CN106520214B - 一种配套粉煤气化的酸性气分级脱除工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及到一种配套粉煤气化的酸性气分级脱除工艺,其特征在于包括下述步骤:合成气进入H2S吸收塔的预洗段,被来自H2S吸收塔主洗段的第一股富H2S甲醇洗涤,洗涤后的合成气进入H2S吸收塔主洗段,被第一股富CO2甲醇和准贫液洗涤,第二股富H2S送去闪蒸工序;脱硫合成气进入CO2吸收塔下段进行初步洗涤;下段得到的富CO2甲醇分为两股,其中第一股送去H2S吸收塔的主洗段作为脱硫溶剂;第二股进行减压闪蒸;初步洗涤后的合成气进入CO2吸收塔的上段,先后被半贫液、准贫液及贫甲醇洗涤;得到净化合成气,回收冷量后送出装置界区;CO2吸收塔上段集液槽中抽出的富CO2甲醇冷却后进入CO2吸收塔下段。
Description
技术领域
本发明涉及到酸性气体脱除工艺,具体指一种配套粉煤气化的酸性气分级脱除工艺。
背景技术
基于我国多煤少油乏气的资源现状,近年来以煤为原料的化学工业得到快速发展,煤通过高温气化,制得的以H2和CO为主要成分的粗合成气,是生产C1化工及其衍生物产品的适宜原料。采用煤气化工艺生产的粗合成气中除含有H2、CO、CO2外,还有少量的H2S、COS、NH3、HCN等微量组分,其中H2是合成甲醇、合成氨等化工产品的原料气,酸性气体CO2和H2S一般是合成催化剂的毒物,所以必须在合成工序之前加以脱除,以满足下游生产加工的要求。
现有的以甲醇为吸收溶剂的酸性气体脱除技术中,按脱碳段吸收甲醇性质的不同,可分为全贫液酸性气体脱除流程和贫液半贫液酸性气体脱除流程。在全贫液酸性气体脱除流程中,脱碳段对CO2的脱除完全是依靠贫甲醇的吸收实现的;在贫液半贫液酸性气体脱除流程中,脱碳段对CO2的脱除,在保留贫甲醇作为吸收溶剂的同时,新增了一股半贫甲醇作为补充吸收溶剂,半贫甲醇来自后续再吸收工序中的富CO2甲醇低压闪蒸后的富液。
如申请号为200910052424.1的中国发明专利申请所公开的《分流式低温甲醇洗装置》,该酸性气体脱除流程为贫液半贫液流程,虽然该流程能够一定程度上降低酸性气体脱除热再生系统负荷和吸收工序的冷量消耗,但由于半贫液对CO2气体的再吸收能力有限,为保证吸收效果,流程中需要大量的半贫液在CO2吸收工序和再吸收工序间循环,由此造成CO2吸收段液相负荷增大,引起塔等设备投资增加,也增大了泵等动设备的功率消耗,限制了装置的大型化发展,同时该流程热再生负荷和冷量的消耗具有进一步降低的空间。
发明内容
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显著降低酸性气体脱除装置能耗,同时降低设备投资的配套粉煤气化的酸性气分级脱除工艺。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为:该配套粉煤气化装置的酸性气分级脱除工艺,其特征在于包括下述步骤:
从上游合成气冷却工序送来的温度-24℃~-30℃、压力3.04MPaG~3.14MPaG的合成气,从下部进入H2S吸收塔的预洗段,NH3和HCN等痕量组份在此被来自H2S吸收塔主洗段底部的第一股富H2S甲醇洗涤,洗涤后的合成气通过H2S吸收塔段间升气孔送入H2S吸收塔主洗段,从H2S吸收塔预洗段底部送出的预洗甲醇送后续工序处理;
优选所述第一股富H2S甲醇与所述合成气的比例摩尔流量比为1:50~1:100;
在H2S吸收塔的主洗段,合成气先后被来自CO2吸收塔底部的第一股富CO2甲醇和来自后续准贫气提工序的准贫液洗涤,在H2S吸收塔的顶部送出温度-19℃~-27℃、压力2.97MPaG~3.07MPaG的脱硫合成气;
优选所述准贫液与所述合成气的配比为1:7~1:15,所述第一股富CO2甲醇与所述合成气的摩尔流量比为1:1.5~1:2.5;
H2S吸收塔的主洗段底部送出的吸收了H2S和CO2的第二股富H2S甲醇温度-20℃~-26℃、压力3.01MPaG~3.11MPaG,送至后续中压闪蒸工序;
所述脱硫合成气从底部进入CO2吸收塔(2)的下段进行初步洗涤;在下段中,脱硫合成气被来自CO2吸收塔的上段的富CO2甲醇洗涤;
在CO2吸收塔的下段得到的富CO2甲醇温度-20℃~-28℃、压力2.93MPaG~3.03MPaG,分为两股,其中第一股富CO2甲醇经泵加压至3.6MPaG~3.8MPaG后送去H2S吸收塔的主洗段作为脱硫溶剂;第二股富CO2甲醇送后续中压闪蒸工序减压闪蒸;
初步洗涤后的合成气经由升气孔进入CO2吸收塔的上段,先后被来自再吸收工序的半贫液、来自准贫气提工序的准贫液及来自热再生工序的贫甲醇洗涤吸收;在CO2吸收塔的顶部得到温度-40℃~-50℃、压力2.89MPaG~2.99MPaG的净化合成气,回收冷量后送出装置界区;
优选所述脱硫合成气与所述半贫液的摩尔流量比为1:0.1~1:0.3;所述脱硫合成气与所述准贫液的摩尔流量比为1:0.5~1:1.5;所述脱硫合成气与所述贫甲醇的摩尔流量比为1:0.7~1:1.2;
CO2吸收塔上段集液槽中抽出的温度-22℃~-30℃、压力2.94MPaG~3.04MPaG的富CO2甲醇依次进入富CO2甲醇冷却器和富CO2甲醇氨冷器补充冷量,维持甲醇溶液的低温状态,冷却至-30~-40℃后进入CO2吸收塔下段。
与现有技术相比,本发明具有下述优点:
1、脱碳段增设一股准贫液用于CO2的吸收,由于准贫液中CO2含量仅为6%~7%,单位量的准贫液对CO2就具有较强的吸收能力,采用准贫液作为贫甲醇的补充,降低了再生贫甲醇量,同时也降低了后续热再生系统负荷和吸收工序的冷量消耗。
2、对于以甲醇为吸收溶剂的酸性气体脱除工艺,脱碳段的负荷已经成为制约装置大型化的瓶颈之一,本发明在脱硫段新增设一股准贫液作为吸收甲醇,将部分CO2的脱除前移至脱硫段,降低CO2的吸收段的负荷,有利于装置大型化。
3、预洗甲醇替换为H2S吸收塔主洗段的富H2S甲醇,变相减少了送入热再生塔的富甲醇量,降低了热再生系统负荷。
4、优化了换热管网,CO2吸收塔段间冷却利用富甲醇闪蒸产生冷量和制冷剂两种方式提供,合理利用了系统内部能量,降低了对外部冷量的消耗。
附图说明
图1为本发明实施例的工艺流程示意图。
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。
本发明中所涉及到的名词说明:
富H2S甲醇:是指吸收了H2S和CO2的甲醇溶液
富CO2甲醇:是指仅吸收了CO2的甲醇溶液
半贫液:是指在酸性气体脱除的再吸收工序,富CO2甲醇低压闪蒸后,生成的CO2含量在11%~12%的甲醇溶液。
准贫液:是指在酸性气体脱除准贫液生成工序,半贫液经低压氮气气提后,生成的CO2含量在6%~7%的甲醇溶液。
如图1所示,本实施例中对合成气中H2S和CO2的脱除分别在H2S吸收塔1和CO2吸收塔2中完成。也可将H2S吸收塔和CO2吸收塔合并为上、下布置的一台吸收塔,合成气的中H2S和CO2的脱除在吸收塔内分段完成。
从上游合成气冷却工序送来的温度-24℃~-30℃、压力3.04MPaG~3.14MPaG的合成气,从下部进入H2S吸收塔1的预洗段11,NH3和HCN等痕量组份在此被来自H2S吸收塔1主洗段12底部的第一股富H2S甲醇洗涤,洗涤后的合成气通过H2S吸收塔1段间升气孔13送入H2S吸收塔1主洗段12,从H2S吸收塔1预洗段11底部送出的预洗甲醇送后续工序处理。
所述第一股富H2S甲醇与所述合成气的摩尔流量比为1:70~80;
在H2S吸收塔1的主洗段12,合成气先后被来自CO2吸收塔2底部的第一股富CO2甲醇和来自后续准贫气提工序的准贫液洗涤,在H2S吸收塔1的顶部送出温度-19℃~-27℃、压力2.97MPaG~3.07MPaG的脱硫合成气。
所述准贫液与所述合成气的摩尔流量比为1:7~1:15,所述第一股富CO2甲醇与所述合成气的摩尔流量比为1:1.5~1:2.5;
H2S吸收塔1的主洗段12底部送出的吸收了H2S和CO2的第二股富H2S甲醇温度-20℃~-26℃、压力3.01MPaG~3.11MPaG,送至后续中压闪蒸工序。
所述脱硫合成气从底部进入CO2吸收塔2的下段21进行初步洗涤;在下段21中,脱硫合成气被来自CO2吸收塔2的上段22的富CO2甲醇洗涤;在CO2吸收塔2下段21得到的富CO2甲醇温度-20℃~-28℃、压力2.93MPaG~3.03MPaG,分为两股,其中第一股富CO2甲醇经泵5加压至3.6MPaG~3.8MPaG后送去H2S吸收塔1的主洗段12作为脱硫溶剂;第二股富CO2甲醇送后续中压闪蒸工序减压闪蒸。
初步洗涤后的合成气经由升气孔进入CO2吸收塔2的上段22,先后被来自再吸收工序的半贫液a、来自准贫气提工序的准贫液b及来自热再生工序的贫甲醇c洗涤吸收;在CO2吸收塔2的顶部得到温度-40℃~-50℃、压力2.89MPaG~2.99MPaG的净化合成气,回收冷量后送出装置界区。
所述脱硫合成气与所述半贫液a的摩尔流量比为1:0.1~1:0.3;所述脱硫合成气与所述准贫液b的摩尔流量比为1:0.5~1:1.5;所述脱硫合成气与所述贫甲醇c的摩尔流量比为1:0.7~1:1.2。
CO2吸收塔上段集液槽中抽出的温度-22℃~-30℃、压力2.94MPaG~3.04MPaG的富CO2甲醇依次进入富CO2甲醇冷却器3和富CO2甲醇氨冷器4补充冷量,维持甲醇溶液的低温状态,冷却至-36℃后进入CO2吸收塔下段11。
对比例
以采用粉煤气化造气生产甲醇的甲醇合成装置为例,进入酸性气体脱除装置的有效气(H2+CO)约为250000Nm3/h,在此基准下对贫液半贫液流程和配套粉煤气化的酸性气分级脱除工艺主要参数进行对比见表1。
表1
由表1可以看出,对于基于粉煤气化造气生产甲醇的甲醇合成装置,本实施例所提供的酸性气分级脱除工艺,贫甲醇循环量仅为贫液半贫液流程中贫甲醇循环量的88%,准贫液及半贫液循环量仅为贫液半贫液流程中半贫甲醇循环量的82%,降低热再生负荷944KW/h,降低外部冷量消耗400KW/h,累计动力消耗降低390KW/h,同时通过泵选型优化,降低设备投资100万元。
Claims (4)
1.一种配套粉煤气化的酸性气分级脱除工艺,其特征在于包括下述步骤:
从上游合成气冷却工序送来的温度-24℃~-30℃、压力3.04MPaG~3.14MPaG的合成气,从下部进入H2S吸收塔(1)的预洗段(11),NH3和HCN痕量组份在此被来自H2S吸收塔(1)主洗段(12)底部的第一股富H2S甲醇洗涤,洗涤后的合成气通过H2S吸收塔(1)段间升气孔(13)送入H2S吸收塔(1)主洗段(12),从H2S吸收塔(1)预洗段(11)底部送出的预洗甲醇送后续工序处理;
在H2S吸收塔(1)的主洗段(12),合成气先后被来自CO2吸收塔(2)底部的第一股富CO2甲醇和来自后续准贫气提工序的准贫液洗涤,在H2S吸收塔(1)的顶部送出温度-19℃~-27℃、压力2.97MPaG~3.07MPaG的脱硫合成气;
H2S吸收塔(1)的主洗段(12)底部送出的吸收了H2S和CO2的第二股富H2S甲醇温度-20℃~-26℃、压力3.01MPaG~3.11MPaG,送至后续中压闪蒸工序;
所述脱硫合成气从底部进入CO2吸收塔(2)的下段(21)进行初步洗涤;在下段(21)中,脱硫合成气被来自CO2吸收塔(2)的上段(22)的富CO2甲醇洗涤;
在CO2吸收塔(2)的下段(21)得到的富CO2甲醇温度-20℃~-28℃、压力2.93MPaG~3.03MPaG,分为两股,其中第一股富CO2甲醇经泵(5)加压至3.6MPaG~3.8MPaG后送去H2S吸收塔(1)的主洗段(12)作为脱硫溶剂;第二股富CO2甲醇送后续中压闪蒸工序减压闪蒸;
初步洗涤后的合成气经由升气孔进入CO2吸收塔(2)的上段(22),先后被来自再吸收工序的半贫液(a)、来自准贫气提工序的准贫液(b)及来自热再生工序的贫甲醇(c)洗涤吸收;在CO2吸收塔(2)的顶部得到温度-40℃~-50℃、压力2.89MPaG~2.99MPaG的净化合成气,回收冷量后送出装置界区;
CO2吸收塔上段集液槽中抽出的温度-22℃~-30℃、压力2.94MPaG~3.04MPaG的富CO2甲醇依次进入富CO2甲醇冷却器(3)和富CO2甲醇氨冷器(4)补充冷量,维持甲醇溶液的低温状态,冷却至-30~-40℃后进入CO2吸收塔下段(11)。
2.根据权利要求1所述的配套粉煤气化的酸性气分级脱除工艺,其特征在于所述第一股富H2S甲醇与所述合成气的摩尔流量比例为1:50~1:100。
3.根据权利要求1或2所述的配套粉煤气化的酸性气分级脱除工艺,其特征在于所述准贫液与所述合成气的配比为1:7~1:15,所述第一股富CO2甲醇与所述合成气的摩尔流量比为1:1.5~1:2.5。
4.根据权利要求3所述的配套粉煤气化的酸性气分级脱除工艺,其特征在于所述脱硫合成气与所述半贫液(a)的摩尔流量比为1:0.1~1:0.3;所述脱硫合成气与所述准贫液(b)的摩尔流量比为1:0.5~1:1.5;所述脱硫合成气与所述贫甲醇(c)的摩尔流量比为1:0.7~1:1.2。
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