專利名稱：一種低溫甲醇洗凈化方法
技術領域：
本發(fā)明涉及混合氣體凈化領域，尤其是采用甲醇洗凈化回收混合氣體中的酸性氣體的方法。
低溫甲醇洗凈化(Rectisol)方法是50年代由德國林德(Lind)公司和魯奇(Lurgi)公司聯(lián)合開發(fā)的，是一種物理吸收方法。1954年首先用于煤加壓氣化后的煤氣凈化，隨后相繼用于城市煤氣的凈化，從變換氣中提取高純度H2，從裂解氣中提取乙炔，從鼓風爐中提取高純度CO2從CH4中分離C2H2，從焦爐氣中分離苯和環(huán)戌二烯等，近年來隨著大型合成氨裝置的發(fā)展，以渣油和煤為原料制合成氨中，低溫甲醇洗凈化技術也廣泛地得到應用。
涉及低溫甲醇洗凈化技術的專利有US4609384(1986)，US4609389(1986)，US4050909(1977)，CN85107195A(1985)以及G.Hochgesand，RectolandPurisol，IndustrialandEngineeringChemistry，Vol.62，No.7，37(1970);RainerZeller，G.:GasificationofCoalandRectisol-WashProcesses，LindeReportsonScienceandTechnology，30/1979;HydrocarbonProcessing，April，93(1975)。
實際上從50年代以來，在實際中運行的低溫甲醇洗凈化裝置其基本流程并無大的變化。
現(xiàn)有技術中采用的低溫甲醇洗凈化方法如附

圖1所示原料氣(1)與回收的H2(24)混合，并經(jīng)注入甲醇(68)以防止水分在冷卻過程中結冰后，在換熱器(2)中冷卻，經(jīng)閃蒸器(3)閃蒸，液相(5)分離后，氣體(4)進入吸收塔(6)用低溫甲醇(7)進行凈化，吸收過程放出的溶解熱用換熱器取出，吸收后含H2S的富液(12)由換熱器(13)冷卻后減壓(14)在閃蒸器(15)中閃蒸，氣相(16)主要含H2，CO2返回系統(tǒng)，液相(17)減壓(34)后甲醇(35)入CO2解吸塔(33)回收CO2，由吸收塔(6)中段出來的富液(9)除一部分(11)(約1/2)返回塔內(nèi)吸收H2S外，其余(10)經(jīng)換熱器(18)冷卻后減壓(19)在閃蒸器(20)中閃蒸，氣相(21)返回系統(tǒng)以回收H2，液相經(jīng)減壓(25)后甲醇(26)在閃蒸器(27)閃蒸以回收CO2(28)，甲醇(35)閃蒸出來的氣體含H2S，而閃蒸器(27)閃蒸出來的甲醇不含H2S，為保證所回收的CO2(28)不含硫，用一部分不含H2S的甲醇(32)脫除H2S。又，為保證吸收塔(6)頂段噴淋甲醇(7)達到所要求的低溫，系統(tǒng)中需要有相應的冷源，這正是濃縮塔(39)所起的重要作用之一。濃縮塔(39)是用N2(41)作氣提氣將甲醇中的CO2氣提出來，使甲醇中的H2S濃度相對提高，同時又由于CO2的解吸而使甲醇的溫度降低使物流(43)起到低溫冷源的作用，氣提出來的CO2在放空之前要將同時被氣提出來的H2S吸收下來。低溫甲醇(43)作為冷源經(jīng)換冷后也在CO2解吸塔(33)閃蒸補充CO2的產(chǎn)量而氣提后的液相(52)中的H2S與剩余的CO2送熱再生塔(56)中用蒸汽進行熱再生，含H2S的氣體(62)送往克勞斯硫回收裝置，而熱再生后的貧甲醇(63)經(jīng)冷卻后返回吸收塔(6)作吸收劑。為維持系統(tǒng)的水平衡，設有甲醇蒸餾塔(72)。系統(tǒng)中的19臺換熱器組成換熱器網(wǎng)絡用以回收冷量并保證所要求的操作溫度。凈化氣(8)從吸收塔(6)塔頂送出，回收的CO2供生產(chǎn)尿素使用。濃縮塔(39)的排放氣(40)與甲醇蒸餾塔(72)塔底的排放水(77)都應符合環(huán)保的排放標準。
上述現(xiàn)有技術中存在以下不足A CO2的回收率較低，在63-65%之間，(原料氣中CO2為32-36%，H2S為0.2-0.4%以下)在操作條件波動時會導致化肥廠HN3與CO2的不平衡，影響尿素的產(chǎn)量。
B H2S氣體中的H2S濃度偏低，只有22-26%，當原料之中含硫量降低時，H2S濃度更低，僅為14-15%，這就為后繼工序克勞斯硫回收裝置的正常運行帶來困難，使能耗增加。
C 排放氣中的H2S含量往往達不到環(huán)保的要，須加一定量的貧液以加強化排放氣中H2S的吸收，造成多耗能量。
本發(fā)明的目的就在于克服上述現(xiàn)有技術的不足之處。
本發(fā)明的目的在于在保證凈化氣與CO2氣達到規(guī)定的指標，保證排放氣符合規(guī)定指標的前提下，對現(xiàn)有技術的甲醇洗凈化工藝改進，以提高CO2的回收率，提高H2S中的H2S濃度降低能耗。
本發(fā)明的目的通過以下技術方案實現(xiàn)一種用甲醇洗回收混合氣體中的酸性氣特別是CO2和H2S以及提高H2S濃度的方法，包括用換熱器提高進入CO2解吸塔(33)各物流的溫度;即提高CO2解吸塔(33)上段二次減壓閃蒸后不含H2S的甲醇，中段二次減壓閃蒸后含H2S的甲醇，以及下段由濃縮塔(39)出來的經(jīng)冷量回收并閃蒸后的氣液相物流的溫度;同時，將CO2解吸塔中段送往濃縮塔的含H2S的甲醇的溫度降低以保證必要的低溫物流溫度。對返回CO2解吸塔(33)的甲醇(32)用泵(83)加壓，用換熱器(85)進行冷量交換，使溫度達到230-250K，最好235-245K，然后進入CO2解吸塔(33)進行解吸;從吸收塔(6)出來的含H2S的甲醇富液(12)，經(jīng)在閃蒸器(15)減壓閃蒸回收H2S后，對二次減壓后的甲醇(35)在進入CO2解吸塔(33)解吸前，先用換熱器(87)進行冷量交換，提高溫度至250-265K，最好256-263K，然后解吸;由CO2解吸塔(33)送往濃縮塔(39)進一步用N2氣提的甲醇(36)，在減壓(37)前用換熱器(93)冷卻以保證必要的低溫物流溫度;從濃縮塔(39)出來的甲醇(43)經(jīng)回收冷量并在閃蒸器(46)閃蒸后，在進入CO2解吸塔(33)進一步解吸前，用換熱器(89，90)再增加冷量交換，使溫度提高至245-255K，最好246-253K解吸。
與現(xiàn)有技術相比本發(fā)明具有以下的效果，數(shù)據(jù)均以年產(chǎn)30萬噸合成氨裝置，渣油為原料得出。
1 由于提高了CO2解吸塔中CO2的解吸溫度，CO2年回收率由現(xiàn)有技術的63-65%提高至70-72%;對以渣油為原料，年產(chǎn)30萬噸合成氨的裝置數(shù)據(jù)如下
4 濃縮塔(39)的氣提N2用量可由現(xiàn)有技術的257Kmol/h減少至190Kmol/h減少了近26%。
5 本發(fā)明也適用于其他物理吸收方法，特別是要求在低溫，加壓下吸收而在減壓下閃蒸回收CO2和H2S，如以聚乙二醇二甲醚作為吸劑的凈化方法。
上述效果表明采用本發(fā)明的技術方案達到了最初的發(fā)明目的，提高了CO2的回收率，提高了H2S中的H2S濃度，降低了能耗;而且保證了CO2氣的質量指標，回收的CO2氣中CO2含量大于98.5%，不含H2S，H2含量＜1%，CH3OH含量＜0.05%。而且排放氣中不含H2S。
附圖1為現(xiàn)有技術低溫甲醇洗凈化方法流程圖其中(6)解吸塔 (33)CO2解吸塔 (39)濃縮塔(56)熱再生塔(72)甲醇蒸餾塔(23)壓縮機(3，15，20，27，46，58，61，75，79)為閃蒸器(2，13，18，44，54，60，67，69，74，78，81)為換熱器(45，53，64，70，76，95)為泵(14，19，25，30，34，37，50，82)為節(jié)流閥附圖2為本發(fā)明的低溫甲醇洗凈化方法流程圖其中(6)吸收塔 (33)CO2解吸塔 (39)濃縮塔(56)熱再生塔(75)甲醇蒸餾塔(23)壓縮機(3，15，20，27，46，58，61，75，79)為閃蒸器(2，13，18，44，54，60，67，69，74，78，81，85，87，89，89，90，93)為換熱器(45，53，64，70，76，83，95)為泵(14，19，25，30，34，37，50，82)為節(jié)流閥以下結合附圖2對本發(fā)明做進一步詳述原料氣(1)進入系統(tǒng)，經(jīng)與返回的H2(24)混合，并注入甲醇(68)防結冰，再冷卻分離出甲醇水溶液(5)后，氣體(4)進入吸收塔(6)脫除H2S和CO2，凈化氣(8)由塔頂排出，溶液分兩路去解吸與再生。一路是從吸收塔(6)中段出來的不含H2S的甲醇富液(10)經(jīng)在換熱器(18)中冷卻并在閃蒸器(20)一次減壓至22.5-23.5atm閃蒸回收H2，再在閃蒸器(27)二次減壓閃蒸解吸CO2，之后，將返回CO2解吸塔(33)的甲醇(32)先用泵加壓，用換熱器(85)進行冷量交換，使溫度達到230-240K，最好為235-245K，然后進入CO解吸塔(33)進行CO2的解吸，同時又將塔的下段解吸出來的H2S加以吸收，防止塔頂出去的CO2產(chǎn)品(28)受到H2S的污染，另一路是從含H2S的甲醇富液(12)，從吸收塔(6)塔底出去，經(jīng)換熱器(13)冷卻在閃蒸器(15)閃蒸回收H2后，再二次減壓為甲醇(35)，在進入CO2解吸塔(33)解吸前，先用換熱器(87)進行冷量交換，提高溫度至250-265K，最好為256-263K然后解吸;由CO2解吸塔(33)送往濃縮塔(39)進一步用N2氣提的甲醇(36)，在減壓之前用換熱器(93)冷卻至216-226K，最好為256-263K，以保證濃縮塔(39)送出的甲醇(43)做為冷源，用于系統(tǒng)內(nèi)部吸收塔(6)塔頂噴淋甲醇的冷卻(67)以及有關物流的冷卻，經(jīng)回收冷量并在閃蒸器(46)閃蒸，閃蒸后的氣液相物流在進入CO2解吸塔(33)進一步解吸前，用換熱器(89，90)再增加冷量交換，使溫度提高至245-255K，最好為246-253K解吸。這樣便節(jié)了能耗同時提高了CO2的回收率，又使甲醇中剩余的CO2減少，有利于進一步熱再生。從濃縮塔(39)底部送出的甲醇(52)，即為熱再生的原料。熱再生后自塔頂送往克勞斯硫回收裝置用的H2S氣(62)，其中的H2S濃度為70-73%，這就大大地改善了硫回收裝置的操作。
權利要求
1.一種利用低溫甲醇洗凈化方法凈化原料氣并回收混合氣體中的酸性氣尤其是CO2和H2S以及提高H2S濃度的方法，該方法在甲醇吸收酸性氣體之后，通過減壓，閃蒸，分離和熱交換，回收酸性氣體，其特征在于采用換熱器提高進入CO2解吸塔(33)各物流的溫度。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于將CO2解吸塔(33)上段二次減壓閃蒸后不含H2S的甲醇溫度通過換熱器(85)提高到230-250K，將中段二次減壓閃蒸后含H2S的甲醇溫度通過換熱器(87)控制為250-265K，將下段由濃縮塔(39)出來的經(jīng)冷量回收并閃蒸后的氣液相物流通過換熱器(89，90)控制為245-255K;同時，將CO2解吸塔中段送往濃縮塔的含H2S的甲醇溫度通過換熱器(93)降低至216-226K，以保證必要的低溫物流溫度。
3.根據(jù)權利要求所述的方法，其特征在于將CO2解吸塔(33)上段二次減壓閃蒸后不含H2S的甲醇溫度通過換熱器(85)提高到235-245K，將中段二次減壓閃蒸后含H2S的甲醇溫度通過換熱器(87)控制為256-263K，將下段由濃縮塔(39)出來的經(jīng)冷量回收并閃蒸后的氣液相物流通過換熱器(89，90)控制為246-253K;同時，將CO2解吸塔中段送往濃縮塔的含H2S的甲醇的溫度通過換熱器(93)降低至218-224K，以保證必要的低溫物流溫度。
全文摘要
一種利用低溫甲醇洗凈化方法凈化原料氣并回收酸性氣尤其是CO
文檔編號B01D53/14GK1107382SQ9410144
公開日1995年8月30日 申請日期1994年2月25日 優(yōu)先權日1994年2月25日
發(fā)明者俞裕國, 張述偉, 王長英, 曲平 申請人:中國石油化工總公司, 大連理工大學化工學院