CN215886928U - 粗煤气的净化系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种粗煤气的净化系统，其包括变换气总管、变换气冷却单元、H₂S吸收单元、CO₂吸收单元、液氮洗系统、甲醇热再生单元、预洗甲醇再生单元和硫回收单元。有益效果：本发明投用效果较好，保证了整个变换气冷却单元的安全稳定运行；提高了脱氢催化剂和脱硫剂的使用寿命；同时节省了甲醇，降低了运行成本；保证了低温甲醇洗工序的安全运行以及经济效益；有效的防止了净化气由二氧化碳吸收塔反窜回贫/富甲醇换热器内，进而使得贫/富甲醇换热器内能充满甲醇贫液，实现了充分的换热，换热效率提高；延长了催化剂的使用寿命，提高了硫磺转化率，保障了系统中甲醇的清洁度，完全避免了每年更换甲醇问题及原料损耗大的行业难题。

Description

粗煤气的净化系统

技术领域：

本发明专利属于煤化工技术领域，具体涉及一种粗煤气的净化系统。

背景技术：

天然气的传统制造方法是由气田中自然开采出来的天然气经净化后得到的，目前国内需求旺盛，缺口很大；目前以粗煤气为原料生产天然气已被广泛应用，目前粗煤气制备甲烷的主要方法就是粗煤气先经过低温甲醇洗系统初步净化，再经过液氮洗系统深度净化后得到甲烷；其中低温甲醇洗系统主要包括变换气冷却单元、H₂S吸收单元、CO₂吸收单元和甲醇热再生单元，液氮洗系统主要包括纯化单元、高压单元、中压单元和低压单元；粗煤气依次经过变换气冷却单元、H₂S吸收单元和CO₂吸收单元脱除H₂S和CO₂等酸性气体之后进入液氮洗系统，经过纯化单元、高压单元、中压单元和低压单元最后分离出甲烷产品。

其中变换气冷却单元中的变换气氨冷器在运行中长期处于高压差状态，在检修期间打开设备发现是碳铵结晶和硫铵结晶造成氨冷器堵塞，目前在生产中用甲醇冲洗氨冷器内的结晶物，不但效果不佳，同时造成大量甲醇进入煤气水中无法回收，造成了甲醇的浪费，使用成本较高。

其中CO₂吸收单元是通过甲醇吸收粗煤气中的二氧化碳，而含有二氧化碳的甲醇富液经过闪蒸之后得到二氧化碳产品气，所得到的二氧化碳产品气中被应用于生产尿素。目前闪蒸出的CO₂产品气中甲醇含量长期超出设计值要求的小于300ppm，在实际运行中高达到2300ppm左右，CO₂产品气中甲醇含量的增加不仅会造成后续尿素生产过程中尿素装置中的脱氢催化剂和脱硫剂损坏的问题，而且还会导致大量的甲醇损耗，同时甲醇半贫液和甲醇贫液冷却需要大量的深冷冷源，进而导致能耗非常高，增加了运行成本。

其中甲醇热再生单元的热再生塔再沸器在设计中是用来通过低压蒸汽加热，为热再生塔内的甲醇提供热量的重要设备，低压蒸汽流量为18.4t/h，其疏水装置采用的是杠杆浮球式蒸汽疏水阀。但在实际运行中由于换热后的冷凝水中含有的蒸汽量过大，导致疏水器长期出现内漏及损坏的情况，严重的会还导致冷凝液管网长期发生水击现象，影响低温甲醇洗工序的安全运行以及经济效益；由于疏水器形式复杂且疏水量较大单台疏水器采购价格均为10万元左右，导致生产成本增加。

热再生塔再生的甲醇贫液经甲醇热交换器冷却降温后进入CO₂吸收单元的CO₂吸收塔中脱除粗煤气中的CO₂，在每次开车初期由于CO₂吸收塔内的压力较高，CO₂吸收塔内的粗煤气会反窜回甲醇热交换器内，导致甲醇热交换器内甲醇贫液无法充满，造成换热效果下降；因此在开车初期需多次打开甲醇热交换器进行排气，不但承担了较大安全风险同时造成了大量的甲醇损失。

热再生塔分离出的H₂S酸性气体经硫化氢富气冷却器冷却之后不凝气被送至克劳斯硫回收装置回收反应生成单质硫产品；即H₂S酸性气体与适量空气在克劳斯炉(即主烧炉)内进行部分燃烧，控制空气量仅够H₂S的1/3氧化成SO₂；然后，SO₂与未氧化的H₂S一起进入2～3级含有催化剂的反应器，使H₂S与SO₂转化成单质硫，通过硫冷凝器冷凝回收液态单质硫，气相进入SCOT尾气处理部分；目前由于H₂S酸性气体中的甲醇含量超标，因此在主烧炉中燃烧存在以下问题：1、由于甲醇的热值较高，燃烧时会导致空气的消耗量增加，进而导致风机输送空气的负荷增加，电能耗增加；同时还会导致主烧炉内燃烧温度较高，进而使得主烧炉的耐火炉衬容易被损坏，降低主烧炉的使用寿命；2、含有大量甲醇的H₂S酸性气体在主烧炉内燃烧后会产生碳，导致反应器的床层表面积碳(最多运行3个月因积碳造成反应器床层堵塞)，同时积碳会使催化剂失去活性，大大缩短了催化剂的使用寿命，进而被迫停车处理积碳，更换催化剂，成本高；3、由于反应器床层积碳堵塞，导致系统压力高，进而出现尾气排放严重超标的问题；4、所产生的碳还会污染单质硫产品的品质，即使所生产的硫磺产品发黑，降低了硫磺的回收率。

目前H₂S吸收单元中的H₂S吸收塔底部的含有甲醇的洗涤液直接被送至甲醇热再生单元的热再生塔进行甲醇再生，但是由于洗涤液中存在粗苯及有机硫等杂质，直接进入甲醇热再生单元，会直接导致所再生的甲醇被污染，目前处理办法就是是每年更换低温甲醇洗系统内的甲醇，造成了原料的浪费。

粗煤气经过低温甲醇洗系统初步净化后进入液氮洗系统的纯化单元，通过纯化单元去除气体中所含的微量的二氧化碳和甲醇；然后不含二氧化碳和甲醇的净化气进入后续单元的冷箱中；但是在长周期的连续生产中，会有微量的水、二氧化碳、油进入冷箱，进而在冷箱内部发生冻结，不但堵塞工艺气流通，冷箱阻力上涨，导致冷箱压差增大，影响了冷量交换，严重时生产无法进行，需要停车解冻。现有的解冻方式是将低压氮气管网中的氮气通过解冻管线直接引入冷箱内；但是当冬季时由于气温极低导致解冻氮气达到零下，这极大的影响了复热解冻时间，无法按计划达到解冻的目的。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种降低了运行成本，提高了粗煤气洁净度，且提高了企业经济效益的粗煤气的净化系统。

本发明的技术方案公开了一种粗煤气的净化系统，其包括变换气总管、变换气冷却单元、H₂S吸收单元、CO₂吸收单元、液氮洗系统、甲醇热再生单元、预洗甲醇再生单元和硫回收单元；所述变换气总管的出气端与所述变换气冷却单元的变换气分离器Ⅰ的进气口连通，所述变换气冷却单元的变换气/合成气换热器Ⅱ的热介质出口与所述H₂S吸收单元的H₂S吸收塔的净化气进口连通；所述H₂S吸收塔的净化气出口与所述CO₂吸收单元的CO₂吸收塔的净化气进口连通；所述CO₂吸收塔的甲醇富液出口与所述H₂S吸收塔的甲醇富液进口连通；所述CO₂吸收塔的净化气出口与所述变换气冷却单元的变换气/合成气换热器Ⅰ的冷介质入口连通，所述变换气/合成气换热器Ⅰ的冷介质出口与所述液氮洗系统的纯化装置的净化气进口连通；所述H₂S吸收单元的H₂S浓缩塔的甲醇富液出口与所述甲醇热再生单元的甲醇过滤器II的进液口连通；所述H₂S吸收塔的预脱硫液出口与所述预洗甲醇再生单元的预洗甲醇过滤器的进液口连通；所述预洗甲醇再生单元的预洗闪蒸塔和所述甲醇热再生单元的硫化氢富气冷却分离器的H₂S气体出口均与所述硫回收单元的甲醇洗涤塔的H₂S气体进口连通。

进一步的，所述变换气冷却单元包括变换气分离器Ⅰ、变换气/合成气换热器Ⅰ、氨冷器、变换气分离器Ⅱ、变换气/合成气换热器Ⅱ和锅炉给水管；所述变换气分离器Ⅰ的气体出口与所述变换气/合成气换热器Ⅰ的热介质入口连通，所述变换气/合成气换热器Ⅰ的热介质出口和所述锅炉给水管的出水端均与所述氨冷器的进口连通，所述氨冷器的出口与所述变换气分离器Ⅱ的入口连通，所述变换气分离器Ⅱ的气体出口与所述变换气/合成气换热器Ⅱ的热介质入口连通。

进一步的，所述H₂S吸收单元包括H₂S吸收塔、甲醇过滤器Ⅰ和H₂S浓缩塔；所述H₂S吸收塔的含H₂S甲醇液出口与所述甲醇过滤器Ⅰ的进液口连通，所述甲醇过滤器Ⅰ的出液口与所述H₂S浓缩塔的含H₂S甲醇液进口连通；所述H₂S浓缩塔的一段闪蒸气出口与所述变换气/合成气换热器Ⅱ的冷介质入口连通；所述变换气/合成气换热器Ⅱ的冷介质出口与所述变换气/合成气换热器Ⅰ的热介质入口连通。

进一步的，所述CO₂吸收单元包括CO₂吸收塔、甲醇冷却器、CO₂闪蒸塔和除沫器；所述CO₂吸收塔的无硫富液出口分别与所述H₂S吸收塔和所述甲醇冷却器的进液口连通；所述甲醇冷却器的出液口与所述CO₂闪蒸塔的一段进液口连通；所述CO₂闪蒸塔的三段CO₂出口与所述除沫器的进气口连通，所述CO₂闪蒸塔的四段和五段的CO₂出口以及所述除沫器的出气口均与CO₂产品气输送管连通；所述除沫器的出液口与所述CO₂闪蒸塔的一段进液口连通；所述CO₂闪蒸塔的一段闪蒸气出口与所述变换气/合成气换热器Ⅱ的冷介质入口连通；所述CO₂闪蒸塔的五段的甲醇半贫液出口分别与所述CO₂吸收塔的甲醇半贫液进口以及所述H₂S浓缩塔的一段和二段的甲醇半贫液进口连通。

进一步的，其还包括尾气洗涤塔；所述CO₂闪蒸塔的二段的出气口和所述H₂S浓缩塔的二段的出气口均与所述尾气洗涤塔的进气口连通。

进一步的，所述甲醇热再生单元包括甲醇过滤器II、贫/富甲醇换热器、热再生塔、硫化氢富气冷却分离器和热再生塔再沸器；所述甲醇过滤器II的出液口与所述贫/富甲醇换热器的冷介质入口连通；所述贫/富甲醇换热器的冷介质出口与所述热再生塔的甲醇富液入口连通；所述热再生塔的出气口与所述H₂S浓缩塔的二段的进气口连通；所述热再生塔的甲醇贫液出口与所述贫/富甲醇换热器的热介质入口连通，所述贫/富甲醇换热器的热介质出口与所述CO₂吸收塔的甲醇贫液入口连通；在所述贫/富甲醇换热器与所述CO₂吸收塔之间的管道上设置有单向阀；所述热再生塔的三段的酸性气体出口与所述硫化氢富气冷却分离器的进气口连通；在所述热再生塔的二段的侧壁连通设置有给所述热再生塔内提供热量的所述热再生塔再沸器。

进一步的，其还包括蒸汽管网、闪蒸分离器和冷凝水管网；所述蒸汽管网的出气口分别与所述热再生塔再沸器的热介质入口和所述闪蒸分离器的进气口连通，所述热再生塔再沸器的热介质出口与所述闪蒸分离器的进液口连通；所述闪蒸分离器的出液口与所述冷凝水管网的进液口连通。

进一步的，所述预洗甲醇再生单元包括预洗甲醇过滤器、预洗闪蒸塔、萃取装置、粗苯贮罐、给料预热器、共沸塔、共沸塔冷凝器和甲醇水塔；所述预洗甲醇过滤器的出液口与所述预洗闪蒸塔的一段进液口连通；所述预洗闪蒸塔的一段和二段的出气口均与所述H₂S浓缩塔的二段的进气口连通；所述预洗闪蒸塔的二段和三段的出液口以及所述硫化氢富气冷却分离器的出液口均与所述萃取装置的进液口连通，所述萃取装置的溢流口与所述粗苯贮罐的进液口连通；所述萃取装置的排液口与所述给料预热器的冷介质入口连通，所述给料预热器的冷介质出口与所述共沸塔的进液口连通；所述共沸塔的出气口与所述共沸塔冷凝器的进气口连通，所述共沸塔冷凝器的出气口与所述预洗闪蒸塔的二段的进气口连通，所述尾气洗涤塔的含醇水出口与所述预洗闪蒸塔的二段的进液口连通；所述共沸塔冷凝器的出液口分别与所述萃取装置和所述共沸塔的进液口连通；所述共沸塔的出液口与所述甲醇水塔的进液口连通；所述甲醇水塔的出气口与所述热再生塔的一段的进气口连通；所述甲醇水塔的废水出口与所述给料预热器的热介质入口连通。

进一步的，所述硫回收单元包括甲醇洗涤塔、气水分离器、硫化氢预热器和主烧炉；所述甲醇洗涤塔的出气口与所述气水分离器的进气口连通，所述气水分离器的出气口与所述硫化氢预热器的进气口连通，所述硫化氢预热器的出气口与所述主烧炉的进气口连通。

进一步的，所述液氮洗系统包括纯化装置、冷箱、氮气管道和再生加热器；所述纯化装置的净化气出口与所述冷箱的进气口连通；所述氮气管道的出气端分别与所述冷箱的解冻气入口和所述再生加热器的进气口连通；所述再生加热器的出气口分别与所述冷箱的解冻气入口和所述纯化装置的再生气入口连通；在所述冷箱的解冻气入口处设置有温度表，在所述再生加热器与所述冷箱之间的管道上设置有流量阀。

本发明的优点：

1、本发明的系统中公开了在变换气冷却单元的氨冷器的入口增设一股冲洗用锅炉水，锅炉水容易获得，既能解决氨冷器堵塞同时也能解决甲醇损耗的问题；改造完成后投用效果较好，保证了整个变换气冷却单元的安全稳定运行；按目前运行情况来看，每月节省甲醇20吨左右，年节省甲醇消耗费用52.8万元(按甲醇均价2200元/吨计)。

2、本发明的系统中公开了从CO₂闪蒸塔的三段出来的CO₂产品气经过除沫器，有效的去除了CO₂产品气中的甲醇，提高了CO₂产品气的纯度，与CO₂闪蒸塔的四段和五段真空闪蒸出来的高纯度CO₂产品气被送至生产尿素，避免了脱氢催化剂和脱硫剂由于甲醇含量过高而被损坏的问题，提高了脱氢催化剂和脱硫剂的使用寿命；同时节省了甲醇，降低了运行成本，每月可节省甲醇120吨左右，每年节省甲醇消耗费用316.8万元。

3、本发明的系统中公开了闪蒸分离器对热再生塔再沸器换热后的冷凝水进行缓冲和气液分离，使得进入冷凝水管网的冷凝水中不夹带蒸汽，解决了冷凝水管网水击的问题，同时也彻底解决了每年更换疏水器需投入最少30万元费用的问题；保证了低温甲醇洗工序的安全运行以及经济效益。

4、本发明的系统中公开了在贫/富甲醇换热器与CO₂吸收塔之间的管道上设置有单向阀；有效的防止了净化气由二氧化碳吸收塔反窜回贫/富甲醇换热器内，进而使得贫/富甲醇换热器内能充满甲醇贫液，实现了充分的换热，换热效率提高，有效的提高了吸收二氧化碳所用的甲醇冷量，进而提高了CO₂吸收塔内吸收CO₂的能力，保证了生产的效果；改造后不但节省了开车时间同时进一步回收了系统冷量节省了开车时间约2小时，通过甲醇富液与甲醇贫液的相互换热，节省了生产成本。

5、本发明的系统中公开了硫回收单元，其中通过在甲醇洗涤塔内使用脱盐水洗甲醇，保证H₂S酸性气进入主烧炉前彻底脱除甲醇，从而保证硫回收装置不发生积碳现象，延长了催化剂的使用寿命，催化剂使用周期由不足1年延长至3年，可节省费用200万元；同时保证了主烧炉长周期稳定运行，SO₂尾气由原来的6000hg/m³下降至500hg/m³左右，达到国家排放标准；硫化氢预热器把H₂S酸性气温度由原来20℃提高至110℃左右，减少空气配风，保证主烧炉内温度的前提下，提高了硫磺转化率，进而每个月增加硫磺产量300吨左右，每吨按照500元价格，每年增加副产品收入180万元；并降低了风机输送空气的电耗。

6、本发明的系统中公开了将H₂S吸收塔底部产生的预脱硫液引入预洗甲醇再生单元内，对其进行再生回收，预脱硫液依次经闪蒸、萃取、共沸等相关步骤处理最终达到油醇分离回收的目的，增加了甲醇纯度，然后送至热再生塔内再生，使粗苯、有机硫等杂质不再污染甲醇，解决了甲醇的油污染问题；保障了系统中甲醇的清洁度，完全避免了每年更换甲醇问题及原料损耗大的行业难题；按每年最低量更换1200吨甲醇计算，为公司每年减少经济损失264万元(按甲醇均价2200元/吨)。

7、本发明的系统中公开了氮气管道内的解冻气与经过再生加热器加热后的解冻气混合后对冷箱进行解冻，使得冬季可以快速对冷箱进行解冻，解冻时间由原来的48小时缩短至36小时，减少解冻时间12小时，按每年冬季两系列一次复热，单系列每小时氨产量70吨计算，每年影响氨产量840吨。

附图说明：

图1为本发明实施例1的系统整体结构示意图。

变换气总管1，变换气冷却单元2，变换气分离器Ⅰ21，变换气/合成气换热器Ⅰ22，氨冷器23，变换气分离器Ⅱ24，变换气/合成气换热器Ⅱ25，锅炉给水管26，H₂S吸收单元3，H₂S吸收塔31，甲醇过滤器Ⅰ32，H₂S浓缩塔33，CO₂吸收单元4，CO₂吸收塔41，甲醇冷却器42，CO₂闪蒸塔43，除沫器44，尾气洗涤塔45，液氮洗系统5，纯化装置51，冷箱52，氮气管道53，再生加热器54，温度表55，流量阀56，甲醇热再生单元6，甲醇过滤器II61，贫/富甲醇换热器62，热再生塔63，硫化氢富气冷却分离器64，热再生塔再沸器65，蒸汽管网66，闪蒸分离器67，冷凝水管网68，单向阀69，预洗甲醇再生单元7，预洗甲醇过滤器71，预洗闪蒸塔72，萃取装置73，粗苯贮罐74，给料预热器75，共沸塔76，共沸塔冷凝器77，甲醇水塔78，硫回收单元8，甲醇洗涤塔81，气水分离器82，硫化氢预热器83，主烧炉84。

具体实施方式：

下面将结合附图通过实施例对本发明作进一步的详细说明。

实施例1：如图1所示，一种粗煤气的净化系统，其包括变换气总管1、变换气冷却单元2、H₂S吸收单元3、CO₂吸收单元4、液氮洗系统5、甲醇热再生单元6、预洗甲醇再生单元7和硫回收单元8；变换气总管1的出气端与变换气冷却单元2的变换气分离器Ⅰ21的进气口连通，变换气冷却单元2的变换气/合成气换热器Ⅱ25的热介质出口与H₂S吸收单元3的H₂S吸收塔31的净化气进口连通；H₂S吸收塔31的净化气出口与CO₂吸收单元4的CO₂吸收塔41的净化气进口连通；CO₂吸收塔41的甲醇富液出口与H₂S吸收塔31的甲醇富液进口连通；CO₂吸收塔41的净化气出口与变换气冷却单元2的变换气/合成气换热器Ⅰ22的冷介质入口连通，变换气/合成气换热器Ⅰ22的冷介质出口与液氮洗系统5的纯化装置51的净化气进口连通；H₂S吸收单元3的H₂S浓缩塔33的甲醇富液出口与甲醇热再生单元6的甲醇过滤器II61的进液口连通；H₂S吸收塔31的预脱硫液出口与预洗甲醇再生单元7的预洗甲醇过滤器71的进液口连通；预洗甲醇再生单元7的预洗闪蒸塔72和甲醇热再生单元6的硫化氢富气冷却分离器64的H₂S气体出口均与硫回收单元8的甲醇洗涤塔81的H₂S气体进口连通。

变换气冷却单元2包括变换气分离器Ⅰ21、变换气/合成气换热器Ⅰ22、氨冷器23、变换气分离器Ⅱ24、变换气/合成气换热器Ⅱ25和锅炉给水管26；变换气分离器Ⅰ21的气体出口与变换气/合成气换热器Ⅰ22的热介质入口连通，变换气/合成气换热器Ⅰ22的热介质出口和锅炉给水管26的出水端均与氨冷器23的进口连通，氨冷器23的出口与变换气分离器Ⅱ24的入口连通，变换气分离器Ⅱ24的气体出口与变换气/合成气换热器Ⅱ25的热介质入口连通；变换气/合成气换热器Ⅱ25的冷介质出口与变换气/合成气换热器Ⅰ22的热介质入口连通。

H₂S吸收单元3包括H₂S吸收塔31、甲醇过滤器Ⅰ32和H₂S浓缩塔33；H₂S吸收塔31的含H₂S甲醇液出口与甲醇过滤器Ⅰ32的进液口连通，甲醇过滤器Ⅰ32的出液口与H₂S浓缩塔33的含H₂S甲醇液进口连通；H₂S浓缩塔33的一段闪蒸气出口与变换气/合成气换热器Ⅱ25的冷介质入口连通。

CO₂吸收单元4包括CO₂吸收塔41、甲醇冷却器42、CO₂闪蒸塔43、除沫器44和尾气洗涤塔45；CO₂吸收塔41的无硫富液出口分别与H₂S吸收塔31和甲醇冷却器42的进液口连通；甲醇冷却器42的出液口与CO₂闪蒸塔43的一段进液口连通；CO₂闪蒸塔43的三段CO₂出口与除沫器44的进气口连通，CO₂闪蒸塔43的四段和五段的CO₂出口以及除沫器44的出气口均与CO₂产品气输送管连通；除沫器44的出液口与CO₂闪蒸塔43的一段进液口连通；CO₂闪蒸塔43的一段闪蒸气出口与变换气/合成气换热器Ⅱ25的冷介质入口连通；CO₂闪蒸塔43的五段的甲醇半贫液出口分别与CO₂吸收塔41的甲醇半贫液进口以及H₂S浓缩塔33的一段和二段的甲醇半贫液进口连通。

CO₂闪蒸塔43的二段的出气口和H₂S浓缩塔33的二段的出气口均与尾气洗涤塔45的进气口连通。

甲醇热再生单元6包括甲醇过滤器II61、贫/富甲醇换热器62、热再生塔63、硫化氢富气冷却分离器64、热再生塔再沸器65、蒸汽管网66、闪蒸分离器67、冷凝水管网68；甲醇过滤器II61的出液口与贫/富甲醇换热器62的冷介质入口连通；贫/富甲醇换热器62的冷介质出口与热再生塔63的甲醇富液入口连通；在贫/富甲醇换热器62与CO₂吸收塔41之间的管道上设置有单向阀69，有效的防止了净化气由CO₂吸收塔41反窜回贫/富甲醇换热器62内，进而使得贫/富甲醇换热器62内能充满甲醇贫液，实现了充分的换热，换热效率提高，有效的提高了吸收二氧化碳所用的甲醇冷量，进而提高了CO₂吸收塔41内吸收CO₂的能力，保证了生产的效果；改造后不但节省了开车时间同时进一步回收了系统冷量节省了开车时间约2小时，通过甲醇富液与甲醇贫液的相互换热，节省了生产成本；热再生塔63的出气口与H₂S浓缩塔33的二段的进气口连通；热再生塔63的甲醇贫液出口与贫/富甲醇换热器62的热介质入口连通，贫/富甲醇换热器62的热介质出口与CO₂吸收塔41的甲醇贫液入口连通；热再生塔63的三段的酸性气体出口与硫化氢富气冷却分离器64的进气口连通；在热再生塔63的二段的侧壁连通设置有给热再生塔63内提供热量的热再生塔再沸器65。

蒸汽管网66的出气口分别与热再生塔再沸器65的热介质入口和闪蒸分离器67的进气口连通，在闪蒸分离器67压力不足的情况下，即无法将冷凝水送至冷凝水管网68时，从蒸汽管网66上引出一股蒸汽给闪蒸分离器67内充压，热再生塔再沸器65的热介质出口与闪蒸分离器67的进液口连通；闪蒸分离器67的出液口与冷凝水管网68的进液口连通，闪蒸分离器67对热再生塔再沸器65换热后的冷凝水进行缓冲和气液分离，使得进入冷凝水管网68的冷凝水中不夹带蒸汽，解决了冷凝水管网68水击的问题，同时也彻底解决了每年更换疏水器需投入最少30万元费用的问题；保证了低温甲醇洗工序的安全运行以及经济效益。

预洗甲醇再生单元7包括预洗甲醇过滤器71、预洗闪蒸塔72、萃取装置73、粗苯贮罐74、给料预热器75、共沸塔76、共沸塔冷凝器77和甲醇水塔78；预洗甲醇过滤器71的出液口与预洗闪蒸塔72的一段进液口连通；预洗闪蒸塔72的一段和二段的出气口均与H₂S浓缩塔33的二段的进气口连通；预洗闪蒸塔72的二段和三段的出液口以及硫化氢富气冷却分离器64的出液口均与萃取装置73的进液口连通，萃取装置73的溢流口与粗苯贮罐74的进液口连通；萃取装置73的排液口与给料预热器75的冷介质入口连通，给料预热器75的冷介质出口与共沸塔76的进液口连通；共沸塔76的出气口与共沸塔冷凝器77的进气口连通，共沸塔冷凝器77的出气口与预洗闪蒸塔72的二段的进气口连通，尾气洗涤塔45的含醇水出口与预洗闪蒸塔72的二段的进液口连通；共沸塔冷凝器77的出液口分别与萃取装置73和共沸塔76的进液口连通；共沸塔76的出液口与甲醇水塔78的进液口连通；甲醇水塔78的出气口与热再生塔63的一段的进气口连通；甲醇水塔78的废水出口与给料预热器75的热介质入口连通。

硫回收单元8包括甲醇洗涤塔81、气水分离器82、硫化氢预热器83和主烧炉84；甲醇洗涤塔81的出气口与气水分离器82的进气口连通，气水分离器82的出气口与硫化氢预热器83的进气口连通，硫化氢预热器83的出气口与主烧炉84的进气口连通。

液氮洗系统5包括纯化装置51、冷箱52、氮气管道53和再生加热器54；纯化装置51的净化气出口与冷箱52的进气口连通；氮气管道53的出气端分别与冷箱52的解冻气入口和再生加热器54的进气口连通；再生加热器54的出气口分别与冷箱52的解冻气入口和纯化装置51的再生气入口连通；在冷箱52的解冻气入口处设置有温度表55，在再生加热器54与冷箱52之间的管道上设置有流量阀56。

工作原理：来自变换气总管1的含饱和态水蒸气的变换气40℃进入变换气分离器Ⅰ21中分离气相与从CO₂吸收塔41出来的净化气在变换气/合成气换热器Ⅰ22中进行换热，随后在0℃级氨冷器23中被冷却到8℃左右，因粗煤气中的焦油、结晶物等杂质易在氨冷器23中挂壁，故在氨冷器23的管程入口设置了一股锅炉冲洗水，在氨冷器23压差较高、堵塞的情况下进行冲洗，其中锅炉水容易获得，既能解决氨冷器23堵塞同时也能解决甲醇损耗的问题；改造完成后投用效果较好，保证了整个变换气冷却单元2的安全稳定运行；按目前运行情况来看，每月节省甲醇20吨左右，年节省甲醇消耗费用52.8万元(按甲醇均价2200元/吨计)；在氨冷器23中冷却后的变换气再进入变换气分离器Ⅱ24中分离，气相进入变换气/合成气换热器Ⅱ25中，与从H₂S浓缩塔33的一段和CO₂闪蒸塔43的一段来的闪蒸气换热，换热后的闪蒸气与来自变换气总管1的含饱和态水蒸气的变换气一起被送至变换气/合成气换热器Ⅰ22，经过变换气/合成气换热器Ⅱ25换热后的变换气被冷却到-26℃左右进入H₂S吸收塔31。

来自CO₂吸收塔41塔底的无硫富液被泵至H₂S吸收塔31中对变换气进行洗涤，H₂S吸收塔31底部所产生的预脱硫液被引入预洗甲醇再生单元7内；经H₂S吸收塔31脱硫后的脱硫气进入CO₂吸收塔41塔底进行CO₂脱除；来自CO₂闪蒸塔43的五段的-71℃甲醇半贫液进入CO₂吸收塔41的主洗段脱除大量的CO₂，用来自热再生塔63的甲醇贫液作最终净化洗涤进入CO₂吸收塔41的精洗段,从CO₂吸收塔41塔顶出来约-54℃、3.16MPA(G)流量165681Nm³/H、CO₂≤20ppm、总硫≤0.1ppm的净化气直接送至液氮洗系统5。

将CO₂吸收塔41的甲醇富液输送至甲醇冷却器42中冷却至温度为-28℃；然后送至CO₂闪蒸塔43的一段，在压力为0.69MPa下进行闪蒸，得到温度为-66.8℃的闪蒸气和一段闪蒸溶液，闪蒸气包括CO、H₂、CH₄和高碳氢化合物等有用气体以及部分CO₂；一段闪蒸溶液进入到CO₂闪蒸塔43的二段，在压力为0.4MPa下进行闪蒸，得到温度为-37.2℃的废气和二段闪蒸溶液，二段闪蒸溶液进入到CO₂闪蒸塔43的三段，在压力为0.04MPa下进行闪蒸，得到温度为-57℃的CO₂产品气和三段闪蒸溶液；三段闪蒸溶液进入真空状态的CO₂闪蒸塔43的四段内进行闪蒸，得到CO₂产品气和四段闪蒸溶液，四段闪蒸溶液进入真空状态的CO₂闪蒸塔43的五段内进行闪蒸，得到CO₂产品气和温度为-71℃的甲醇半贫液。

经过CO₂闪蒸塔43的三段闪蒸后得到温度为-57℃的CO₂产品气进入除沫器44中进行除沫，得到甲醇含量低于300ppm的CO₂产品气和甲醇溶液，实现了甲醇的有效回收，避免甲醇资源的浪费，降低了运行成本，并且有效的去除了CO₂产品气中的甲醇，提高了CO₂产品气的纯度，与CO₂闪蒸塔43的四段和CO₂闪蒸塔43的五段真空闪蒸出来的高纯度CO₂产品气被送至生产尿素，避免了脱氢催化剂和脱硫剂由于甲醇含量过高而被损坏的问题，提高了脱氢催化剂和脱硫剂的使用寿命；同时节省了甲醇，降低了运行成本，每月可节省甲醇120吨左右，每年节省甲醇消耗费用316.8万元；CO₂闪蒸塔43的二段的废气经过加热至1℃后送至尾气洗涤塔45中经水洗涤回收甲醇后放空。

H₂S吸收塔31上段出来的甲醇富液经过甲醇过滤器Ⅰ32过滤掉溶液中的尘、锈等杂质后进入H₂S浓缩塔33内分两段依次闪蒸再生和硫化氢的浓缩；CO₂闪蒸塔43的五段的甲醇半贫液分别从H₂S浓缩塔33的一段和二段进入对其闪蒸出的气体进行吸收，H₂S浓缩塔33的二段产生的废气被送至尾气洗涤塔45中经水洗涤回收甲醇后放空。

H₂S浓缩塔33的二段产生的-61℃，0.027Mpa(G)甲醇富液经过甲醇过滤器II61过滤掉溶液中的尘、锈等杂质后，与热再生塔63的三段底部产生的甲醇贫液在贫/富甲醇换热器62中换热，换热后的甲醇贫液被送至CO₂吸收塔41中，换热后的甲醇富液温度达到78℃；加热后的甲醇溶液进入热再生塔63中进行加热再生，热再生塔63的一段产生的闪蒸气被送至H₂S浓缩塔33中进行H₂S浓缩；热再生塔63的三段上部出来H₂S酸性气经过硫化氢富气冷却分离器64冷却分离，气相被送至硫回收单元8，液相被送至预洗甲醇再生单元7。

H₂S吸收塔31底部所产生的预脱硫液(含有轻油、HCN和水等)经预洗甲醇过滤器71过滤机械杂质后进入预洗闪蒸塔72在0.4MPa的压力下闪蒸，以脱除轻组分气体和大部分CO气体，闪蒸液进入萃取装置73，参加萃取轻油；来自尾气洗涤塔45的含醇水进入预洗闪蒸塔72的二段洗涤来自共沸塔76经过共沸塔冷凝器77冷凝后的不凝气，预洗闪蒸塔72的一段和三段产生的大量酸性气体闪蒸出来汇总后回至H₂S浓缩塔33进行H₂S提浓，预洗闪蒸塔72的二段产生的H₂S酸性气中主要组分为有机硫为将其送入硫回收单元8。

预洗闪蒸塔72的二段和三段产的混合液、经过共沸塔冷凝器77冷凝的一部分冷凝液以及硫化氢富气冷却分离器64冷却分离的液相均被送至萃取装置73中加热至34℃，在这里混合物得到分离，其中粗苯送到粗苯贮罐74中；甲醇水的混合物输送到共沸塔76，甲醇水混合物中仍含有少量的粗苯和溶解气，所以要将其送到共沸塔76，在共沸塔76内残余的粗苯、HCN、CO、H₂S和COS被气提出来，共沸塔76顶产物为甲醇、水及粗苯蒸汽，还有HCN、CO、H₂S和COS，在共沸塔冷凝器77中冷凝的另一部分冷凝液作为回流液返回到共沸塔76；共沸塔76底产物输送到甲醇水塔78，甲醇中水的脱除在甲醇水塔78内完成，甲醇以气相离开甲醇水塔78，作为汽提气直接进入热再生塔63中；离开甲醇水塔78底部的含醇废水通过给料预热器75与进入共沸塔76的物料进行逆流换热，冷却后送出界区到生化处理装置。

将H₂S吸收塔31底部产生的预脱硫液引入预洗甲醇再生单元7内，对其进行再生回收，预脱硫液依次经闪蒸、萃取、共沸等相关步骤处理最终达到油醇分离回收的目的，增加了甲醇纯度，然后送至热再生塔63内再生，使粗苯、有机硫等杂质不再污染甲醇，解决了甲醇的油污染问题；保障了系统中甲醇的清洁度，完全避免了每年更换甲醇问题及原料损耗大的行业难题；按每年最低量更换1200吨甲醇计算，为公司每年减少经济损失264万元(按甲醇均价2200元/吨)。

预洗闪蒸塔72的二段产生的H₂S酸性气和经过硫化氢富气冷却分离器64冷却分离的气相均被送至甲醇洗涤塔81中通过脱盐水洗涤去除甲醇，保证H₂S酸性气进入主烧炉84前彻底脱除甲醇，从而保证硫回收装置不发生积碳现象，延长了催化剂的使用寿命，催化剂使用周期由不足1年延长至3年，可节省费用200万元；同时保证了主烧炉84长周期稳定运行，SO₂尾气由原来的6000hg/m³下降至500hg/m³左右，达到国家排放标准；经过洗涤后的H₂S酸性气进入气水分离器82中脱除气体中夹带的水；然后进入硫化氢预热器83，把H₂S酸性气预热至110℃，进入主烧炉84燃烧；硫化氢预热器83把H₂S酸性气温度由原来20℃提高至110℃左右，减少空气配风，保证主烧炉84内温度的前提下，提高了硫磺转化率，进而每个月增加硫磺产量300吨左右，每吨按照500元价格，每年增加副产品收入180万元；并降低了风机输送空气的电耗。

从CO₂吸收塔41塔顶出来的含微量二氧化碳、甲醇的净化气进入液氮洗系统5的纯化装置51中用吸附剂脱除微量二氧化碳、甲醇，为了保障系统连续稳定运行，纯化装置51设置了两个可以互相切换的吸附器，当一个吸附器达到吸附时间，若继续进行吸附，可能会导致二氧化碳或甲醇穿透分子筛，进入冷箱52结冰而发生堵塞，因此，吸附剂需再生即用来自氮气管的低压氮气经再生加热器54加热后进入纯化装置51中，再生加热器54使用的中压蒸汽控制温度为260℃；不含二氧化碳和甲醇的净化气随后进入冷箱52进行换热，换热后排出进入下一道工序；在冬季当冷箱52内发生结冰时，从再生加热器54排出的热氮气与氮气管道53内的低压氮气共同进入冷箱52中形成解冻气，在冷箱52的解冻气入口处设置有温度表55，通过控制流量阀56使得进入冷箱52中的解冻气的温度控制在小于40℃，改造后在冬季解冻时间由原来的48小时缩短至36小时，减少解冻时间12小时，按每年冬季两系列一次复热，单系列每小时氨产量70吨计算，每年影响氨产量840吨。

以上是本发明的优选实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种粗煤气的净化系统，其特征在于，其包括变换气总管、变换气冷却单元、H₂S吸收单元、CO₂吸收单元、液氮洗系统、甲醇热再生单元、预洗甲醇再生单元和硫回收单元；所述变换气总管的出气端与所述变换气冷却单元的变换气分离器Ⅰ的进气口连通，所述变换气冷却单元的变换气/合成气换热器Ⅱ的热介质出口与所述H₂S吸收单元的H₂S吸收塔的净化气进口连通；所述H₂S吸收塔的净化气出口与所述CO₂吸收单元的CO₂吸收塔的净化气进口连通；所述CO₂吸收塔的甲醇富液出口与所述H₂S吸收塔的甲醇富液进口连通；所述CO₂吸收塔的净化气出口与所述变换气冷却单元的变换气/合成气换热器Ⅰ的冷介质入口连通，所述变换气/合成气换热器Ⅰ的冷介质出口与所述液氮洗系统的纯化装置的净化气进口连通；

所述H₂S吸收单元的H₂S浓缩塔的甲醇富液出口与所述甲醇热再生单元的甲醇过滤器II的进液口连通；所述H₂S吸收塔的预脱硫液出口与所述预洗甲醇再生单元的预洗甲醇过滤器的进液口连通；所述预洗甲醇再生单元的预洗闪蒸塔和所述甲醇热再生单元的硫化氢富气冷却分离器的H₂S气体出口均与所述硫回收单元的甲醇洗涤塔的H₂S气体进口连通。

2.根据权利要求1所述的一种粗煤气的净化系统，其特征在于，所述变换气冷却单元包括变换气分离器Ⅰ、变换气/合成气换热器Ⅰ、氨冷器、变换气分离器Ⅱ、变换气/合成气换热器Ⅱ和锅炉给水管；

所述变换气分离器Ⅰ的气体出口与所述变换气/合成气换热器Ⅰ的热介质入口连通，所述变换气/合成气换热器Ⅰ的热介质出口和所述锅炉给水管的出水端均与所述氨冷器的进口连通，所述氨冷器的出口与所述变换气分离器Ⅱ的入口连通，所述变换气分离器Ⅱ的气体出口与所述变换气/合成气换热器Ⅱ的热介质入口连通；所述变换气/合成气换热器Ⅱ的冷介质出口与所述变换气/合成气换热器Ⅰ的热介质入口连通。

3.根据权利要求2所述的一种粗煤气的净化系统，其特征在于，所述H₂S吸收单元包括H₂S吸收塔、甲醇过滤器Ⅰ和H₂S浓缩塔；

所述H₂S吸收塔的含H₂S甲醇液出口与所述甲醇过滤器Ⅰ的进液口连通，所述甲醇过滤器Ⅰ的出液口与所述H₂S浓缩塔的含H₂S甲醇液进口连通；所述H₂S浓缩塔的一段闪蒸气出口与所述变换气/合成气换热器Ⅱ的冷介质入口连通。

4.根据权利要求3所述的一种粗煤气的净化系统，其特征在于，所述CO₂吸收单元包括CO₂吸收塔、甲醇冷却器、CO₂闪蒸塔和除沫器；所述CO₂吸收塔的无硫富液出口分别与所述H₂S吸收塔和所述甲醇冷却器的进液口连通；所述甲醇冷却器的出液口与所述CO₂闪蒸塔的一段进液口连通；所述CO₂闪蒸塔的三段CO₂出口与所述除沫器的进气口连通，所述CO₂闪蒸塔的四段和五段的CO₂出口以及所述除沫器的出气口均与CO₂产品气输送管连通；所述除沫器的出液口与所述CO₂闪蒸塔的一段进液口连通；所述CO₂闪蒸塔的一段闪蒸气出口与所述变换气/合成气换热器Ⅱ的冷介质入口连通；所述CO₂闪蒸塔的五段的甲醇半贫液出口分别与所述CO₂吸收塔的甲醇半贫液进口以及所述H₂S浓缩塔的一段和二段的甲醇半贫液进口连通。

5.根据权利要求4所述的一种粗煤气的净化系统，其特征在于，其还包括尾气洗涤塔；所述CO₂闪蒸塔的二段的出气口和所述H₂S浓缩塔的二段的出气口均与所述尾气洗涤塔的进气口连通。

6.根据权利要求5所述的一种粗煤气的净化系统，其特征在于，所述甲醇热再生单元包括甲醇过滤器II、贫/富甲醇换热器、热再生塔、硫化氢富气冷却分离器和热再生塔再沸器；所述甲醇过滤器II的出液口与所述贫/富甲醇换热器的冷介质入口连通；所述贫/富甲醇换热器的冷介质出口与所述热再生塔的甲醇富液入口连通；所述热再生塔的出气口与所述H₂S浓缩塔的二段的进气口连通；所述热再生塔的甲醇贫液出口与所述贫/富甲醇换热器的热介质入口连通，所述贫/富甲醇换热器的热介质出口与所述CO₂吸收塔的甲醇贫液入口连通；在所述贫/富甲醇换热器与所述CO₂吸收塔之间的管道上设置有单向阀；所述热再生塔的三段的酸性气体出口与所述硫化氢富气冷却分离器的进气口连通；在所述热再生塔的二段的侧壁连通设置有给所述热再生塔内提供热量的所述热再生塔再沸器。

7.根据权利要求6所述的一种粗煤气的净化系统，其特征在于，其还包括蒸汽管网、闪蒸分离器和冷凝水管网；所述蒸汽管网的出气口分别与所述热再生塔再沸器的热介质入口和所述闪蒸分离器的进气口连通，所述热再生塔再沸器的热介质出口与所述闪蒸分离器的进液口连通；所述闪蒸分离器的出液口与所述冷凝水管网的进液口连通。

8.根据权利要求6所述的一种粗煤气的净化系统，其特征在于，所述预洗甲醇再生单元包括预洗甲醇过滤器、预洗闪蒸塔、萃取装置、粗苯贮罐、给料预热器、共沸塔、共沸塔冷凝器和甲醇水塔；所述预洗甲醇过滤器的出液口与所述预洗闪蒸塔的一段进液口连通；所述预洗闪蒸塔的一段和二段的出气口均与所述H₂S浓缩塔的二段的进气口连通；所述预洗闪蒸塔的二段和三段的出液口以及所述硫化氢富气冷却分离器的出液口均与所述萃取装置的进液口连通，所述萃取装置的溢流口与所述粗苯贮罐的进液口连通；所述萃取装置的排液口与所述给料预热器的冷介质入口连通，所述给料预热器的冷介质出口与所述共沸塔的进液口连通；所述共沸塔的出气口与所述共沸塔冷凝器的进气口连通，所述共沸塔冷凝器的出气口与所述预洗闪蒸塔的二段的进气口连通，所述尾气洗涤塔的含醇水出口与所述预洗闪蒸塔的二段的进液口连通；所述共沸塔冷凝器的出液口分别与所述萃取装置和所述共沸塔的进液口连通；所述共沸塔的出液口与所述甲醇水塔的进液口连通；所述甲醇水塔的出气口与所述热再生塔的一段的进气口连通；所述甲醇水塔的废水出口与所述给料预热器的热介质入口连通。

9.根据权利要求1所述的一种粗煤气的净化系统，其特征在于，所述硫回收单元包括甲醇洗涤塔、气水分离器、硫化氢预热器和主烧炉；所述甲醇洗涤塔的出气口与所述气水分离器的进气口连通，所述气水分离器的出气口与所述硫化氢预热器的进气口连通，所述硫化氢预热器的出气口与所述主烧炉的进气口连通。

10.根据权利要求1所述的一种粗煤气的净化系统，其特征在于，所述液氮洗系统包括纯化装置、冷箱、氮气管道和再生加热器；所述纯化装置的净化气出口与所述冷箱的进气口连通；所述氮气管道的出气端分别与所述冷箱的解冻气入口和所述再生加热器的进气口连通；所述再生加热器的出气口分别与所述冷箱的解冻气入口和所述纯化装置的再生气入口连通；在所述冷箱的解冻气入口处设置有温度表，在所述再生加热器与所述冷箱之间的管道上设置有流量阀。

Images