CN109078349A - 一种低温甲醇洗节能装置及工艺 - Google Patents

一种低温甲醇洗节能装置及工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种低温甲醇洗节能装置及工艺；该装置包括中压闪蒸塔，连接至再吸收塔，还包括半贫液气提塔，其包括上塔、中塔和下塔，中压闪蒸塔还连接至半贫液气提塔的上塔；上塔顶部连接至第一换热器、底部连接至中塔，中塔顶部连接第二换热器，中塔底部通过第三换热器连接至下塔，下塔底部连接至二氧化碳吸收塔。本发明通过增加半贫液气提塔进行闪蒸，闪蒸出来的二氧化碳、尾气作为前一段工序的冷源，与贫甲醇、变换气进行换热，给系统提供了冷量。采用此工艺降低了低温甲醇洗装置系统冷量，节省再生能量消耗，确保装置操作负荷；设备结构简单，工艺流程合理，具有较好的经济效益和社会效益。

Description

一种低温甲醇洗节能装置及工艺
技术领域
本发明属于化工技术领域，涉及低温甲醇洗，具体为一种低温甲醇洗节能装置及工艺。
背景技术
低温甲醇洗装置在2013年为配合我厂转型生产20万吨/年乙二醇的需求，进行了为期4个月的改造，改造后装置于2013年10月投入生产运行，经过近两年的运行状况来看，低温甲醇洗装置基本上达到了改造前的设想，可以同时为乙二醇和合成氨装置输送合格的工艺气。但是装置本身也暴露了一些缺陷：再吸收塔塔排放的尾气、CO2和未变换净化气的出口温度与设计值相差甚远，冷量损失严重，造成低温甲醇洗冷量分布不均匀，系统负荷难以提升。
低温甲醇洗送出的CO2、尾气和未变换净化气带走了系统较多的冷量，造成系统冷量损失非常严重，为了维持低温甲醇洗装置的稳定运行，被迫提高冰机负荷来满足生产需求，但是在夏季高温的环境下，由于循环水温度持续上涨，冰机制冷效果下降，蒸汽消耗加大，有时候冰机全负荷运行也无法满足低温甲醇洗装置的生产需求，煤气化装置被迫降负荷运行，2015年以前，煤气化装置的负荷基本上只能维持在80%以下，无形中加大了企业的生产运营成本。
发明内容
本发明的目的提供一种低温甲醇洗节能装置及工艺，通过引入半贫液循环，降低系统冷量，节省再生消耗，确保操作负荷。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种低温甲醇洗节能装置，包括中压闪蒸塔，连接至再吸收塔，还包括半贫液气提塔，其包括上塔、中塔和下塔，中压闪蒸塔还连接至半贫液气提塔的上塔；上塔顶部连接至第一换热器、底部连接至中塔，中塔顶部连接第二换热器，中塔底部通过第三换热器连接至下塔，下塔底部连接至二氧化碳吸收塔。
进一步地，所述半贫液气提塔的上塔底部通过虹吸管连接至中塔。
进一步地，所述半贫液气提塔下塔底部通过加压泵连接至二氧化碳吸收塔。
进一步地，所述中压闪蒸塔的上塔底部连接至再吸收塔和半贫液气提塔的上塔。
进一步地，所述第一换热器为变换器/CO2产品换热器；第二换热器为变换气/净化气换热器；第三换热器为再吸收塔甲醇/贫甲醇换热器。
本发明还涉及采用所述装置的节能工艺，包括以下步骤：
1）中压闪蒸塔内的富二氧化碳甲醇液一部分进入再吸收塔进行闪蒸，另一部分进入半贫液气提塔的上塔进行闪蒸；
2）半贫液气提塔的上塔内闪蒸出来的二氧化碳送至第一换热器进行换热，闪蒸后的半贫液进入中塔进行闪蒸；中塔闪蒸出来的尾气送至第二换热器进行换热，闪蒸后的低温半贫液进入第三换热器进行换热后进入下塔进行气提；下塔的半贫液进入二氧化碳吸收塔进行再利用。
进一步地，步骤1）中中压闪蒸塔内的富二氧化碳甲醇液为-30~-36℃，0.8~1.3MPa。
进一步地，步骤2）中上塔内闪蒸出来的二氧化碳为-50~-65℃，0.10~0.20MPa，闪蒸后的半贫液为-50~-65℃，0.10~0.20MPa；中塔内闪蒸出来的尾气为-70~-55℃，0.10~0.2MPa；闪蒸后的低温半贫液为-70~-55℃，0.10~0.2MPa；第三换热器进行换热后的半贫液为-45~-55℃，0.10~0.20MPa；下塔的半贫液为-70~-55℃，0.10~0.2MPa。
进一步地，所述下塔的半贫液经过升压至-61.04℃，3.38MPa后与来自未变换气吸收塔中塔富二氧化碳甲醇液混合后进入二氧化碳吸收塔的上段进行二氧化碳吸收。
进一步地，上塔内闪蒸出来的二氧化碳在第一换热器内对来自变换单元的变换气进行降温冷却；中塔内闪蒸出来的尾气在第二换热器内对来自变换单元的变换气进行降温冷却；闪蒸后的低温半贫液在第三换热器内对来自富甲醇/贫甲醇换热器的贫甲醇进行冷却降温。
本发明采用氮气进行气提，可进一步降低甲醇中溶解的CO2分压，可使CO2解吸更彻底些，由于半贫液气提塔操作压力低，为0.08MPa，相当于负压(接近真空)操作，通入的气提氮越多，CO2分压降低得越多，解吸得越彻底。二氧化碳解析的越多，给系统提供的冷量越多。
本发明具有以下有益效果：
本发明通过增加半贫液循环工艺，利用半贫液气提塔进行闪蒸，闪蒸出来的二氧化碳、尾气作为前一段工序的冷源，与贫甲醇、变换气进行换热，给系统提供了冷量。采用此工艺降低了低温甲醇洗装置系统冷量，节省再生能量消耗，确保装置操作负荷；设备结构简单，工艺流程合理，具有较好的经济效益和社会效益。
另外，经过气提闪蒸后的低温半贫液送至第三换热器即再吸收塔甲醇/贫甲醇换热器换热，对来自富甲醇/贫甲醇换热器的贫甲醇进行冷却，换热后的半贫液回到半贫液气提塔下塔。冷却后的贫甲醇又回到系统中，进行低温吸收硫化氢、二氧化碳，有利于工艺吸收，减少贫甲醇的循环用量，节省了物料的消耗。
附图说明
图1为本发明提供装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例来进一步说明本发明，但本发明要求保护的范围并不局限于实施例表述的范围。
实施例1：
如图1所示，一种低温甲醇洗节能装置，包括中压闪蒸塔1，连接至再吸收塔2，其特征在于：还包括半贫液气提塔3，其包括上塔、中塔和下塔，中压闪蒸塔1还连接至半贫液气提塔3的上塔；上塔顶部连接至第一换热器4、底部连接至中塔，中塔顶部连接第二换热器5，中塔底部通过第三换热器6连接至下塔，下塔底部连接至二氧化碳吸收塔8。
再吸收塔由下至上分为四段，一段为气提段，采用氮气气提。将送至气提段的富H2S甲醇进行气提再生；二段为再吸收段，此段把该段下部的富含H2S和CO2的甲醇溶液闪蒸出来的气体中的H2S和COS再吸收进溶液中去（以保证CO2产品的纯度）；三段为CO2回收段，此段为闪蒸出部分较纯净的CO2，同时作为再吸收溶液送至再吸收段；四段为顶部低压闪蒸段，闪蒸出部分纯净的CO2，闪蒸后的甲醇溶液通过虹吸管进入其下部的再吸收塔再吸收段作为再吸收溶液。三段和四段闪蒸出来的CO2与变换气进行换热，换热后的CO2作为原料气送至下一工艺单元。再吸收塔是原有设备。
优选地，所述半贫液气提塔3的上塔底部通过虹吸管连接至中塔。利用液柱压力差，使甲醇溶液上升后再送至再吸收段，保证CO2回收段的再吸收液持续稳定送至再吸收段。
优选地，所述半贫液气提塔3下塔底部通过加压泵连接至二氧化碳吸收塔8。半贫液气提塔操作压力0.4MPa(G),二氧化碳吸收塔操作压力3.6MPa(G),因两塔操作压力不一致，半贫液气提塔下塔溶液必须通过泵加压后才能送至操作压力高的二氧化碳吸收塔。
进一步地，所述中压闪蒸塔1的上塔底部连接至再吸收塔2和半贫液气提塔3的上塔。降低系统冷量，节省再生系统消耗。
中压闪蒸塔上塔底部溶液分别送至再吸收塔、半贫液气提塔，其溶液分配是通过设置在进塔管线上的流量调节阀控制流量。
更进一步地，所述第一换热器为变换气/CO2产品换热器；第二换热器为变换气/净化气换热器；第三换热器为再吸收塔甲醇/贫甲醇换热器。两个换热器的变换气来源不同，第一换热器是4股物料的换热器，变换气来自上一工艺单元，变换气进口温度是38℃，出口温度为2.2℃；温差是36℃；第二换热器是2股物料的换热器，变换气来自第一换热器出口，变换气进口温度是2.2℃，出口温度是-32.5℃，温差是34.7℃。
具体操作时：
来自中压闪蒸塔上塔的富二氧化碳甲醇液-34.96℃，1.1MPa，一部分送至再吸收塔进行闪蒸，另一部分送至到半贫液气提塔上塔进行闪蒸，进入再吸收塔的富二氧化碳甲醇量为240.7m3/h；进入半贫液气提塔的富二氧化碳甲醇量为78.7m3/h，两者之间的分配比例是：3.06；半贫液气提塔上塔闪蒸出来的二氧化碳-57.73℃，0.17MPa送至第一换热器进行换热，对来自变换单元的变换气进行降温冷却。闪蒸后的半贫液-57.73℃，0.17MPa经过虹吸管回到半贫液气提塔中塔再继续进行闪蒸，闪蒸出来的尾气-62.18℃，0.14MPa送至第二换热器进行换热，对来自变换单元的变换气进行降温冷却。经过气提闪蒸后的低温半贫液-61.48℃，0.16MPa送至第三换热器换热，对来自富甲醇/贫甲醇换热器的贫甲醇进行冷却，换热后的半贫液-50.90℃，0.15MPa回到半贫液气提塔下塔，继续利用氮气常温，0.6MPa进行气提。
半贫液气提塔下塔半贫液-61.04℃，0.18MPa经加压泵升压-61.04℃，3.38MPa后，与来自未变换气吸收塔中塔富二氧化碳甲醇液混合后，送至二氧化碳吸收塔塔上段进行二氧化碳吸收。
以上参考了优选实施例对本发明进行了描述，但本发明的保护范围并不限制于此，任何落入权利要求的范围内的所有技术方案均在本发明的保护范围内。在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。

Claims (10)

1.一种低温甲醇洗节能装置，包括中压闪蒸塔（1），连接至再吸收塔（2），其特征在于：还包括半贫液气提塔（3），其包括上塔、中塔和下塔，中压闪蒸塔（1）还连接至半贫液气提塔（3）的上塔；上塔顶部连接至第一换热器（4）、底部连接至中塔，中塔顶部连接第二换热器（5），中塔底部通过第三换热器（6）连接至下塔，下塔底部连接至二氧化碳吸收塔（8）。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述半贫液气提塔（3）的上塔底部通过虹吸管连接至中塔。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述半贫液气提塔（3）下塔底部通过加压泵连接至二氧化碳吸收塔（8）。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述中压闪蒸塔（1）的上塔底部连接至再吸收塔（2）和半贫液气提塔（3）的上塔。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述第一换热器为变换器/CO2产品换热器；第二换热器为变换气/净化气换热器；第三换热器为再吸收塔甲醇/贫甲醇换热器。
6.采用权利要求1-5所述的装置的节能工艺，其特征在于，包括以下步骤：
1）中压闪蒸塔内的富二氧化碳甲醇液一部分进入再吸收塔进行闪蒸，另一部分进入半贫液气提塔的上塔进行闪蒸；
2）半贫液气提塔的上塔内闪蒸出来的二氧化碳送至第一换热器进行换热，闪蒸后的半贫液进入中塔进行闪蒸；中塔闪蒸出来的尾气送至第二换热器进行换热，闪蒸后的低温半贫液进入第三换热器进行换热后进入下塔进行气提；下塔的半贫液进入二氧化碳吸收塔进行再利用。
7.根据权利要求6所述的工艺，其特征在于：步骤1）中中压闪蒸塔内的富二氧化碳甲醇液为-30~-36℃，0.8~1.3MPa。
8.根据权利要求6所述的工艺，其特征在于：步骤2）中上塔内闪蒸出来的二氧化碳为-50~-65℃，0.10~0.20MPa，闪蒸后的半贫液为-50~-65℃，0.10~0.20MPa；中塔内闪蒸出来的尾气为-70~-55℃，0.10~0.2MPa；闪蒸后的低温半贫液为-70~-55℃，0.10~0.2MPa；第三换热器进行换热后的半贫液为-45~-55℃，0.10~0.20MPa；下塔的半贫液为-70~-55℃，0.10~0.2MPa。
9.根据权利要求8所述的工艺，其特征在于：所述下塔的半贫液经过升压至-61.04℃，3.38MPa后与来自未变换气吸收塔中塔富二氧化碳甲醇液混合后进入二氧化碳吸收塔的上段进行二氧化碳吸收。
10.根据权利要求8所述的工艺，其特征在于：上塔内闪蒸出来的二氧化碳在第一换热器内对来自变换单元的变换气进行降温冷却；中塔内闪蒸出来的尾气在第二换热器内对来自变换单元的变换气进行降温冷却；闪蒸后的低温半贫液在第三换热器内对来自富甲醇/贫甲醇换热器的贫甲醇进行冷却降温。
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