CN114887456A - 一种用于低温甲醇洗工艺的预防碳铵结晶系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于低温甲醇洗工艺的预防碳铵结晶系统,第一酸性气分液罐的出气口I通过外循环管路经第一换热器降温后输入第二酸性气分液罐,第二酸性气分液罐的出气口II通过内循环管路输入第一换热器做升温后形成酸性气,再通过硫回收管路输送至硫回收工段,外循环管路上开设第一热工质管路连接硫回收管路,第一热工质管路上开设第二热工质进口,第二热工质管路通过第二热工质进口向硫回收管路输入第二热工质。本发明通过设计硫回收管路热工质来源点,加入两组实时切换的热工质跨线输入管路,使得碳铵晶体分解达到消除碳铵结晶的目的,可控制甲醇含量≤20ppm,解决低温甲醇洗工艺中酸性气碳铵结晶问题。
Description
技术领域
本发明涉及低温甲醇洗系统技术领域,具体地说是涉及一种用于低温甲醇洗工艺的预防碳铵结晶系统。
背景技术
以煤为原料的化工生产中,经过CO耐硫变换后的变换气中含有H2S、 COS、CO2等酸性介质等酸性介质,尤其硫化物会造成下游生产中的催化剂中毒,须以低温甲醇洗工艺的冷甲醇为吸收溶剂将硫化物进行脱除。利用H2S、COS、CO2在甲醇中溶解度的极大差异,分别使用减压闪蒸、气提、精馏等方法分别将H2S、COS和CO2在不同区域解析出来,变换气中含有微量的NH3,随着低温甲醇洗系统的甲醇循环利用,甲醇中NH3会逐渐进行累积和浓缩,当达到一定程度后,在现有的温度和压力下,由CO2及 H2S为主要组分的酸性气管线中会形成碳氨结晶现象,堵塞管线及设备。
目前消除碳氨结晶现象采用的技术和弊端是:1、酸性气管线热洗方法:将酸性气切至酸性气火炬进行燃烧排放,通过提高酸性气温度的方法,使碳氨结晶体分解为CO2和NH3,达到消除碳氨结晶的目的,同时大量甲醇也会随着酸性气管线进入酸性气火炬系统。此方法不会产生含NH3甲醇排放,但富含H2S酸性气放至火炬燃烧后产生的SO2对大气环境造成一定污染,加剧了低温甲醇洗系统甲醇消耗;含NH3酸性气进入火炬管线后,可能使酸性气火炬系统产生碳氨结晶现象,影响酸性气火炬的安全稳定运行。2、酸性气管线设置防碳氨结晶手阀方法:在低温甲醇洗系统酸性气管线冷热酸性气换热器上,设置热酸性气跨线阀,使得未经冷却的高温酸性气进入该结晶管线,使该结晶管线碳氨结晶体分解为CO2和NH3,达到消除碳氨结晶的目的。此方法不会产生含NH3甲醇,也不会造成酸性气放空影响环境,但会使未经分液的含甲醇酸性气经酸性气管线带入硫回收系统,在高温反应下,容易引起硫回收克劳斯反应器大量积碳,造成硫回收克劳斯反应器催化剂活性变差,克劳斯反应器压差增大,影响硫回收率;严重时造成尾气SO2指标排放超标;影响硫磺产品的品质。3、局部置换甲醇方法:从低温甲醇洗系统甲醇中NH3最高的地方排出高浓度含NH3甲醇,再从罐区对低温甲醇洗系统补充新鲜的精甲醇(不含NH3),对低温甲醇洗系统甲醇中的NH3含量进行稀释。经过长期的运行数据统计,变换工艺气在7.5MPaG压力下,对应180wt/合成甲醇装置,低温甲醇洗局部置换排出含NH3甲醇(组份:H2O 1.03%;NH3 4.08g/l;H2S 5.6%;pH 8.3)量约150t~200t/月,此方法大量浪费精甲醇,对排出的含NH3甲醇目前暂无相关工业应用的处理。4、酸性气管线设置碳铵捕集器的方法:在低温甲醇洗低温气相管线上设置碳铵捕集器,将捕集器内部内件上附着碳铵进行采出。此方法目前处于开发阶段,一代试验装置捕集效果虽然明显,但暂未达到100%捕集;一代试验装置自控率低,工业应用安全风险较大;一代试验装置氨逃逸量大。
发明内容
为了克服现有技术中存在的不足,本发明提供了一种用于低温甲醇洗工艺的预防碳铵结晶系统,设计硫回收管路热工质来源点,加入两组实时切换的热工质跨线输入管路,使得碳铵晶体分解,达到消除碳铵结晶的目的,可控制甲醇含量≤20ppm,解决低温甲醇洗工艺中酸性气碳铵结晶瓶颈问题,填补此类问题解决方法的空白。
本发明是通过以下技术方案实现的:一种用于低温甲醇洗工艺的预防碳铵结晶系统,包括第一酸性气分液罐,第一酸性气分液罐的出气口I通过外循环管路经第一换热器降温后输入第二酸性气分液罐,第二酸性气分液罐的出气口II通过内循环管路输入第一换热器做升温后形成酸性气,再通过硫回收管路输送至硫回收工段,所述外循环管路上开设第一热工质管路连接硫回收管路,所述第一热工质管路上还连接第二热工质管路,所述第一热工质管路上开设第二热工质进口,第二热工质管路通过第二热工质进口向硫回收管路输入第二热工质。
上述方案中,所述第一热工质为甲醇酸性气,所述第二热工质为CO2。
上述方案中,所述第一热工质管路上设有第一开关阀,所述第二热工质进口位于第一开关阀与硫回收管路之间的第一热工质管路上,所述第二热工质管路上依次设置第二开关阀和止逆阀。
上述方案中,所述硫回收工段外还设置CO2产品水洗塔,所述CO2产品水洗塔包括顶端的气体排放管路,所述气体排放管路连接第二热工质管路。
上述方案中,所述第二热工质管路上还开设有第二换热器,第二热工质经第二换热器升温后输入第一热工质管路,所述第二热工质管路位于第二换热器的前端设置排放管路,所述排放管路上设置切换阀用于控制第二热工质向外排放。
上述方案中,所述第二热工质管路上位于排放管路的前端还串联有温度采集装置。
上述方案中,所述温度采集装置为远程温度采集装置和就地温度采集装置。
本发明方案提出的一种用于低温甲醇洗工艺的预防碳铵结晶系统与现有技术相比,其有益效果是:
1、有效解决低温甲醇洗系统酸性气管线碳氨结晶瓶颈问题,使用无毒害的CO2产品气作为热工质,全过程绿色环保为同类型企业提供借鉴。
2、替代目前使用酸性气的防碳铵结晶流程,有效保证硫回收装置的安全运行。
3、与碳铵捕集器联合使用,从气相上彻底解决低温甲醇洗碳铵结晶这一瓶颈问题。
4、与液相化学脱氨技术联合使用,从液相上彻底解决低温甲醇洗碳铵结晶这一瓶颈问题。
附图说明
图1是本发明用于低温甲醇洗工艺的预防碳铵结晶系统的结构示意图。
图中:1.第一酸性气分液罐,2.出气口I,3.第一开关阀,4.第一热工质管路,5.第二热工质进口,6.外循环管路,7.第一换热器,8.硫回收管路,9.内循环管路,10.出气口II,11.第二酸性气分液罐,12.硫回收工段,13.就地温度采集装置,14.远程温度采集装置,15.第二换热器, 16.气体排放管路,17.CO2产品水洗塔,18.第二热工质管路,19.排放管路,20.止逆阀,21.第二开关阀,22.切换阀。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施例对本发明作进一步的描述:
图1是本发明用于低温甲醇洗工艺的预防碳铵结晶系统的结构示意图,图中,包括第一酸性气分液罐1,第一酸性气分液罐1的出气口2通过外循环管路6经第一换热器7降温后输入第二酸性气分液罐11,第二酸性气分液罐11的出气口II10通过内循环管路9输入第一换热器7做升温后形成酸性气,再通过硫回收管路8输送至硫回收工段12,外循环管路6上开设第一热工质管路4连接硫回收管路12,第一热工质管路4上还连接第二热工质管路18,第一热工质管路4上开设第二热工质进口5,第二热工质管路18通过第二热工质进口5向硫回收管路8输入第二热工质。第一热工质为甲醇酸性气,第二热工质为CO2。第一热工质管路4上设有第一开关阀3,第二热工质进口5位于第一开关阀3与硫回收管路8之间的第一热工质管路4上,第二热工质管路18上依次设置第二开关阀21和止逆阀20。硫回收工段12外还设置CO2产品水洗塔17,CO2产品水洗塔17 包括顶端的气体排放管路16,气体排放管路16连接第二热工质管路18。第二热工质管路18上还开设有第二换热器15,第二热工质经第二换热器 15升温后输入第一热工质管路4,第二热工质管路18上位于第二换热器 15的前端设置排放管路19,排放管路19上设置切换阀22用于控制第二热工质向外排放。第二热工质管路18上位于排放管路19的前端还串联有远程温度采集装置14和就地温度采集装置13。
工作中,在低温甲醇洗系统中,通过减压闪蒸、气提是无法将NH3与甲醇进行有效分离的,只能在甲醇热再生塔区域进行不完全解析;随着低温甲醇洗系统的甲醇循环利用,甲醇中NH3会逐渐进行累积和浓缩,当达到一定程度后,在现有的温度和压力下,进入硫回收管路8,导致CO2及 H2S为主要组分的酸性气管线中会形成碳氨结晶现象。出现此现象后,打开第一开关阀3,使得未经冷却及甲醇分液的高温酸性气进入该硫回收管路8,使该结晶管线碳氨结晶体分解为CO2和NH3,达到消除碳氨结晶的目的。未经分液的含甲醇酸性气经酸性气管线带入硫回收管路8,在高温反应下,容易引起硫回收克劳斯反应器大量积碳,克劳斯反应器压差增大,影响硫回收率;严重时造成尾气SO2指标排放超标;影响硫磺产品的品质。
为了避免长久使用热酸性气跨线导致硫回收管路8上的硫回收克劳斯反应器积碳,此时可以开启第二换热器15将第二热工质管路中的CO2产品气升温,打开切换阀22,先通过排放管路19将升温过程中的CO2产品气排放。远程温度采集装置14和就地温度采集装置13对第二热工质管路18 进行监控,当CO2产品气的气温度升至60℃左右时成为热工质,打开第二开关阀21,同时关闭切换阀22,热工质CO2产品气进入第一热工质管路4 送入硫回收管路8中,甲醇含量极低的热工质CO2产品气(甲醇含量≤ 20ppm),对硫回收管路8中的碳铵结晶进行分解。
本发明系统使用新型防碳铵结晶工艺,可以在不使用未经分液的含甲醇高温酸性气进行消除碳铵结晶的同时,避免了低温甲醇洗系统酸性气管线出现碳氨结晶现象,有效的解决了低温甲醇洗系统酸性气管线碳氨结晶的瓶颈问题,为同类型企业提供借鉴,保证低温甲醇洗系统长周期安全运行。
以上所述,仅是本发明的较佳实施案例而已,并非对本发明作任何形式上的限制,虽然本发明以较佳实施案例揭露如上,然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员,在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的方法及技术内容作出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案的内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (7)
1.一种用于低温甲醇洗工艺的预防碳铵结晶系统,包括第一酸性气分液罐(1),第一酸性气分液罐(1)的出气口I(2)通过外循环管路(6)经第一换热器(7)降温后输入第二酸性气分液罐(11),第二酸性气分液罐(11)的出气口II(10)通过内循环管路(9)输入第一换热器(7)做升温后形成酸性气,再通过硫回收管路(8)输送至硫回收工段(12),其特征在于:所述外循环管路(6)上开设第一热工质管路(4)连接硫回收管路(8),所述第一热工质管路(4)上还连接第二热工质管路(18),所述第一热工质管路(4)上开设第二热工质进口(5),第二热工质管路(18)通过第二热工质进口(5)向硫回收管路(8)输入第二热工质。
2.根据权利要求1所述的一种用于低温甲醇洗工艺的预防碳铵结晶系统,其特征在于:所述第一热工质为甲醇酸性气,所述第二热工质为CO2。
3.根据权利要求2所述的一种用于低温甲醇洗工艺的预防碳铵结晶系统,其特征在于:所述第一热工质管路(4)上设有第一开关阀(3),所述第二热工质进口(5)位于第一开关阀(3)与硫回收管路(8)之间的第一热工质管路(4)上,所述第二热工质管路(18)上依次设置第二开关阀(21)和止逆阀(22)。
4.根据权利要求3所述的一种用于低温甲醇洗工艺的预防碳铵结晶系统,其特征在于:所述硫回收工段(12)外还设置CO2产品水洗塔(17),所述CO2产品水洗塔(17)包括顶端的气体排放管路(16),所述气体排放管路(16)连接第二热工质管路(18)。
5.根据权利要求4所述的一种用于低温甲醇洗工艺的预防碳铵结晶系统,其特征在于:所述第二热工质管路(18)上还开设有第二换热器(15),第二热工质经第二换热器(15)升温后输入第一热工质管路(4),所述第二热工质管路(18)上位于第二换热器(15)的前端设置排放管路(19),所述排放管路(19)上设置切换阀(22)用于控制第二热工质向外排放。
6.根据权利要求4所述的一种用于低温甲醇洗工艺的预防碳铵结晶系统,其特征在于:所述第二热工质管路(18)上位于排放管路(19)的前端还串联有温度采集装置。
7.根据权利要求6所述的一种用于低温甲醇洗工艺的预防碳铵结晶系统,其特征在于:所述温度采集装置为远程温度采集装置(14)和就地温度采集装置(13)。
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