一種用于脫除變換氣中酸性氣體的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 一種用于脫除變換氣中酸性氣體的方法，用于從合成氨變換氣中同時脫除二氧化碳、硫化氫等酸性氣體，屬于氣體凈化技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]在合成氨尿素生產(chǎn)工藝、液氨生產(chǎn)及純堿生產(chǎn)中，均需要將變換氣中的二氧化碳和硫化氫等酸性氣體加以脫除，以滿足后續(xù)工藝要求。H2s、co2等酸性氣體不僅對后續(xù)工段的合成氨催化劑具有極強的毒性，而且在水蒸氣存在下易結(jié)晶堵塞和嚴(yán)重腐蝕管道，因此這些酸性氣體必須從變換氣中加以脫除。
[0003]變換氣的組成根據(jù)所用碳源不同，差別較大，但一般均要求凈化氣中的C02含量小于0.3%，H2S含量小于10 mg/m3。目前，能滿足變換氣脫碳要求的技術(shù)有吸收法、吸附法，而脫硫工藝一般采用吸收法等濕法工藝，栲膠法、絡(luò)合鐵法等干法工藝，變換氣同時脫除二氧化碳和硫化氫常常采用吸收法或干法與濕法結(jié)合的工藝。目前，能同時進行一步脫硫脫碳的變換氣凈化技術(shù)多為吸收法。CN96101191.2公布了一種加壓鐵-堿溶液脫碳脫硫的方法，采用含氫氧化亞鐵和氫氧化鐵的堿性鹽的水溶液加壓脫除變換氣中的C02、無機硫和有機硫,結(jié)果表明溶液穩(wěn)定、損失少，脫硫脫碳徹底,再生氣C02純度高，設(shè)備腐蝕輕。其本質(zhì)是在熱鉀堿溶液中加入了一種活化劑，提高了吸收性能。CN200610162058.1公布了一種采用位阻胺和MDEA進行脫硫脫碳的方法，從合成氨或甲醇生產(chǎn)的原料氣先采用位阻胺脫除H2S和部分C02，而后進入脫碳塔與MDEA逆流接觸脫除C02。CN200610162060.9、CN201010618250.3、CN201210364110.7等專利均報道了或采用低溫甲醇洗或N-甲基二乙醇胺或NHD等脫硫脫碳技術(shù)，然而濕法脫硫脫碳存在的問題是投資大、流程復(fù)雜、運行費用聞。
[0004]CN200710046067.9、CN200810147848.1、CN201010220144.X 等相繼報道了采用變壓吸附技術(shù)從合成氨變換氣或甲醇原料氣中脫除酸性氣體。變壓吸附屬干法脫硫脫碳技術(shù)，消除了溶劑的毒性，具有勞動強度小、維修費用低的優(yōu)點，然而當(dāng)吸附壓力較高時，投資成本和運行費用高，優(yōu)勢不明顯。
[0005]針對目前變換氣脫碳工藝方法存在的不足，需開發(fā)一種能同時脫除變換氣中C02、h2s等酸性氣體的節(jié)能型脫硫脫碳工藝。氣體膜分離技術(shù)是近年來開發(fā)的一種節(jié)能型干法脫硫脫碳技術(shù)，已廣泛用于天然氣、煙道氣、空分領(lǐng)域，具有節(jié)能、環(huán)保、投資少、運行成本低等優(yōu)勢。若開發(fā)出能適應(yīng)變換氣脫出酸性氣體的新工藝和方法，必將極大地促進合成氨工業(yè)和甲醇工業(yè)的生產(chǎn)變革，本發(fā)明在于提供一種膜法脫除變換氣中酸性氣體的工藝方法，達到節(jié)能、降耗、增產(chǎn)、增效的效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種脫除變換氣中酸性氣體的方法，采用膜分離工藝同時脫除變換氣中的二氧化碳和硫化氫等酸性氣體，以解決現(xiàn)有工藝存在的投資大、能耗高、流程復(fù)雜等問題。
[0007]本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的:一種用于脫除變換氣中酸性氣體的方法，其特征在于該方法包含以下處理步驟:從合成氨來含有H2S和C02等酸性組分的高壓變換氣首先經(jīng)減壓閥把壓力降至2.0 MPa以下，與換熱器進行換熱后緩沖與增濕，使氣體充分飽和水蒸氣，而后經(jīng)一級過濾器、二級過濾器及三級過濾器過濾后，對氣體進行預(yù)熱，經(jīng)膜分離器分離后，截留氣即為脫除了酸性氣體的凈化氣，滲透氣為包含C02和H2S的酸氣。
[0008]本發(fā)明針對的變換氣中酸性氣體C02含量為10%~50%，優(yōu)選20%_40%，H2S含量為
0.01%-1%,優(yōu)選 0.03%-0.05%。
[0009]所述變換氣經(jīng)減壓閥減壓后的壓力為0.Γ2.0MPa,優(yōu)選為0.5~1.5MPa。
[0010]所述經(jīng)換熱器換熱后的變換氣溫度為20~45°C，優(yōu)選為30~40°C。
[0011]所述減壓后變換氣增濕采用氣體增濕器。
[0012]所述出增濕氣后氣體的相對濕度為80%~100%，優(yōu)選90%~100%。
[0013]所述預(yù)熱后的氣體溫度為40~50°C，優(yōu)選為40~45°C。
[0014]所述換熱器可以是套管式管熱器、螺旋管式換熱器、管殼式換熱器、浮頭式換熱器中的一種，換熱后的氣體溫度為20~45 °C。
[0015]所述氣體增濕器設(shè)置有壓力表接口、進氣口、補水口、出氣口和排水口。
[0016]所述氣體增濕器的下部設(shè)置有磁翻轉(zhuǎn)液位計，耐壓2.5MPa。
[0017]所述氣體增濕器為不銹鋼材質(zhì)，耐壓3.75MPa，當(dāng)進氣中水蒸氣為飽和狀態(tài)無需增濕時，亦可作為緩沖罐。
[0018]所述一級管道過濾器的過濾精度為3 μ m，濾除3 μ m和更大的固態(tài)和液態(tài)顆粒。
[0019]所述二級精密過濾器的過濾精度為0.01 μ m，可濾除0.01 μ m以上的固體和液體顆粒，濾油精度為0.01mg/m3。
[0020]所述三級精密過濾器的過濾精度為0.01 μ m，可濾除0.01 μ m以上的固體和液體顆粒，濾油精度為0.001 mg/m3。
[0021]所述預(yù)熱器可以為電伴熱帶伴熱或蒸汽伴熱，氣體溫度提高約5°C。
[0022]所述流量調(diào)節(jié)閥可為針型閥、截止閥中的一種。
[0023]所述膜分離器組的數(shù)量為1~3組，級聯(lián)方式為并聯(lián)或者串聯(lián)。
[0024]所述膜分離器采用的膜材料為促進傳遞復(fù)合膜，包含-NH3、-C00H、F官能團中的一種或多種，該類型的膜的支撐層為聚砜、聚醚砜、聚丙烯腈、其他類型的超濾膜中的一種。
[0025]所述促進傳遞復(fù)合膜的活性層可為N-甲基二乙醇胺共聚三甲酰氯、聚烯丙基胺-聚乙烯醇共聚物、聚苯胺納米顆粒摻雜聚乙烯胺、乙二胺修飾的聚乙烯胺、三乙烯基四胺和三甲酰氯界面聚合形成的聚酰胺、季戊四乙烯二胺摻雜聚乙烯胺、3，3’-二胺-N-甲基二丙基胺與三甲酰氯的共聚物或聚乙烯胺-聚乙二醇共聚物中的一種或多種。
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