CN109999617A - 一种降低低温甲醇洗尾气中co浓度的工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种降低低温甲醇洗尾气中CO浓度的工艺，包括如下主要步骤：1)低温甲醇洗的甲醇水溶液闪蒸，2)闪蒸气送中压闪蒸塔经无硫甲醇洗涤脱除闪蒸气中的酸性组分，3)闪蒸气送循环气压缩机回收有效气。本发明的新工艺流程，巧妙的将系统中的能源循环运转，有用物质循环利用，将原料气凝液、富甲醇中的CO、H2通过闪蒸加压的方式回收，可以将系统的CO回收率提高0.2％以上，排放尾气中的CO浓度降低到0.01mol％以下。

Description

一种降低低温甲醇洗尾气中CO浓度的工艺
技术领域
本发明属于煤化工领域，尤其是涉及一种降低低温甲醇洗尾气中CO浓度的工艺方法。
背景技术
低温甲醇洗工段凭借能耗低、装置处理能力大等特点，在新建煤化工项目中广泛应用。目前，大型煤化工项目酸性气脱除工段多采用低温甲醇洗技术。低温甲醇洗装置通过甲醇吸收原料气中的CO2、H2S，净化气达标后送至下游装置。甲醇脱除酸性气体的同时，会少量吸收H2和CO等有效气，尤其是富甲醇中的CO如果在中压闪蒸时不能充分回收，在后续溶剂再生时就会进入到尾气中。另外，原料气凝液溶解了CO和H2等有效气，经典的低甲流程不回收这部分有效气。因此，无论从环境还是经济性角度都有降低低温甲醇洗尾气中有效气含量的必要性。
发明内容
本发明通过优化工艺流程，回收低温甲醇洗工艺中的甲醇水溶液和原料气凝液中的有效气，可以有效回收低温甲醇洗中的CO等有效气，降低尾气中的CO浓度。
本发明的技术方案如下：
一种降低低温甲醇洗尾气中CO浓度的工艺，包括如下主要步骤：
1)低温甲醇洗的甲醇水溶液闪蒸，2)闪蒸气送中压闪蒸塔经无硫甲醇洗涤脱除闪蒸气中的酸性组分，3)闪蒸气送循环气压缩机回收有效气。
优化的，步骤1)中，低温甲醇洗的含水原料气先经分离器，分离出甲醇水溶液，分离器V1底的甲醇水溶液先换热温度升高到60℃～80℃，再经减压阀减至0.8MPaG～1.2MPaG后送入闪蒸罐。
其中，低温甲醇洗的含水原料气的压力为5.8MPaG～6.0MPaG，温度30～40℃，组分主要是CO、H2、CO2和少量水、甲醇等；
分离器中分离出的甲醇水溶液的压力为5.75～5.95MPaG，温度为-20～-25℃，组分主要是甲醇、水、溶解少量CO、H2、CO2等；
闪蒸罐的闪蒸气的压力为0.8MPaG～1.2MPaG，温度为60℃～80℃，组分主要是CO、H2、CO2等。
闪蒸罐底中的含甲醇水溶液压力为0.8MPaG～1.2MPaG，温度为60℃～80℃，组分主要是水、甲醇，将其送后续精馏工续，直至水中甲醇浓度达标，作为废水排放。
优化的，步骤3)中，将闪蒸气压力提高到5.85MPaG～6.0MPaG送低温甲醇洗入口的原料气。
传统的低温甲醇洗工艺增加CO回收率的方法是吸收CO的富甲醇中压(0.8MPaG～1.2MPaG)闪蒸，解吸出的CO后经循环气压缩机并入原料气中，相比传统的低温甲醇洗中压闪蒸工艺，上述工艺得到的CO的回收率可以提高0.15％。
为了进一步优化工艺，提供CO的回收率，还可以进一步优化设计：
设置甲醇洗涤塔，分为脱碳段I、脱碳段II、脱碳段III和脱硫段，原料气分凝液后送至甲醇洗涤塔，通过贫甲醇洗涤，脱除原料气中的酸性气体如CO2、H2S，在脱碳段I的底部得到无硫富甲醇先经无硫甲醇激冷器冷却到-30～-40℃，再减压到0.8～1.2MPaG送至中压闪蒸塔顶段；甲醇洗涤塔脱硫段底的含硫甲醇经含硫甲醇激冷器冷却到-30～-40℃，再减压到0.8～1.2MPaG送至中压闪蒸塔底段。
中压闪蒸塔的塔结构型式为填料/板式塔；可将该中压闪蒸塔设置为三段，塔顶为无硫甲醇闪蒸段，中段为洗涤段，塔底为含硫甲醇闪蒸段；含硫甲醇、无硫甲醇闪蒸段为填料塔，塔顶的无硫闪蒸气先送至塔底含硫甲醇闪蒸混合后送至中段的洗涤段板式塔，原料气凝液闪蒸得到的含CO闪蒸气也送至中压闪蒸塔洗涤段。
含硫甲醇、无硫甲醇闪蒸段底部通入氢气或CO2气提，可以将气提含硫甲醇、无硫甲醇的CO浓度降低到0.1～0.15mol％，液相中溶解的CO被氢气或CO2气提出来，闪蒸气经洗涤段用富甲醇将CO2等再脱除，再送至循环气压缩机，提压将有效气送回原料气。优选的，CO2选择高纯CO2(纯度大于99％V)。
优化的，含硫、无硫甲醇闪蒸的压力是0.8～1.2MPaG,原料气凝液闪蒸的压力也是0.8～1.2MPaG。
优化的，氢气或CO2气提中氢气或CO2浓度大于99％，氢气或CO2压力大于闪蒸压力。
更进一步，中压闪蒸塔塔底溶液去H2S浓缩塔，H2S浓缩塔塔底的富甲醇经氮气气提后，温度是-40～-45℃，富甲醇中CO2浓度低于1mol％,经泵升压至1.2～1.4MPaG送至中压闪蒸塔作为洗涤溶剂吸收闪蒸气中的CO2，吸收CO2后的甲醇溶剂继续循环至H2S浓缩塔。
上述工艺得到的CO的回收率较传统的低温甲醇洗工艺CO回收率可以提高0.2％。
本发明的有益效果：
传统的低温甲醇洗工艺处理原料气凝液的办法是减压闪蒸，解吸出的CO、H2随尾气放空，这种工艺路线放空的尾气中CO浓度达到0.1mol％以上，CO高浓度排放是一种经济损失，而利用本发明的新工艺流程，巧妙的将系统中的能源循环运转，有用物质循环利用，将原料气凝液、富甲醇中的CO、H2通过闪蒸加压的方式回收，可以将系统的CO回收率提高0.2％以上，排放尾气中的CO浓度降低到0.01mol％以下。
附图说明
图1为本发明的实施例1的工艺流程图；
图2为本发明的实施例2的工艺流程图。
其中：
E1-原料气冷却器、V1-分离器、E16-进料加热器、V8-闪蒸罐、T8-中压闪蒸塔、C1-压缩机、T1-甲醇洗涤塔、E3-含硫甲醇激冷器、E4-无硫甲醇激冷器
具体实施方式
以下将对本发明的具体实施方式进行详细描述。为了避免过多不必要的细节，在以下实施例中对属于公知的操作或功能将不进行详细描述。本发明的优点和特点将会随着实施例的阐释更加清楚，但实施例仅是范例性的，对本发明不构成任何限制。本领域技术人员对本发明的技术和形式的改变，都将落入本发明保护范围。
实施例1一种降低低温甲醇洗尾气中CO浓度的工艺一
以100万吨甲醇厂配套低温甲醇洗工段为例：低温甲醇洗工段原料气中CO和H2的单位小时流量为275000Nm3。其中CO组分的组成为33.3％(V)。
低温甲醇洗的含水原料气(压力：5.8MPaG，温度：-25℃，组分主要是CO、H2、CO2和少量水、甲醇)先经分离器V1，分离出甲醇水溶液(压力：5.75MPaG，温度：-25℃，组分主要是甲醇、水、溶解少量CO、H2、CO2)，分离器V1底的甲醇水溶液先换热温度升高到60℃，再经减压阀减至0.8MPaG后送入闪蒸罐V8，V8的闪蒸气(压力：0.8MPaG，温度：60℃，组分主要是CO、H2、CO2)送中压闪蒸塔T8塔底，先经无硫甲醇洗涤脱除闪蒸气中的CO2等酸性组分，出口的闪蒸气送循环气压缩机C1，将闪蒸气压力提高到5.9MPaG送低温甲醇洗入口的原料气。闪蒸罐V8底的含甲醇水溶液(压力：0.8MPaG，温度：60℃，组分主要是水、甲醇)送后续精馏工续，直至水中甲醇浓度达标，作为废水排放。
CO回收率提高0.15％意味着在下游甲醇合成装置余量充足的情况下，多回收的137.5Nm3/h的CO气，该有效气对应每小时生产0.063t甲醇，相当于每年增产500t甲醇，此工艺相比于传统低温甲醇洗工艺只增加循环压缩机137.5Nm3/h部分的压缩功，折算为电耗10.25kW，相当于每年电费多耗费65600元，而年增产的甲醇按吨单价2500元计算，相当于销售增加1250000元，效益明显。
实施例2一种降低低温甲醇洗尾气中CO浓度的工艺二
以100万吨甲醇厂配套低温甲醇洗工段为例：低温甲醇洗工段原料气中CO和H2的单位小时流量为275000Nm3。其中CO组分的组成为33.3％(V)。
低温甲醇洗的含水原料气(组分主要是CO、H2、CO2和少量水)先喷注甲醇，经原料气冷却器E1降温至-15～-30℃，再经分离器V1分离出凝液(温度组分主要是甲醇、水、溶解少量CO、H2、CO2)，分离器V1底的凝液先经进料加热器E16，温度升高到60℃，再经减压阀减至0.8MPaG后送入闪蒸罐V8，V8的闪蒸气(压力：0.8MPaG，温度：60℃，组分主要是CO、H2、CO2)送中压闪蒸塔T8中段的洗涤段，经无硫甲醇洗涤脱除闪蒸气中的CO2等酸性组分，出口的闪蒸气送循环气压缩机C1，将闪蒸气提压后送低温甲醇洗入口的原料气。闪蒸罐V8底的含甲醇水溶液(压力：0.8MPaG，温度：60℃，组分主要是水、甲醇)送后续精馏工续，直至水中甲醇浓度达标，作为废水排放。
原料气分凝液后送至甲醇洗涤塔T1，通过贫甲醇洗涤，脱除原料气中的酸性气体如CO2、H2S，在脱碳段I的底部得到无硫富甲醇先经无硫甲醇激冷器E4冷却到-40℃，再减压到0.8MPaG送至中压闪蒸塔T8顶段。甲醇洗涤塔T1脱硫段底的含硫甲醇经含硫甲醇激冷器E3冷却到-40℃，再减压到0.8MPaG送至中压闪蒸塔T8底段。含硫甲醇、无硫甲醇闪蒸段底部通入氢气(或高纯CO2)气提，可以将气提含硫甲醇、无硫甲醇的CO浓度0.2～0.3mol％降低到0.1～0.15mol％，液相中溶解的CO被氢气(或高纯CO2)气提出来，闪蒸气经洗涤段用富甲醇将CO2等再脱除，再送至循环气压缩机C1，提压将有效气送回原料气。
其中中压闪蒸塔塔结构型式为填料/板式塔，中压闪蒸塔分三段，塔顶为无硫甲醇闪蒸段，中段为洗涤段，塔底为含硫甲醇闪蒸段。含硫甲醇、无硫甲醇闪蒸段为填料塔，塔顶的无硫闪蒸气先送至下塔(含硫甲醇闪蒸)混合后送至中段的洗涤段(板式塔)，原料气凝液闪蒸得到的含CO闪蒸气也送至中压闪蒸塔洗涤段。
中压闪蒸塔塔底溶液去H2S浓缩塔，H2S浓缩塔塔底的富甲醇经氮气气提后，温度是-40～-45℃，富甲醇中CO2浓度低于1mol％,经泵升压至1.2～1.4MPaG送至中压闪蒸塔作为洗涤溶剂吸收闪蒸气中的CO2，吸收CO2后的甲醇溶剂继续循环至H2S浓缩塔。
CO回收率提高0.2％意味着在下游甲醇合成余量充足的情况下，多回收183.3Nm3/h的CO气，回收的有效气对应每小时多生产0.083t甲醇，相当于每年增产666.67t甲醇。此工艺相比于传统低温甲醇洗工艺只增加循环压缩机183.3Nm3/h部分的压缩功，折算为电耗13.66kW，相当于每年电费多耗费87450元，而年增产的甲醇按吨单价2500元计算，相当于销售增加1666675元，效益明显。

Claims (9)

1.一种降低低温甲醇洗尾气中CO浓度的工艺，其特征在于：包括如下步骤：1)低温甲醇洗的甲醇水溶液闪蒸，2)闪蒸气送中压闪蒸塔经无硫甲醇洗涤脱除闪蒸气中的酸性组分，3)闪蒸气送循环气压缩机回收有效气。
2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于：步骤1)中，低温甲醇洗的含水原料气先经分离器，分离出甲醇水溶液，分离器V1底的甲醇水溶液先换热温度升高到60℃～80℃，再经减压阀减至0.8MPaG～1.2MPaG后送入闪蒸罐。
3.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于：步骤3)中，将闪蒸气压力提高到5.85MPaG～6.0MPaG送低温甲醇洗入口的原料气。
4.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于：所述工艺中设置甲醇洗涤塔，分为脱碳段I、脱碳段II、脱碳段III和脱硫段，原料气分凝液后送至甲醇洗涤塔，通过贫甲醇洗涤，脱除原料气中的酸性气体，在脱碳段I的底部得到无硫富甲醇先经无硫甲醇激冷器冷却到-30～-40℃，再减压到0.8～1.2MPaG送至中压闪蒸塔顶段；甲醇洗涤塔脱硫段底的含硫甲醇经含硫甲醇激冷器冷却到-30～-40℃，再减压到0.8～1.2MPaG送至中压闪蒸塔底段。
5.根据权利要求1或4所述的工艺，其特征在于：所述中压闪蒸塔设置为三段，塔顶为无硫甲醇闪蒸段，中段为洗涤段，塔底为含硫甲醇闪蒸段。
6.根据权利要求5所述的工艺，其特征在于：含硫甲醇、无硫甲醇闪蒸段底部通入氢气或CO2气提。
7.根据权利要求5所述的工艺，其特征在于：含硫、无硫甲醇闪蒸的压力是0.8～1.2MPaG,原料气凝液闪蒸的压力也是0.8～1.2MPaG。
8.根据权利要求6所述的工艺，其特征在于：氢气或CO2气提中氢气或CO2浓度大于99％，氢气或CO2压力大于闪蒸压力。
9.根据权利要求4所述的工艺，其特征在于：中压闪蒸塔塔底溶液去H2S浓缩塔，H2S浓缩塔塔底的富甲醇经氮气气提后，温度是-40～-45℃，富甲醇中CO2浓度低于1mol％,经泵升压至1.2～1.4MPaG送至中压闪蒸塔作为洗涤溶剂吸收闪蒸气中的CO2，吸收CO2后的甲醇溶剂继续循环至H2S浓缩塔。
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