CN201439518U - 低温甲醇净化粗合成气体的系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种低温甲醇净化粗合成气体的系统，主要包括进料气换热器、进料气甲醇/水分离罐、CO2吸收塔、CO2产品塔、H2S浓缩塔、甲醇再生塔、甲醇/水分离塔以及硫回收尾气处理装置，在所述进料气甲醇/水分离罐和所述甲醇/水分离塔之间增设甲醇/CO2分离装置，以将所述甲醇/水分离塔进料中二氧化碳含量最小化，同时在甲醇/水分离塔设计双回流系统，保证系统的水平衡。本实用新型利用优化后的CO2吸收塔、CO2产品塔、硫化氢浓缩塔、甲醇再生塔、甲醇/水分离塔等传统的五塔流程完成对粗合成气的脱硫、脱碳，使系统的运行更稳定；同时既解决了硫回收装置尾气较难处理的问题，也简化了硫回收装置的工艺流程、方便了操作并节省了工程的投资。

Description

低温甲醇净化粗合成气体的系统
技术领域
本实用新型涉及一种净化气体的系统，具体地涉及一种低温甲醇净化粗合成气体的系统。
背景技术
在传统的低温甲醇洗流程中，其在工艺气分离罐分离下来的甲醇/水是直接进入甲醇/水分离塔的。在这种方案下，如果进料气冷却器温度设计不当，往往导致进料气中的二氧化碳液化，并与甲醇/水一起带入甲醇/水分离塔；由于甲醇/水分离塔的设计考虑甲醇/水两种组分，液体二氧化碳的带入不仅导致甲醇/水分离塔气相负荷的大大增加，还使甲醇/水分离塔内热平衡的严重破坏，从而使甲醇/水分离塔操作非常不稳定。
另一方面，现有的硫回收装置尾气通常采用胺(或其它溶剂)吸收法处理尾气中残留的硫化氢以达到环保指标，其尾气处理流程复杂，投资也大；如尾气不通过吸收处理则根本达不到环保要求。
实用型内容
为了克服现有技术中的缺陷，本实用新型提供了一种低温甲醇净化粗合成气体的系统，基于溶剂甲醇在高压、低温下良好的脱硫、脱碳性能，利用以优化后的CO2吸收塔、CO2产品塔、硫化氢浓缩塔、甲醇再生塔、甲醇/水分离塔等传统的五塔流程完成对粗合成气的脱硫、脱碳，使系统的运行更稳定；同时把硫回收装置排出的尾气导入硫化氢浓缩塔处理后达标排放，从而既解决了硫回收装置尾气较难处理的问题，也简化了工艺流程、方便了操作并节省了工程的投资。
为实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：低温甲醇净化粗合成气体的系统，主要包括进料气换热器、进料气甲醇/水分离罐、CO2吸收塔、CO2产品塔、H2S浓缩塔、甲醇再生塔、甲醇/水分离塔以及硫回收尾气处理装置，粗合成气体经所述进料气换热器预冷后，进入所述进料气甲醇/水分离罐进行气液分离，液相进入所述甲醇/水分离塔，气相进入所述CO2吸收塔，所述CO2吸收塔上塔输出的无硫富甲醇经过冷却、中压闪蒸回收有效组分(H2、CO)后进入所述CO2产品塔顶部，含硫富甲醇经过冷却、中压闪蒸回收有效组分(H2、CO)后分别进入所述CO2产品塔和所述H2S浓缩塔的中部，由所述H2S浓缩塔输出的经气提后的含硫富甲醇进入所述甲醇再生塔，所述甲醇再生塔顶部排出的酸性气体进入所述硫回收装置，所述甲醇再生塔塔釜输出的净甲醇大部分回到所述CO2吸收塔循环使用，一小部分进入所述甲醇/水分离塔，作为塔顶回流。在所述进料气甲醇/水分离罐和所述甲醇/水分离塔之间增设甲醇/CO2分离装置，以将所述甲醇/水分离塔进料中二氧化碳含量最小化，确保甲醇/水分离塔的脱水效果。
所述甲醇再生塔的回流甲醇分成两股，一股返回甲醇再生塔，一股进入所述甲醇/水分离塔的塔顶，以使所述甲醇/水分离塔形成双回流系统。
所述硫回收装置的尾气输送管道连接于所述H2S浓缩塔的底部，使进入所述硫回收装置干燥后的酸性气体经所述H2S浓缩塔内的富甲醇洗涤达标再排入到大气。
所述进料气换热器内的换热面积设置成保证由其预冷的粗合成气中的二氧化碳不会液化。
本实用新型的优点在于：
1.本实用新型在甲醇/水分离塔前增设了甲醇/CO2分离罐，以使甲醇/水分离罐分离出的液相中溶解的二氧化碳在进入甲醇/水分离塔之前就分离出去，确保甲醇/水分离塔进料中不含有CO2，从而稳定甲醇/水分离塔的操作。
2.在本实用新型的技术方案中，甲醇/水分离塔采用双回流系统，即除把甲醇再生塔塔釜一股净甲醇进入甲醇/水分离塔塔上部作回流外，还把甲醇再生塔回流液分离罐的部分回流甲醇作为甲醇/水分离塔的塔顶回流。由于甲醇再生塔回流液分离罐中的回流甲醇中水含量最低，尤其在循环甲醇中的水含量(设计值为：0.5％)超标时(即循环甲醇中的水含量达2％系统将出现腐蚀，循环甲醇中的水含量达5％系统将出现明显腐蚀)，这一措施能够使循环甲醇中的水含量更快地恢复到正常水平。
3.本实用新型把硫回收装置排出的尾气导入低温甲醇洗系统的硫化氢浓缩塔的下塔，并利用顶部喷淋下的富甲醇吸收硫回收尾气中残留的硫化氢。从而省去了硫回收装置的尾气处理系统，简化了硫回收装置的工艺流程，节省了工程投资。
4.本实用新型是通过变换进料气中CO2的冷凝温度来控制进料气冷却器的出口温度，即优化热交换器的排列，充分把溶剂吸收CO2的放热和溶剂解吸CO2的吸热相互抵偿的前提下实现，并以此计算进料器换热器换热面积，减小换热面积，保证由其预冷的粗合成气中的二氧化碳不会液化，从而确保进入甲醇水分离塔的组分只含有甲醇/水，使甲醇/水分离塔分离组分由三种变成两种，提高了分离效率，而且消除了带入液体二氧化碳对甲醇/水分离塔操作的影响，确保甲醇/水分离塔的稳定操作。
附图说明
图1为本实用新型的低温甲醇净化粗合成气体的系统的工艺流程图。
具体实施方式
下面参照附图对本实用新型进行详细说明。
如图1所示，为本实用新型的低温甲醇净化粗合成气体的系统的工艺流程图。如图所示，进低温甲醇洗装置的原料气30经进料气换热器9予冷后、进入进料器甲醇/水分离罐10。分离出的液相进入甲醇/水分离塔5，而气相则进入CO2吸收塔1。
在CO2吸收塔1中，用自塔顶流下的冷净甲醇、在塔上段脱除原料气中的CO2，在塔下段用吸收了CO2的富甲醇脱除原料气中的H2S和COS。塔顶排出的净化气6送入下游工序。CO2吸收塔1输出两股富甲醇，其中上塔输出的为无硫富甲醇13，下塔输出的为含硫富甲醇14，分别经无硫甲醇冷却器12、无硫甲醇氨冷器28、含硫富甲醇冷却器11和含硫富甲醇第二冷却器15分别予冷、节流减压，并分别在无硫甲醇闪蒸器16、含硫甲醇闪蒸器中7中膨胀与进行气-液的分离。气相进循环气压缩机8压缩并返回系统；液相进CO2产品塔2和H2S浓缩塔3。
回收有效组分H2和CO后，无硫富甲醇进CO2产品塔2顶部，含硫富甲醇分别进入CO2产品塔2和H2S浓缩塔3的中部。CO2产品塔2顶部输出产品CO229。
为保证在甲醇再生塔4排出酸性气有较高的(H2S+COS)浓度，在H2S浓缩塔3的下段通入气提氮气、以使塔釜排出富甲醇中所溶的H2S和COS得到浓缩。H2S浓缩塔3所排出的富甲醇经甲醇再生塔进料泵17与经第二贫甲醇冷却器18和第一贫甲醇冷却器19进行热量交换后进入甲醇再生塔4，并被下部的甲醇再生塔再沸器20提供的热源加热。
在甲醇再生塔4塔的顶部逸出的气体经两个H2S馏份水冷却器21和H2S馏份冷交换器22、H2S馏份氨冷却器23冷却、冷凝并由H2S馏份分离罐24分离回收甲醇后得到含H2S+COS浓度较高的酸性气体25，进入硫回收装置；在甲醇再生塔4的塔釜得到净甲醇，净甲醇经加压和予冷后被分流到CO2吸收塔1的顶部循环使用。
由进料气甲醇/水分离罐10分离出的甲醇/水溶液在进入甲醇/水分离塔5之前，经过设置在甲醇/水分离塔5之前的甲醇/CO2分离罐26，从而将CO2分离出去，使甲醇/水分离塔5的进料中CO2含量最小化，并在甲醇/水分离塔5中甲醇/水溶液被精馏和分离。甲醇/水分离塔5的塔顶得到的甲醇输入甲醇再生塔4；塔釜得到污水31，其中污水含微量甲醇，通常此污水送污水处理工序。
在优选的实施例中，甲醇/水分离塔5采用双回流系统。一方面，甲醇再生塔4塔釜输出的净甲醇大部分回到CO2吸收塔1循环使用，一小部分进入甲醇/水分离塔5，作为塔顶回流。另一方面，甲醇再生塔4的部分甲醇作为甲醇/水分离塔5的塔顶回流。甲醇再生塔的回流液分离罐27的回流甲醇分成两股，一股返回甲醇再生塔4，一股进入甲醇/水分离塔5的塔顶，作为塔顶回流，从而使甲醇/水分离塔5形成双回流系统。由于甲醇再生塔的回流液分离罐27中的甲醇中水含量最低，尤其在循环甲醇中的水含量(设计值为：0.5％)超标时(即循环甲醇中的水含量达2％系统将出现腐蚀，循环甲醇中的水含量达5％系统将出现明显腐蚀)，这一措施能够使循环甲醇中的水含量更快地恢复到正常水平。
在优选的实施例中，将进料气换热器9内的换热面积设置成使由其预冷的粗合成气体经气液分离后的液相中液相二氧化碳含量最小化，即通过减小换热面积来控制进料气换热器9的预冷温度，保证原料气在预冷后其所含的CO2不液化，以使经分甲醇/水分离罐10分离的液相中不含有液体的二氧化碳。
在优选的实施例中，将来自硫回收装置(图中未示出)的尾气输送管道32连接于H2S浓缩塔3的底部，尾气进入H2S浓缩塔3的底部，经其顶部来的富甲醇洗涤后，使进入硫回收装置干燥后的酸性气体经H2S浓缩塔3内的富甲醇洗涤达标再排入到大气。此措施可省去了硫回收装置的胺(或其它溶剂)吸收系统，大大地简化了硫回收装置的流程和节省下投资。
本实用新型创造性不仅解决了粗合成气的净化及硫回收装置尾气不宜处理的难题，同时对传统的低温甲醇洗流程上提出了优化的措施，从而使整个装置的操作更为稳定。把硫回收尾气处理系统和低温甲醇洗再生系统巧妙结合起来，缩短了硫回收系统工艺流程，节省了硫回收的投资。
本实用新型中的优化后的低温甲醇洗流程(即增加甲醇水分离塔稳定性的设施)经过实践证明，是非常安全、可靠的。硫回收装置返回硫化氢浓缩塔的设计方案通过国际通用的流程模拟软件模拟，结果是可行的。
前面描述的仅为本实用新型的具体实施方式，而且由于本实用新型是在传统的低温甲醇洗系统的基础上进行的改进，因此，对于实施例图中未加说说明之处与传统系统结构相同，并且任何关于本实用新型的变体或对其所进行的改进以及调整都在本实用新型所要求保护的范围之内。

Claims (4)

1.低温甲醇净化粗合成气体的系统，主要包括进料气换热器、进料气甲醇/水分离罐、CO2吸收塔、CO2产品塔、H2S浓缩塔、甲醇再生塔、甲醇/水分离塔以及硫回收尾气处理装置，粗合成气体经所述进料气换热器预冷后，进入所述进料气甲醇/水分离罐进行气液分离，液相进入所述甲醇/水分离塔，气相进入所述CO2吸收塔，所述CO2吸收塔上塔输出的无硫富甲醇经过冷却、中压闪蒸回收有效组分H2、CO后进入所述CO2产品塔顶部，含硫富甲醇经过冷却、中压闪蒸回收有效组分H2、CO后分别进入所述CO2产品塔和所述H2S浓缩塔的中部，由所述H2S浓缩塔输出的经气提后的含硫富甲醇进入所述甲醇再生塔，所述甲醇再生塔顶部排出的酸性气体进入所述硫回收装置，所述甲醇再生塔塔釜输出的净甲醇大部分回到所述CO2吸收塔循环使用，一小部分进入所述甲醇/水分离塔，作为塔顶回流；其特征在于，在所述进料气甲醇/水分离罐和所述甲醇/水分离塔之间增设甲醇/CO2分离装置，以将所述甲醇/水分离塔进料中二氧化碳含量最小化。
2.如权利要求1所述的低温甲醇净化粗合成气体的系统，其特征在于，所述甲醇再生塔的回流甲醇分成两股，一股返回所述甲醇再生塔，另一股进入所述甲醇/水分离塔的塔顶，以使所述甲醇/水分离塔形成双回流系统。
3.如权利要求1或2所述的低温甲醇净化粗合成气体的系统，其特征在于，所述硫回收装置的尾气输送管道连接于所述H2S浓缩塔的底部，使进入所述硫回收装置干燥后的酸性气体经所述H2S浓缩塔内的富甲醇洗涤达标再排入到大气。
4.如权利要求3所述的低温甲醇净化粗合成气体的系统，其特征在于，所述进料气换热器内的换热面积设置成使由其预冷的粗合成气体中的二氧化碳不会液化。
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