CN114307514B - 一种气化高闪气处理系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种气化高闪气处理系统及方法，包括第一高闪气冷却器、第一高闪气分离器、高闪气洗氨塔、第二高闪气冷却器、第二高闪气分离器、高闪气洗涤塔、含硫甲醇泵及冷凝液泵。高闪气经冷却、分离、洗氨后，利用低温甲醇洗系统中的富碳甲醇进行洗涤，以脱除H2S和COS，洗涤后的高闪气含有大量的CO+H2，可以直接送至燃料气管网，高闪气作为燃料气燃烧更环保；洗涤塔底的含硫甲醇经泵加压后送至低温甲醇洗系统中的含硫甲醇闪蒸罐，进行富甲醇的解吸再生，将气化高闪气处理与低温甲醇洗系统相耦合，系统简单、操作灵活、设备投资和运行成本低。

Description

一种气化高闪气处理系统及方法
技术领域
本发明属于化工气体净化技术领域，具体涉及一种气化高闪气处理系统及方法。
背景技术
煤化工行业中煤气化装置的气化炉和洗涤塔排出的黑水中含有一定量的合成气，黑水在闪蒸系统进行多级闪蒸，其中经第一级高压闪蒸罐闪蒸出来的气体称为高压闪蒸气(高闪气)，高闪气中含有大量的有效气(CO+H2)以及H2S、CO2等。气化高闪气一般有两个去向：一是直接送至火炬进行燃烧，但是由于高闪气中含一定量的H2S，燃烧后会生产SO2等有毒有害物质，对环境有一定影响，且造成资源的浪费；二是将该高闪气送至硫回收装置进行处理，这样可以回收其中的H2S，但是在实际生产中，由于高闪气的流量变化及带水等因素，往往会对硫回收装置的运行造成不利影响。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述技术问题，提出了一种更环保、成本低的高闪气处理系统及方法。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种气化高闪气处理系统，包括第一高闪气冷却器、第一高闪气分离器、高闪气洗氨塔、第二高闪气冷却器、第二高闪气分离器、高闪气洗涤塔、含硫甲醇泵及冷凝液泵；
第一高闪气分离器的气相出口连接高闪气洗氨塔下部的高闪气进口，第一高闪气分离器的气相进口连接第一高闪气冷却器的壳程，高闪气洗氨塔顶部的高闪气出口连接第二高闪气冷却器的壳程，高闪气出口与第二高闪气冷却器壳程之间的管路上设置有喷淋甲醇管道；
第二高闪气冷却器的管程连接高闪气洗涤塔顶部的高闪净化气出口，第二高闪气分离器的气相出口连接高闪气洗涤塔下部的高闪气进口，第二高闪气分离器的气相进口连接第二高闪气冷却器的壳程；
高闪气洗涤塔底部的含硫甲醇出口连接含硫甲醇泵，含硫甲醇泵与低温甲醇洗系统相连，高闪气洗涤塔上部的富碳甲醇进口与低温甲醇洗系统相连；第二高闪气分离器液相出口连接冷凝液泵。
进一步地，所述高闪气洗氨塔底部的洗氨水出口与洗氨水去变换系统相连。
进一步地，所述高闪气洗氨塔上部设有低压锅炉给水进口。
进一步地，所述喷淋甲醇管道上设置有阀。
进一步地，所述第一高闪气分离器的底部冷凝液出口与冷凝液去变换系统相连。
进一步地，所述高闪气洗氨塔的塔板数为8～10块，塔顶操作压力为0.65～0.7MPaG，经洗氨后高闪气中NH3含量低于2ppm。
进一步地，所述高闪气洗涤塔的塔板数为12～16块，塔顶操作压力为0.55～0.6MpaG，富碳甲醇进口位于第1块塔板上方，富碳甲醇温度为-60～-65℃。
还提供一种如上述所述气化高闪气处理系统的处理方法，高闪气进入第一高闪气冷却器，经循环水冷却后进入第一高闪气分离器进行气液分离，冷凝液送至冷凝液去变换系统，气相进入高闪气洗氨塔；在高闪气洗氨塔中使用压力为1.0～1.5MPaG的锅炉给水对高闪气进行洗涤，洗氨后的高闪气和经过喷淋甲醇管道进入的喷淋甲醇混合经过第二高闪气冷却器，与从高闪净化气出口流出的净化高闪气换热后温度降后进入第二高闪气分离器，分离其中的冷凝液，冷凝液经过冷凝液泵增压后送至低温甲醇洗流程中的原料气分离罐，其中，喷淋甲醇与高闪气的质量比为1：12～18；第二高闪气分离器的气相经过高闪气进口送至高闪气洗涤塔下部，来自低温甲醇洗系统的富碳甲醇从富碳甲醇进口进入高闪气洗涤塔，洗涤高闪气，洗涤后的净化高闪气从洗涤塔顶引出，经第二高闪气冷却器复热，送至燃料气管网。
进一步地，所述高闪气洗涤塔底部的含硫甲醇，通过含硫甲醇泵增压后送至低温甲醇洗系统的含硫甲醇闪蒸罐，进行富甲醇解吸再生过程。
与常规的高闪气处理方法相比，本发明具有以下优点：高闪气经冷却、分离、洗氨后，利用低温甲醇洗系统中的富碳甲醇进行洗涤，以脱除H2S和COS，洗涤后的高闪气含有大量的CO+H2，可以直接送至燃料气管网，高闪气作为燃料气燃烧更环保；洗涤塔底的含硫甲醇经泵加压后送至低温甲醇洗系统中的含硫甲醇闪蒸罐，进行富甲醇的解吸再生，将气化高闪气处理与低温甲醇洗系统相耦合，系统简单、操作灵活、设备投资和运行成本低。
附图说明
图1为本发明气化高闪气处理系统框图。
其中，1-第一高闪气冷却器，2-第一高闪气分离器，3-高闪气洗氨塔，3.1-高闪气出口，3.2-低压锅炉给水进口，3.3-高闪气进口，3.4-洗氨水出口，4-第二高闪气冷却器，5-第二高闪气分离器，6-高闪气洗涤塔，6.1-净化高闪气出口，6.2-富碳甲醇进口，6.3-高闪气进口，6.4-含硫甲醇出口，7-含硫甲醇泵，8-冷凝液泵、喷淋甲醇管道9、阀10。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步解释说明：
如图1所示气化高闪气处理系统，包括第一高闪气冷却器1、第一高闪气分离器2、高闪气洗氨塔3、第二高闪气冷却器4、第二高闪气分离器5、高闪气洗涤塔6、含硫甲醇泵7及冷凝液泵8。
其中，高闪气洗氨塔3的顶部设有高闪气出口3.1、上部设有低压锅炉给水进口3.2、下部设有高闪气进口3.3、底部设有洗氨水出口3.4，第一高闪气分离器2的气相出口连接高闪气进口3.3，第一高闪气分离器2的气相进口连接第一高闪气冷却器1的壳程，洗氨水出口3.4与洗氨水去变换系统相连，第一高闪气分离器2的底部冷凝液出口与冷凝液去变换系统相连。
高闪气洗涤塔6的顶部设有净化高闪气出口6.1、上部设有富碳甲醇进口6.2、下部设有高闪气进口6.3、底部设有含硫甲醇出口6.4，第二高闪气冷却器4的管程连接高闪净化气出口6.1，第二高闪气分离器5的气相出口连接高闪气进口6.3依次连接，第二高闪气分离器5的气相进口连接第二高闪气冷却器4的壳程，高闪气洗氨塔高闪气出口3.1连接第二高闪气冷却器4的壳程，含硫甲醇出口6.4连接含硫甲醇泵7，含硫甲醇泵7与低温甲醇洗系统相连，高闪气洗涤塔6上部的富碳甲醇进口6.2与低温甲醇洗系统相连；第二高闪气分离器5液相出口连接冷凝液泵8；高闪气洗氨塔高闪气出口3.1与第二高闪气冷却器4壳程之间的管路上设置有喷淋甲醇管道9，喷淋甲醇管道9上设置有阀10，加少量喷淋甲醇防止结冻。
高闪气洗氨塔3的塔板数为8～10块，塔顶操作压力为0.65～0.7MPaG，经洗氨后高闪气中NH3含量低于2ppm。高闪气洗涤塔6的塔板数为12～16块，塔顶操作压力为0.55～0.6MpaG，富碳甲醇进口6.2位于第1块塔板上方，富碳甲醇温度为-60～-65℃。
工作过程：
某煤化工企业煤气化装置的高闪气流量为2000Nm3/h，温度90℃，压力0.7MPaG，其组成如下：
组成 CO<sub>2</sub> H<sub>2</sub>S CO N<sub>2</sub> COS H<sub>2</sub> Ar H<sub>2</sub>O NH<sub>3</sub>
mol％ 39.81 1.44 32.22 0.1 0.01 17.08 0.02 9.27 0.05
来自煤气化的高闪气首先进入第一高闪气冷却器1，经循环水冷却至40℃后，进入第一高闪气分离器2进行气液分离，冷凝液送至冷凝液去变换系统，气相进入高闪气洗氨塔3。在高闪气洗氨塔3中使用温度为40℃、压力为1.2MPaG的锅炉给水对高闪气进行洗涤。洗氨后的高闪气和经过喷淋甲醇管道进入的少量喷淋甲醇(喷淋甲醇与高闪气的质量比为1：12～18)混合经过第二高闪气冷却器4，与从高闪净化气出口6.1流出的净化高闪气换热后温度降至-24℃，进入第二高闪气分离器5，分离其中的冷凝液，冷凝液经过冷凝液泵8增压至6.1MPaG后送至低温甲醇洗流程中的原料气分离罐。第二高闪气分离器5的气相经过高闪气进口6.3送至高闪气洗涤塔6下部，来自低温甲醇洗系统的富碳甲醇，用于洗涤高闪气中的H2S和COS，温度为-62℃，流量为12000kg/h，从富碳甲醇进口6.2进入高闪气洗涤塔6，洗涤高闪气，洗涤后的净化高闪气从洗涤塔顶引出，经第二高闪气冷却器4复热，送至燃料气管网。高闪净化气出口6.1的净化高闪气中总硫(H2S+COS)含量小于1ppm。
高闪气洗涤塔6底部的含硫甲醇，通过含硫甲醇泵7增压至1.8MPaG后送至低温甲醇洗系统的含硫甲醇闪蒸罐，进行富甲醇解吸再生过程。

Claims (8)

1.一种气化高闪气处理系统，其特征在于：包括第一高闪气冷却器(1)、第一高闪气分离器(2)、高闪气洗氨塔(3)、第二高闪气冷却器(4)、第二高闪气分离器(5)、高闪气洗涤塔(6)、含硫甲醇泵(7)及冷凝液泵(8)；
第一高闪气分离器(2)的气相出口连接高闪气洗氨塔(3)下部的高闪气进口(3.3)，第一高闪气分离器(2)的气相进口连接第一高闪气冷却器(1)的壳程，高闪气洗氨塔(3)顶部的高闪气出口(3.1)连接第二高闪气冷却器(4)的壳程，高闪气出口(3.1)与第二高闪气冷却器(4)壳程之间的管路上设置有喷淋甲醇管道(9)；
第二高闪气冷却器(4)的管程连接高闪气洗涤塔(6)顶部的高闪净化气出口(6.1)，第二高闪气分离器(5)的气相出口连接高闪气洗涤塔(6)下部的高闪气进口(6.3)，第二高闪气分离器(5)的气相进口连接第二高闪气冷却器(4)的壳程；
高闪气洗涤塔(6)底部的含硫甲醇出口(6.4)连接含硫甲醇泵(7)，含硫甲醇泵(7)与低温甲醇洗系统相连，高闪气洗涤塔(6)上部的富碳甲醇进口(6.2)与低温甲醇洗系统相连；第二高闪气分离器(5)液相出口连接冷凝液泵(8)；
所述气化高闪气处理系统的处理方法为：
高闪气进入第一高闪气冷却器(1)，经循环水冷却后进入第一高闪气分离器(2)进行气液分离，冷凝液送至冷凝液去变换系统，气相进入高闪气洗氨塔(3)；在高闪气洗氨塔(3)中使用压力为1.0～1.5MPaG的锅炉给水对高闪气进行洗涤，洗氨后的高闪气和经过喷淋甲醇管道进入的喷淋甲醇混合经过第二高闪气冷却器(4)，与从高闪净化气出口(6.1)流出的净化高闪气换热后温度降后进入第二高闪气分离器(5)，分离其中的冷凝液，冷凝液经过冷凝液泵(8)增压后送至低温甲醇洗流程中的原料气分离罐，其中，喷淋甲醇与高闪气的质量比为1：12～18；第二高闪气分离器(5)的气相经过高闪气进口(6.3)送至高闪气洗涤塔(6)下部，来自低温甲醇洗系统的富碳甲醇从富碳甲醇进口(6.2)进入高闪气洗涤塔(6)，洗涤高闪气，洗涤后的净化高闪气从洗涤塔顶引出，经第二高闪气冷却器(4)复热，送至燃料气管网。
2.根据权利要求1所述气化高闪气处理系统，其特征在于：所述高闪气洗氨塔(3)底部的洗氨水出口(3.4)与洗氨水去变换系统相连。
3.根据权利要求1所述气化高闪气处理系统，其特征在于：所述高闪气洗氨塔(3)上部设有低压锅炉给水进口(3.2)。
4.根据权利要求1所述气化高闪气处理系统，其特征在于：所述喷淋甲醇管道(9)上设置有阀(10)。
5.根据权利要求1所述气化高闪气处理系统，其特征在于：所述第一高闪气分离器(2)的底部冷凝液出口与冷凝液去变换系统相连。
6.根据权利要求1所述气化高闪气处理系统，其特征在于：所述高闪气洗氨塔(3)的塔板数为8～10块，塔顶操作压力为0.65～0.7MPaG，经洗氨后高闪气中NH3含量低于2ppm。
7.根据权利要求1所述气化高闪气处理系统，其特征在于：所述高闪气洗涤塔(6)的塔板数为12～16块，塔顶操作压力为0.55～0.6MpaG，富碳甲醇进口(6.2)位于第1块塔板上方，富碳甲醇温度为-60～-65℃。
8.根据权利要求1所述气化高闪气处理系统，其特征在于：所述高闪气洗涤塔(6)底部的含硫甲醇，通过含硫甲醇泵(7)增压后送至低温甲醇洗系统的含硫甲醇闪蒸罐，进行富甲醇解吸再生过程。
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