CN110791327B - 一种深度脱除低温甲醇洗系统净化气硫化物的装置及工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种深度脱除低温甲醇洗系统净化气硫化物的装置及工艺，包括低温甲醇洗系统的吸收塔、再吸收塔、热再生塔和甲醇脱硫系统的轻质硫脱除塔、萃取精馏塔、萃取剂再生塔。其在于脱除低温甲醇洗系统硫含量较高流股中的杂质硫，以降低低温甲醇洗系统中吸收塔出口净化气中硫含量。来自吸收塔塔釜、热再生塔回流罐的含硫甲醇混合后与再吸收塔塔釜物料分别进入轻质硫脱除塔的中部和上部，进行脱除轻质硫化物；当轻质硫脱除塔塔釜有机硫化物含量较高时，再进入萃取精馏塔进一步脱除有机硫。该工艺处理后的含硫量较低的甲醇自热再生塔塔顶返回系统，用于净化合成气。本发明处理脱硫效果显著，处理后净化气中硫化物含量≤100ppb。
Description
技术领域
本发明涉及煤化工精密精馏分离技术领域，具体涉及一种深度脱除低温甲醇洗系统净化气硫化物的装置及工艺。
背景技术
在煤化工领域，低温甲醇洗工艺具有举足轻重的地位。无论是煤的直接液化、间接液化，还是煤气化制取化工产品的工艺装置中，大多要有气体净化工艺，而低温甲醇洗工艺无疑是目前最具竞争实力、成熟的气体净化技术，已被广泛应用于国内外合成氨、合成甲醇和其他羰基合成、城市煤气、工业制氢和天然气脱硫等气体净化装置中。
低温甲醇洗工艺流程一般包含吸收塔和若干台解析塔，吸收塔吸收酸性气体，解析塔解析出酸性气体并将贫液甲醇返回吸收塔，达到循环利用甲醇。但是粗合成气由于煤种的差异，含有多种杂质硫，在低温甲醇洗吸收塔中杂质硫溶于甲醇，在解析塔中杂质硫由于和甲醇沸点接近等原因，难以解析完成，循环进入吸收塔的甲醇往往还有少量杂质硫，导致吸收塔塔顶净化气硫含量超标，造成净化气后续处理装置催化剂寿命显著降低，设备腐蚀等问题，因此降低循环进入吸收塔的甲醇中杂质硫含量成为低温甲醇洗工艺必须解决的难题。
目前工业上为解决低温甲醇洗循环甲醇硫含量偏高导致净化气不合格的问题，通常需要频繁更换和补充新鲜甲醇，降低系统中杂质硫含量，这样会导致甲醇的损耗量大大增加，同时更换的甲醇作为废甲醇尚无净化处理方法。
发明内容
发明目的：本发明的目的在于针对低温甲醇洗系统循环甲醇硫含量超标导致吸收塔塔顶净化气硫含量超标的问题，提出了一种深度脱除低温甲醇洗系统净化气硫化物的装置及工艺，有效脱除甲醇中的无机硫和有机硫，保证出低温甲醇洗系统的净化气硫含量低于100ppb，同时系统所需能耗较普通分离显著降低。
技术方案：本发明所述一种深度脱除低温甲醇洗系统净化气硫化物的装置，包括低温甲醇洗系统和甲醇脱硫系统；所述低温甲醇洗系统包括吸收塔、再吸收塔和热再生塔，所述甲醇脱硫系统包括轻质硫脱除塔、萃取精馏塔、萃取剂再生塔；
所述吸收塔的上部设有吸收剂甲醇进料口和净化气出料口，下部设有合成气进料口和吸收塔塔釜采出口；
所述再吸收塔的上部设有循环甲醇进料口、含碳甲醇进料口和再吸收塔塔顶采出口，下部设有循环气进料口和再吸收塔塔釜采出口；
所述热再生塔自上而下依次设有热再生塔塔顶蒸汽采出口、侧线蒸汽采出口、回流液返料口、脱硫甲醇返料口、预洗甲醇进料口、净化甲醇采出口和热再生塔塔釜采出口，所述热再生塔配有侧线蒸汽冷凝器，所述蒸汽冷凝器采出口设有A号支路和B号支路；
所述轻质硫脱除塔的上部设有含填料的闪蒸塔，下部设有板式塔，所述轻质硫脱除塔的上部设有轻质硫脱除塔塔顶蒸汽采出口、板式塔塔顶蒸汽采出口和回流口，及富二氧化碳甲醇进料口，中部设有富硫甲醇进料口和不合格甲醇返料口，塔釜设有轻质硫脱除塔塔釜物料采出口；所述轻质硫脱除塔的塔顶配有脱除塔冷凝器，所述脱除塔冷凝器设有进料口和出料口；
所述萃取精馏塔的上部设有萃取精馏塔塔顶蒸汽采出口和回流口，中部由上而下依次设有合格甲醇出料口、萃取剂进料口和含硫甲醇进料口，塔釜设有富硫萃取剂采出口；所述萃取精馏塔的塔顶配有精馏塔冷凝器，所述精馏塔冷凝器采出口设有C号支路和D号支路；
所述萃取剂再生塔的上部设有萃取剂再生塔塔顶蒸汽采出口和回流口，中部设有富硫萃取剂进料口，塔釜设有循环萃取剂出料口；所述萃取剂再生塔配有测线萃取剂冷却器，所述萃取剂冷却器设有进料口和出料口。
优选地，当轻质硫脱除塔的塔釜物料中有机硫含硫较低时，所述吸收塔塔釜采出口与轻质硫脱除塔的富硫甲醇进料口相连，吸收剂甲醇进口与热再生塔的净化甲醇采出口相连；
所述再吸收塔塔釜采出口与轻质硫脱除塔的富二氧化碳甲醇进料口相连，循环气进口与热再生塔塔顶蒸汽采出口相连，含碳甲醇进料口与轻质硫脱除塔塔顶蒸汽采出口相连；
所述热再生塔的蒸汽冷凝器B号支路与轻质硫脱除塔的富硫甲醇进料口相连，脱硫甲醇返料口与轻质硫脱除塔塔釜物料采出口相连；
所述轻质硫脱除塔的板式塔塔顶蒸汽采出口与脱除塔冷凝器进料口相连，回流口与脱除塔冷凝器出料口相连。
优选地，当轻质硫脱除塔的塔釜物料中有机硫含硫较高时，所述吸收塔塔釜采出口与轻质硫脱除塔富硫甲醇进料口相连，吸收剂甲醇进口与热再生塔的净化甲醇采出口相连；
所述再吸收塔塔釜采出口与轻质硫脱除塔的富二氧化碳甲醇进料口相连，循环气进口与热再生塔塔顶蒸汽采出口相连，含碳甲醇进料口与轻质硫脱除塔塔顶蒸汽采出口相连；
所述热再生塔的蒸汽冷凝器B号支路与轻质硫脱除塔的富硫甲醇进料口相连，脱硫甲醇返料口与萃取精馏塔的合格甲醇出料口相连；
所述轻质硫脱除塔的板式塔塔顶蒸汽采出口与脱除塔冷凝器进料口相连，回流口与脱除塔冷凝器出料口相连；
所述萃取精馏塔的含硫甲醇进料口与轻质硫脱除塔塔釜物料采出口相连，萃取剂进料口与萃取剂冷却器出料口相连，富硫萃取剂采出口与萃取剂再生塔的富硫萃取剂进料口相连；所述精馏塔冷凝器C号支路与轻质硫脱除塔的不合格甲醇返料口相连，D号支路与萃取精馏塔的回流口相连；
所述萃取剂再生塔的循环萃取剂出料口与萃取剂冷却器进料口相连。
优选地，所述轻质硫脱除塔中，闪蒸塔的操作压力为0.4MPa-0.9MPa，板式塔的操作压力为0.2MPa-0.6MPa；所述闪蒸塔的底部设有金属丝网涡流破碎器。
优选地，所述轻质硫脱除塔的塔釜物料中有机硫的含量≤200mg/kg。
优选地，所述轻质硫脱除塔的塔釜物料中有机硫的含量>200mg/kg。
优选地，所述有机硫主要包括甲硫醇、乙硫醇、正丙硫醇、正丁硫醇、甲基乙基二硫醚、二乙基二硫醚中的至少一种。
优选地，所述萃取剂为N-甲基吡咯烷酮、二甘醇胺、N,N二甲基甲酰胺、N-甲基二乙醇胺、1,3-二甲基-2-咪唑啉酮、乙醇胺、1,4-丁内酯中的至少一种。
本发明还提供了一种所述的深度脱除低温甲醇洗系统净化气杂质硫的工艺，包括下述步骤：
S1、当轻质硫脱除塔的塔釜物料中有机硫含硫较低时，合成气由所述吸收塔进入低温甲醇洗系统，在吸收塔中与吸收剂甲醇逆流接触，合成气中含碳、含硫、含氮化合物溶于吸收剂甲醇，塔顶采出净化气，含碳、含硫、含氮化合物的吸收剂甲醇自吸收塔塔釜采出，进入轻质硫脱除塔的富硫甲醇进料口；
S2、来自所述再生塔塔顶采出系统内循环气、系统内循环甲醇和来自轻质硫脱除塔塔顶采出的含碳甲醇在再吸收塔内逆流接触，进一步吸收系统内循环气的含硫化合物，塔顶采出富含二氧化碳的尾气，含硫甲醇自再吸收塔塔釜采出，进入轻质硫脱除塔富二氧化碳甲醇进料口；
S3、来自低温甲醇洗系统内循环预洗吸收剂和甲醇脱硫系统净化甲醇进入热再生塔进行甲醇中含硫化合物的脱除，塔顶采出富含轻质硫化物的循环气，侧线采出含硫甲醇，经蒸汽冷凝器冷却部分回流至热再生塔，部分采出至轻质硫脱除塔的富硫甲醇进料口，在塔的中下部侧线采出吸收剂甲醇，返回至吸收塔做为新鲜吸收剂循环使用，塔釜采出甲醇水溶液进入低温甲醇洗内部其他系统进一步处理；
S4、自再吸收塔塔釜采出物料进入轻质硫脱除塔上部的填料塔经闪蒸分离，塔顶采出含碳甲醇蒸汽，下部采出脱碳甲醇，与吸收塔塔釜采出物料和热再生塔侧线蒸汽冷凝器采出的富硫甲醇进入轻质硫脱除塔，在轻质硫脱除塔内经精馏，大部分轻质硫从轻质硫脱除塔的板式塔顶蒸汽采出口采出，经冷凝，以不凝气和废甲醇的形式采出系统，脱完轻质硫的甲醇在轻质硫脱除塔塔釜物料采出口采出返回至热再生塔的脱硫甲醇返料口，进行甲醇循环，从而脱除合成气中含硫化合物。
本发明还公开了一种所述的深度脱除低温甲醇洗系统净化气杂质硫的工艺，包括下述步骤：
S1、当轻质硫脱除塔的塔釜物料中有机硫含硫较高时，合成气由所述吸收塔进入低温甲醇洗系统，在吸收塔中与吸收剂甲醇逆流接触，合成气中含碳、含硫、含氮化合物溶于吸收剂甲醇，塔顶采出净化气，含碳、含硫、含氮化合物的吸收剂甲醇自吸收塔塔釜采出，进入轻质硫脱除塔的富硫甲醇进料口；
S2、来自所述再生塔塔顶采出系统内循环气、系统内循环甲醇和来自轻质硫脱除塔塔顶采出的含碳甲醇在再吸收塔内逆流接触，进一步吸收系统内循环气的含硫化合物，塔顶采出富含二氧化碳的尾气，含硫甲醇自再吸收塔塔釜采出，进入轻质硫脱除塔富二氧化碳甲醇进料口；
S3、来自低温甲醇洗系统内循环预洗吸收剂和甲醇脱硫系统净化甲醇进入热再生塔进行甲醇中含硫化合物的脱除，塔顶采出富含轻质硫化物的循环气，侧线采出含硫甲醇，经蒸汽冷凝器冷却部分回流至热再生塔，部分采出至轻质硫脱除塔的富硫甲醇进料口，在塔的中下部侧线采出吸收剂甲醇，返回至吸收塔做为新鲜吸收剂循环使用，塔釜采出甲醇水溶液进入低温甲醇洗内部其他系统进一步处理；
S4、自再吸收塔塔釜采出物料进入轻质硫脱除塔上部的填料塔经闪蒸分离，塔顶采出含碳甲醇蒸汽，下部采出脱碳甲醇，与吸收塔塔釜采出物料和热再生塔侧线蒸汽冷凝器采出的富硫甲醇进入轻质硫脱除塔，在轻质硫脱除塔内经精馏，大部分轻质硫从轻质硫脱除塔塔顶蒸汽采出口采出，经冷凝，以不凝气和废甲醇的形式采出系统，脱完轻质硫的甲醇在轻质硫脱除塔塔釜物料采出口采出；
S5、轻质硫脱除塔塔釜物料经塔釜泵采出泵入萃取精馏塔的含硫甲醇进料口，与萃取剂进料口进料的循环萃取剂进行相互作用，甲醇中的有机硫溶于萃取剂，脱硫后的净化甲醇从萃取精馏塔的合格甲醇出料口采出，不合格甲醇从萃取精馏塔塔顶蒸汽采出口经冷凝返回至萃取精馏塔的不合格甲醇返料口重复脱轻质硫，溶有有机硫的萃取剂从萃取精馏塔塔釜的富硫萃取剂采出口采出；
S6、萃取精馏塔塔釜富硫萃取剂经塔釜泵泵入萃取剂再生塔富硫萃取剂进料口，经精馏，萃取剂中的有机硫经冷凝从萃取剂再生塔塔顶采出系统，脱硫后的萃取剂经塔釜泵采出，进入萃取剂冷却器冷却后，返回至萃取精馏塔萃取剂进料口循环使用。
本发明中，甲醇脱硫系统采出净化甲醇出料不低于低温甲醇洗系统进入T201甲醇净含量的98.5%
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
（1）本发明基于对低温甲醇洗工艺的深入研究及在萃取精馏研究领域的研究基础，提出了一种与低温甲醇洗工艺耦合的深度脱除低温甲醇洗系统净化气杂质硫的装置及工艺，从低温甲醇洗工艺流程中抽取部分硫含量最高的甲醇进入甲醇脱硫系统，通过采集分析甲醇脱硫系统中轻质硫脱除塔塔釜采出物料中重质有机硫化物的含量，提出了轻质硫脱除塔甲醇脱硫工艺流程和轻质硫脱除塔、萃取精馏塔、萃取剂再生塔三塔串联甲醇脱硫工艺流程，有效解决低温甲醇洗工艺净化气硫含量超标难题，且有效根据实际净化工艺结果，有针对性的进行杂质硫的去除方案，避免了盲目套用技术造成的成本增加，能耗浪费。
（2）本发明直接与低温甲醇洗系统耦合连接，从低温甲醇洗系统抽取吸收塔、再吸收塔和热再生塔塔间含硫化合物最高的甲醇流股进入甲醇脱硫系统进行脱硫，自甲醇脱硫系统采出净化甲醇全部返回低温甲醇洗系统热再生塔上部进一步脱硫，最终保证进吸收塔的循环吸收剂甲醇几乎不含硫化物，进而确保净化气中硫含量不高于100ppb，达到低温甲醇洗系统设计要求。
（3）本发明针对低温甲醇洗系统循环甲醇中有机硫化物含量较高时，提出使用高效萃取剂有效实现甲醇中的有机硫与甲醇的分离，将重组分硫化物从低温甲醇洗系统彻底移除，解决了目前低温甲醇洗系统由于循环甲醇中硫含量偏高，导致出低温甲醇洗系统净化气硫含量超标，难以解决的技术难题。
附图说明
图1为本发明实施例2深度脱除低温甲醇洗系统净化气杂质硫的装置的结构图。
图2为本发明实施例3深度脱除低温甲醇洗系统净化气杂质硫的装置的结构图。
附图中，T101为吸收塔，T104为再吸收塔，T105为热再生塔，T201为轻质硫脱除塔，T202为萃取精馏塔，T203为萃取剂再生塔，E201为轻质硫脱除塔塔釜再沸器，E202为轻质硫脱除塔塔顶冷凝器，E203为萃取精馏塔塔釜再沸器，E204为萃取精馏塔塔顶冷凝器，E205为萃取剂再生塔塔釜再沸器，E206为萃取剂再生塔塔顶冷凝器，E207为萃取剂冷却器；1-1为合成气，1-2为吸收剂甲醇，1-3为净化气，1-4为吸收塔塔釜物料，1-5为再吸收塔塔釜部分物料，1-6为系统内循环甲醇，1-7为再吸收塔的尾气，1-8为系统内循环气，1-9为热再生塔塔釜物料，1-10为回流液，1-11为冷凝富硫甲醇，1-12为系统内循环预洗甲醇，2-1为甲醇脱硫系统尾气，2-2为轻质硫脱除塔塔釜物料，2-3为含碳甲醇，2-4为净化甲醇，2-5为不合格甲醇，2-6为回流甲醇，2-7为萃取精馏塔塔釜物料，2-8为循环萃取剂，2-9为有机硫废液。
具体实施方式
下面通过具体实施例和附图对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
实施例1
一种深度脱除低温甲醇洗系统净化气硫化物的装置，参照图1-2，包括低温甲醇洗系统和甲醇脱硫系统；所述低温甲醇洗系统包括吸收塔T101、再吸收塔T104和热再生塔T105，所述甲醇脱硫系统包括轻质硫脱除塔T201、萃取精馏塔T202、萃取剂再生塔T203；
吸收塔T101的上部设有吸收剂甲醇进料口和净化气出料口，下部设有合成气进料口和吸收塔塔釜采出口；
再吸收塔T104的上部设有循环甲醇进料口、含碳甲醇进料口和再吸收塔塔顶采出口，下部设有循环气进料口和再吸收塔塔釜采出口；
热再生塔T105自上而下依次设有热再生塔塔顶蒸汽采出口、侧线蒸汽采出口、回流液返料口、脱硫甲醇返料口、预洗甲醇进料口、净化甲醇采出口和热再生塔塔釜采出口，热再生塔T105配有侧线蒸汽冷凝器，所述蒸汽冷凝器采出口设有A号支路和B号支路；
轻质硫脱除塔T201的上部设有含填料的闪蒸塔，下部设有板式塔，轻质硫脱除塔T201的上部设有轻质硫脱除塔塔顶蒸汽采出口、板式塔塔顶蒸汽采出口和回流口，及富二氧化碳甲醇进料口，中部设有富硫甲醇进料口和不合格甲醇返料口，塔釜设有轻质硫脱除塔塔釜物料采出口；轻质硫脱除塔T201的塔顶配有脱除塔冷凝器E202，脱除塔冷凝器E202设有进料口和出料口；
萃取精馏塔T202的上部设有萃取精馏塔塔顶蒸汽采出口和回流口，中部由上而下依次设有合格甲醇出料口、萃取剂进料口和含硫甲醇进料口，塔釜设有富硫萃取剂采出口；萃取精馏塔T202的塔顶配有精馏塔冷凝器E204，精馏塔冷凝器E204采出口设有C号支路和D号支路；
萃取剂再生塔T203的上部设有萃取剂再生塔塔顶蒸汽采出口和回流口，中部设有富硫萃取剂进料口，塔釜设有循环萃取剂出料口；萃取剂再生塔T203配有测线萃取剂冷却器E207，萃取剂冷却器E207设有进料口和出料口。
其中，当轻质硫脱除塔T201的塔釜物料中有机硫含硫较低时，吸收塔T101塔釜采出口与轻质硫脱除塔T201的富硫甲醇进料口相连，吸收剂甲醇进口与热再生塔T105的净化甲醇采出口相连；
再吸收塔T104塔釜采出口与轻质硫脱除塔T201的富二氧化碳甲醇进料口相连，循环气进口与热再生塔T105塔顶蒸汽采出口相连，含碳甲醇进料口与轻质硫脱除塔T201塔顶蒸汽采出口相连；
热再生塔T105的蒸汽冷凝器B号支路与轻质硫脱除塔T201的富硫甲醇进料口相连，脱硫甲醇返料口与轻质硫脱除塔T201塔釜物料采出口相连；
轻质硫脱除塔T201的板式塔塔顶蒸汽采出口与脱除塔冷凝器E202进料口相连，回流口与脱除塔冷凝器E202出料口相连。
其中，当轻质硫脱除塔T201的塔釜物料中有机硫含硫较高时，吸收塔T101塔釜采出口与轻质硫脱除塔T201富硫甲醇进料口相连，吸收剂甲醇进口与热再生塔T105的净化甲醇采出口相连；
再吸收塔T104塔釜采出口与轻质硫脱除塔T201的富二氧化碳甲醇进料口相连，循环气进口与热再生塔T105塔顶蒸汽采出口相连，含碳甲醇进料口与轻质硫脱除塔T201塔顶蒸汽采出口相连；
热再生塔T105的蒸汽冷凝器B号支路与轻质硫脱除塔T201的富硫甲醇进料口相连，脱硫甲醇返料口与萃取精馏塔T202的合格甲醇出料口相连；
轻质硫脱除塔T201的板式塔塔顶蒸汽采出口与脱除塔冷凝器E202进料口相连，回流口与脱除塔冷凝器E202出料口相连；
萃取精馏塔T202的含硫甲醇进料口与轻质硫脱除塔T201塔釜物料采出口相连，萃取剂进料口与萃取剂冷却器E207出料口相连，富硫萃取剂采出口与萃取剂再生塔T203的富硫萃取剂进料口相连；精馏塔冷凝器E204C号支路与轻质硫脱除塔T201的不合格甲醇返料口相连，D号支路与萃取精馏塔T202的回流口相连；
萃取剂再生塔T203的循环萃取剂出料口与萃取剂冷却器E207进料口相连。
实施例2
参照图1，在实施例1的基础上，合成气1-1以260025.28k/h的流率由吸收塔T101进入低温甲醇洗系统，低温甲醇洗系统中循环甲醇以652340kg/h的总流量在吸收塔T101不同位置进入吸收塔T101与合成气进行逆流接触，塔釜采出1632kg/h含硫甲醇；
系统内循环甲醇1-6以869256k/h的总流率在再吸收塔T104不同位置进入再吸收塔T104，与再生塔T105塔顶采出系统内循环气1-8和轻质硫脱除塔T201采出的含碳甲醇2-3逆流接触，塔釜采出735455kg/h含硫甲醇；
低温甲醇洗系统内循环预洗甲醇1-12以781546kg/h总流率在热再生塔T105不同位置进入热再生塔T105，甲醇脱硫系统净化甲醇2-4以30289kg/h的流率进入热再生塔T105脱硫甲醇返料口进入热再生塔T105，经精馏，在塔的中下部侧线以773633kg/h总流率采出吸收剂甲醇，并以349454kg/h的流率返回至吸收塔T101作为新鲜吸收剂循环使用；
吸收塔T101塔釜物料1-4以1632kg/h流率进入轻质硫脱除塔T201的富硫甲醇进料口，低温甲醇洗系统再吸收塔T104塔釜部分物料1-5以14000kg/h的流率采出进入轻质硫脱除塔T201的富二氧化碳甲醇进料口，热再生塔T105侧线采出冷凝富硫甲醇1-11以16000kg/h流率进入轻质硫脱除塔T201的富硫甲醇进料口。其中吸收塔T101塔釜物料1-4，再吸收塔T104塔釜部分物料1-5和冷凝富硫甲醇1-11中各物质的质量含量如表1所示。
表1：T201进料流股所含物质质量含量
轻质硫脱除塔T201上部含填料闪蒸塔中装有规整填料，填料高度为3米，下部板式塔为浮阀板，总塔板数为68块；上部含填料闪蒸塔操作压力为0.52MPa，下部板式塔操作压力为0.4MPa，回流比为3。上部含填料闪蒸塔采出液相物料全部返回至下部板式塔第一块塔板，吸收塔T101塔釜物料1-4和热再生塔T105侧线采出冷凝富硫甲醇1-11的进料位置为轻质硫脱除塔T201第22块塔板；下部板式塔顶部蒸汽全采出进入轻质硫脱除塔塔顶冷凝器E202，塔釜物料采出全返回至热再生塔T105脱硫甲醇返料口；填料闪蒸塔塔顶采出173kg/h的含碳甲醇2-3；
表2给出了进热再生塔T105脱硫甲醇返料口的脱硫甲醇2-4，经热再生塔T105处理后侧线采出进吸收塔T101吸收剂甲醇进口的吸收剂甲醇1-2和吸收塔T101塔顶采出净化气1-3流股中各物质的质量含量。从表2可以看出净化气所含硫化物的总质量分数为33ppb。
表2：低温甲醇洗系统中关键流股所含物质质量含量
实施例3
参照图2，在实施例1的基础上，合成气1-1以260025.28k/h的流率由吸收塔T101进入低温甲醇洗系统，低温甲醇洗系统中循环甲醇以652340kg/h的总流量在吸收塔T101不同位置进入吸收塔T101与合成气进行逆流接触，塔釜采出1632kg/h含硫甲醇；
系统内循环甲醇1-6以869256k/h的总流率在再吸收塔T104不同位置进入再吸收塔T104，与热再生塔T105塔顶采出系统内循环气1-8和轻质硫脱除塔T201采出的含碳甲醇2-3逆流接触，塔釜采出735455kg/h含硫甲醇；
低温甲醇洗系统内循环预洗甲醇1-12以781546kg/h总流率在热再生塔T105不同位置进入热再生塔T105，甲醇脱硫系统净化甲醇2-4以37450kg/h的流率进入热再生塔T105脱硫甲醇返料口进入热再生塔，经精馏，在塔的中下部侧线以773633kg/h总流率采出吸收剂甲醇，并以349454kg/h的流率返回至吸收塔T101作为新鲜吸收剂循环使用；
吸收塔T101塔釜物料1-4以1632kg/h流率进入轻质硫脱除塔T201的富硫甲醇进料口，再吸收塔T104塔釜部分物料1-5以30000kg/h的流率采出进入轻质硫脱除塔T201的富二氧化碳甲醇进料口，热再生塔T105侧线采出冷凝富硫甲醇1-11以8000kg/h流率进入轻质硫脱除塔T201的富硫甲醇进料口。其中吸收塔T101塔釜物料1-4，再吸收塔T104塔釜部分物料1-5和冷凝富硫甲醇1-11中各物质的质量含量如表3所示。
表3：T201进料流股所含物质质量含量
轻质硫脱除塔T201上部含填料闪蒸塔中装有规整填料，填料高度为5米，下部板式塔为浮阀板，总塔板数为76块；上部含填料闪蒸塔操作压力为0.58MPa，下部板式塔操作压力为0.42MPa，回流比为8。上部含填料闪蒸塔采出液相物料全部返回至下部板式塔第一块塔板，吸收塔T101塔釜物料1-4和热再生塔T105侧线采出冷凝富硫甲醇1-11的进料位置为轻质硫脱除塔T201第28块塔板；下部板式塔顶部蒸汽全采出进入轻质硫脱除塔塔顶冷凝器E202，塔釜物料以40638.86kg/h的速率采出进入萃取精馏塔T202含硫甲醇进料口；填料闪蒸塔塔顶采出443kg/h的含碳甲醇2-3；
萃取精馏塔T202装有30米的规整填料（塔板数为90块），萃取精馏塔T202操作压力为0.06MPa，循环萃取剂2-8以137341kg/h的速率进入萃取精馏塔T202第20块塔板，自轻质硫脱除塔T201塔釜采出物料进入萃取精馏塔T202第72块塔板，合格甲醇以37450kg/h的速率从萃取精馏塔T202第8块塔板采出；塔顶以2450kg/h流率采出不合格甲醇2-5，塔釜以138080kg/h流率采出含有机硫萃取剂；
萃取剂再生塔T203装有14米的规整填料（塔板数为46块），萃取剂再生塔T203操作压力为0.4MPa，自萃取精馏塔T203塔釜采出含有机硫甲醇2-7从萃取精馏塔T203第21块塔板进入，萃取精馏塔T203的回流比为2，塔釜采出脱硫后萃取剂供系统内循环使用，塔顶采出828.5kg/h的含有机硫甲醇废液。
表4给出了进低温甲醇洗系统热再生塔T105脱硫甲醇返料口的脱硫甲醇2-4，经热再生塔T105处理后侧线采出进吸收塔T101吸收剂甲醇进口的吸收剂甲醇1-2和吸收塔T101塔顶采出净化气1-3流股中各物质的质量含量。从表4可以看出净化气所含硫化物的总质量分数为16ppb。
表4：低温甲醇洗系统中关键流股所含物质质量含量
| 2-4 | 1-2 | 1-3 | |
| 总质量/kg/h | 37450 | 698908 | 91987 |
| 水 | 8.28E-23 | 0.00271617 | 3.71E-08 |
| 甲醇 | 0.99995037 | 0.99727811 | 7.80E-05 |
| 硫化氢 | 0 | 2.14E-12 | 8.69E-13 |
| 羰基硫 | 0.00E+00 | 6.73E-26 | 1.71E-53 |
| 二氧化硫 | 0.00E+00 | 2.32E-16 | 1.11E-10 |
| 甲硫醇 | 4.55E-08 | 7.24E-24 | 0 |
| 乙硫醇 | 2.05E-07 | 2.78E-17 | 0 |
| 硫化铵 | 1.39E-05 | 2.18E-09 | 0 |
| 正丙硫醇 | 2.95E-05 | 1.79E-11 | 9.52E-14 |
| 正丁硫醇 | 5.95E-06 | 3.88E-06 | 1.21E-08 |
| 二甲硫醚 | 7.10E-15 | 2.04E-09 | |
| 正戊硫醇 | 1.91E-14 | 1.84E-06 | 3.66E-09 |
| 一氧化碳 | 0 | 0 | 0.79228159 |
| 氢气 | 0.00E+00 | 0 | 0.10921445 |
| 氮气 | 0.00E+00 | 5.11E-54 | 0.01006719 |
| 甲烷 | 0.00E+00 | 0 | 0.00012306 |
| 二氧化碳 | 0.00E+00 | 4.76E-14 | 0.08724971 |
| 总硫 | 4.96E-05 | 5.72E-06 | 1.59E-08 |
如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上做出各种变化。
Claims (10)
1.一种深度脱除低温甲醇洗系统净化气硫化物的装置，其特征在于，包括低温甲醇洗系统和甲醇脱硫系统；所述低温甲醇洗系统包括吸收塔、再吸收塔和热再生塔，所述甲醇脱硫系统包括轻质硫脱除塔、萃取精馏塔、萃取剂再生塔；
所述吸收塔的上部设有吸收剂甲醇进料口和净化气出料口，下部设有合成气进料口和吸收塔塔釜采出口；
所述再吸收塔的上部设有循环甲醇进料口、含碳甲醇进料口和再吸收塔塔顶采出口，下部设有循环气进料口和再吸收塔塔釜采出口；
所述热再生塔自上而下依次设有热再生塔塔顶蒸汽采出口、侧线蒸汽采出口、回流液返料口、脱硫甲醇返料口、预洗甲醇进料口、净化甲醇采出口和热再生塔塔釜采出口，所述热再生塔配有侧线蒸汽冷凝器，所述蒸汽冷凝器采出口设有A号支路和B号支路；
所述轻质硫脱除塔的上部设有含填料的闪蒸塔，下部设有板式塔，所述轻质硫脱除塔的上部设有轻质硫脱除塔塔顶蒸汽采出口、板式塔塔顶蒸汽采出口和回流口，及富二氧化碳甲醇进料口，中部设有富硫甲醇进料口和不合格甲醇返料口，塔釜设有轻质硫脱除塔塔釜物料采出口；所述轻质硫脱除塔的塔顶配有脱除塔冷凝器，所述脱除塔冷凝器设有进料口和出料口；
所述萃取精馏塔的上部设有萃取精馏塔塔顶蒸汽采出口和回流口，中部由上而下依次设有合格甲醇出料口、萃取剂进料口和含硫甲醇进料口，塔釜设有富硫萃取剂采出口；所述萃取精馏塔的塔顶配有精馏塔冷凝器，所述精馏塔冷凝器采出口设有C号支路和D号支路；
所述萃取剂再生塔的上部设有萃取剂再生塔塔顶蒸汽采出口和回流口，中部设有富硫萃取剂进料口，塔釜设有循环萃取剂出料口；所述萃取剂再生塔配有测线萃取剂冷却器，所述萃取剂冷却器设有进料口和出料口。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，当轻质硫脱除塔的塔釜物料中有机硫含硫较低时，所述吸收塔塔釜采出口与轻质硫脱除塔的富硫甲醇进料口相连，吸收剂甲醇进口与热再生塔的净化甲醇采出口相连；
所述再吸收塔塔釜采出口与轻质硫脱除塔的富二氧化碳甲醇进料口相连，循环气进口与热再生塔塔顶蒸汽采出口相连，含碳甲醇进料口与轻质硫脱除塔塔顶蒸汽采出口相连；
所述热再生塔的蒸汽冷凝器B号支路与轻质硫脱除塔的富硫甲醇进料口相连，脱硫甲醇返料口与轻质硫脱除塔塔釜物料采出口相连；
所述轻质硫脱除塔的板式塔塔顶蒸汽采出口与设于轻质硫脱除塔塔顶的冷凝器进料口相连，回流口与冷凝器出料口相连。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，当轻质硫脱除塔的塔釜物料中有机硫含硫较高时，所述吸收塔塔釜采出口与轻质硫脱除塔富硫甲醇进料口相连，吸收剂甲醇进口与热再生塔的净化甲醇采出口相连；
所述再吸收塔塔釜采出口与轻质硫脱除塔的富二氧化碳甲醇进料口相连，循环气进口与热再生塔塔顶蒸汽采出口相连，含碳甲醇进料口与轻质硫脱除塔塔顶蒸汽采出口相连；
所述热再生塔的蒸汽冷凝器B号支路与轻质硫脱除塔的富硫甲醇进料口相连，脱硫甲醇返料口与萃取精馏塔的合格甲醇出料口相连；
所述轻质硫脱除塔的板式塔塔顶蒸汽采出口与脱除塔冷凝器进料口相连，回流口与脱除塔冷凝器出料口相连；
所述萃取精馏塔的含硫甲醇进料口与轻质硫脱除塔塔釜物料采出口相连，萃取剂进料口与萃取剂冷却器出料口相连，富硫萃取剂采出口与萃取剂再生塔的富硫萃取剂进料口相连；所述精馏塔冷凝器C号支路与轻质硫脱除塔的不合格甲醇返料口相连，D号支路与萃取精馏塔的回流口相连；
所述萃取剂再生塔的循环萃取剂出料口与萃取剂冷却器进料口相连。
4.根据权利要求1或2或3所述的装置，其特征在于，所述轻质硫脱除塔中，闪蒸塔的操作压力为0.4MPa-0.9MPa，板式塔的操作压力为0.2MPa-0.6MPa；所述闪蒸塔的底部设有金属丝网涡流破碎器。
5.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述轻质硫脱除塔的塔釜物料中有机硫的含量≤200mg/kg。
6.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述轻质硫脱除塔的塔釜物料中有机硫的含量>200mg/kg。
7.根据权利要求1或2或3所述的装置，其特征在于，所述有机硫主要包括甲硫醇、乙硫醇、正丙硫醇、正丁硫醇、甲基乙基二硫醚、二乙基二硫醚中的至少一种。
8.根据权利要求1或2或3所述的装置，其特征在于，所述萃取剂为N-甲基吡咯烷酮、二甘醇胺、N,N二甲基甲酰胺、N-甲基二乙醇胺、1,3-二甲基-2-咪唑啉酮、乙醇胺、1,4-丁内酯中的至少一种。
9.一种根据权利要求2所述的装置深度脱除低温甲醇洗系统净化气杂质硫的工艺，其特征在于，包括下述步骤：
S1、合成气由所述吸收塔进入低温甲醇洗系统，在吸收塔中与吸收剂甲醇逆流接触，合成气中含碳、含硫、含氮化合物溶于吸收剂甲醇，塔顶采出净化气，含碳、含硫、含氮化合物的吸收剂甲醇自吸收塔塔釜采出，进入轻质硫脱除塔的富硫甲醇进料口；
S2、来自所述热再生塔塔顶采出系统内循环气、系统内循环甲醇和来自轻质硫脱除塔塔顶采出的含碳甲醇在再吸收塔内逆流接触，进一步吸收系统内循环气的含硫化合物，塔顶采出富含二氧化碳的尾气，含硫甲醇自再吸收塔塔釜采出，进入轻质硫脱除塔富二氧化碳甲醇进料口；
S3、来自低温甲醇洗系统内循环预洗吸收剂和甲醇脱硫系统净化甲醇进入热再生塔进行甲醇中含硫化合物的脱除，塔顶采出富含轻质硫化物的循环气，侧线采出含硫甲醇，经蒸汽冷凝器冷却部分回流至热再生塔，部分采出至轻质硫脱除塔的富硫甲醇进料口，在塔的中下部侧线采出吸收剂甲醇，返回至吸收塔做为新鲜吸收剂循环使用，塔釜采出甲醇水溶液进入低温甲醇洗内部其他系统进一步处理；
S4、自再吸收塔塔釜采出物料进入轻质硫脱除塔上部的填料塔经闪蒸分离，塔顶采出含碳甲醇蒸汽，下部采出脱碳甲醇，与吸收塔塔釜采出物料和热再生塔侧线蒸汽冷凝器采出的富硫甲醇进入轻质硫脱除塔，在轻质硫脱除塔内经精馏，大部分轻质硫从轻质硫脱除塔的板式塔顶蒸汽采出口采出，经冷凝，以不凝气和废甲醇的形式采出系统，脱完轻质硫的甲醇在轻质硫脱除塔塔釜物料采出口采出返回至热再生塔的脱硫甲醇返料口，进行甲醇循环，从而脱除合成气中含硫化合物。
10.一种根据权利要求3所述的装置深度脱除低温甲醇洗系统净化气杂质硫的工艺，其特征在于，包括下述步骤：
S1、合成气由所述吸收塔进入低温甲醇洗系统，在吸收塔中与吸收剂甲醇逆流接触，合成气中含碳、含硫、含氮化合物溶于吸收剂甲醇，塔顶采出净化气，含碳、含硫、含氮化合物的吸收剂甲醇自吸收塔塔釜采出，进入轻质硫脱除塔的富硫甲醇进料口；
S2、来自所述热再生塔塔顶采出系统内循环气、系统内循环甲醇和来自轻质硫脱除塔塔顶采出的含碳甲醇在再吸收塔内逆流接触，进一步吸收系统内循环气的含硫化合物，塔顶采出富含二氧化碳的尾气，含硫甲醇自再吸收塔塔釜采出，进入轻质硫脱除塔富二氧化碳甲醇进料口；
S3、来自低温甲醇洗系统内循环预洗吸收剂和甲醇脱硫系统净化甲醇进入热再生塔进行甲醇中含硫化合物的脱除，塔顶采出富含轻质硫化物的循环气，侧线采出含硫甲醇，经蒸汽冷凝器冷却部分回流至热再生塔，部分采出至轻质硫脱除塔的富硫甲醇进料口，在塔的中下部侧线采出吸收剂甲醇，返回至吸收塔做为新鲜吸收剂循环使用，塔釜采出甲醇水溶液进入低温甲醇洗内部其他系统进一步处理；
S4、自再吸收塔塔釜采出物料进入轻质硫脱除塔上部的填料塔经闪蒸分离，塔顶采出含碳甲醇蒸汽，下部采出脱碳甲醇，与吸收塔塔釜采出物料和热再生塔侧线蒸汽冷凝器采出的富硫甲醇进入轻质硫脱除塔，在轻质硫脱除塔内经精馏，大部分轻质硫从轻质硫脱除塔塔顶蒸汽采出口采出，经冷凝，以不凝气和废甲醇的形式采出系统，脱完轻质硫的甲醇在轻质硫脱除塔塔釜物料采出口采出；
S5、轻质硫脱除塔塔釜物料经塔釜泵采出泵入萃取精馏塔的含硫甲醇进料口，与萃取剂进料口进料的循环萃取剂进行相互作用，甲醇中的有机硫溶于萃取剂，脱硫后的净化甲醇从萃取精馏塔的合格甲醇出料口采出，不合格甲醇从萃取精馏塔塔顶蒸汽采出口经冷凝返回至萃取精馏塔的不合格甲醇返料口重复脱轻质硫，溶有有机硫的萃取剂从萃取精馏塔塔釜的富硫萃取剂采出口采出；
S6、萃取精馏塔塔釜富硫萃取剂经塔釜泵泵入萃取剂再生塔富硫萃取剂进料口，经精馏，萃取剂中的有机硫经冷凝从萃取剂再生塔塔顶采出系统，脱硫后的萃取剂经塔釜泵采出，进入萃取剂冷却器冷却后，返回至萃取精馏塔萃取剂进料口循环使用。
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