(T4)；第二低压闪蒸罐(V5)底部得到的富集硫化氢的甲醇经第三泵(P3)提压后输送至热再生塔(T5)，热再生塔(T5)塔顶产出符合下游硫回收工序处理要求的富硫化物的酸性气体；热再生塔(T5)塔底产出不含二氧化碳、不含硫的再生合格的贫甲醇，分别经热闪蒸换热器(E5)、第六换热器(E6)换热降温后汇合，汇合后经第二泵(P2)提压，并再次经第四换热器(E4)及第三换热器(E3)冷却、冷冻后输送至脱碳塔(T2)顶部；
g.将步骤f中第一低压闪蒸罐(V4)、第二低压闪蒸罐(V5)闪蒸的二氧化碳，输入到二氧化碳净化塔(T4)，在二氧化碳净化塔(T4)内由二氧化碳闪蒸罐(V3)输出的不含硫的甲醇再吸收硫化物后，经二氧化碳净化塔(T4)塔顶进入抽气喷射器(S)抽出；二氧化碳闪蒸罐(V3)、二氧化碳产品塔(T3)、抽气喷射器(S)输出的二氧化碳输入至产品二氧化碳管道。
5.根据权利要求4所述的一种气体净化方法，其特征在于：步骤a中所述的酸性气体包括二氧化碳、硫化氢、硫氧化碳、羰基硫、氢氰酸。
6.根据权利要求4所述的一种气体净化方法，其特征在于：步骤b中脱除除CO2外酸性气体的工艺气经冷量补给换热器(E1)降温至-30℃~-5℃、液体二氧化碳闪蒸冷却器(E2)冷冻至-56.57℃~-35℃。
7.根据权利要求4所述的一种气体净化方法，其特征在于：步骤b中经第二气液分离罐(V2)分离的液体二氧化碳输入至脱硫塔(T1)，用于步骤a中脱硫塔(T1)原料气的净化。
8.根据权利要求4所述的一种气体净化方法，其特征在于：步骤b中第一气液分离罐(V1)分离的液体二氧化碳输入至液体二氧化碳闪蒸冷却器(E2)，用于工艺气冷冻所需的低温冷量。
9.根据权利要求4所述的一种气体净化方法，其特征在于：步骤b中经液体二氧化碳闪蒸冷却器(E2)产出压力高于0.518MPa的气体二氧化碳，输入至抽气喷射器(S)，作为抽气喷射器(S)的抽气动力。
10.根据权利要求4所述的一种气体净化方法，其特征在于：步骤f中热再生塔(T5)底部输出的热的甲醇，经热闪蒸换热器(E5)提供甲醇硫富集过程中二氧化碳的热闪蒸的热量。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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Effective date of registration: 20190627 Address after: 719000 Jinjitan Town, Yuyang District, Yulin City, Shaanxi Province Patentee after: YANZHOU COAL MINNG YULIN ENERGY CHEMICAL Co.,Ltd. Address before: 014000 Shenhua Science Park No. 1, Jiuyuan Industrial Park, Baotou City, Inner Mongolia Autonomous Region Co-patentee before: Yang Sheng Patentee before: Cui Jingsi |
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| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20201119 Address after: 014000 the Inner Mongolia Autonomous Region Baotou Jiuyuan Industrial Park, Shenhua science and Technology Park No. 1 Patentee after: Cui Jingsi Patentee after: Yang Sheng Address before: 719000 Jinjitan Town, Yuyang District, Yulin City, Shaanxi Province Patentee before: YANZHOU COAL MINNG YULIN ENERGY CHEMICAL Co.,Ltd. |
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| TR01 | Transfer of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20160629 |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |