一種零碳排放工藝氣凈化裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種零碳排放工藝氣凈化裝置，屬于混合氣體凈化領(lǐng)域。該方法是將低溫甲醇吸收裝置處理后的尾氣輸送至入口分離罐的下部，經(jīng)分離后通過壓縮機(jī)進(jìn)行增壓，增壓后的尾氣進(jìn)入CO2再吸收塔的底部，與頂部的胺液逆流接觸吸收，吸收后從CO2再吸收塔頂部輸出的凈化氣輸送至低溫甲醇吸收裝置的氣提塔的底部，吸收后的吸收液通過換熱器與解析塔中的吸收液進(jìn)行換熱，換熱后的吸收液溫度為75～85℃，將該溫度的吸收液輸送至解析塔的中部并進(jìn)行減壓，減壓后的氣體與底部蒸汽混合后在解析塔內(nèi)向上流動(dòng)，并從解析塔的頂部輸出，輸出后進(jìn)行氣液分離，從而得到濃度99％以上的CO2氣體。本實(shí)用新型技術(shù)方案可以減少N2消耗、脫鹽水消耗，降低能耗70％。
【專利說明】
一種零碳排放工藝氣凈化裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型屬于混合氣體凈化領(lǐng)域，具體涉及一種零碳排放工藝氣凈化裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]煤氣化工藝生產(chǎn)的粗煤氣中除含⑶、H2、⑶2外，還有少量H2S和⑶S等成分。低溫甲醇洗單元就是脫除C02、H2S、C0S等酸性氣體，使C02含量可降至20ppm、總硫含量降至0.1ppm以下，以滿足后續(xù)生產(chǎn)工段的要求。現(xiàn)有低溫甲醇吸收工藝是50年代初由德國(guó)林德公司和魯奇公司聯(lián)合開發(fā)的一種氣體凈化工藝。該工藝以低溫甲醇為吸收劑，利用甲醇在低溫下對(duì)C02、H2S、C0S等酸性氣體溶解度極大的優(yōu)良特性，采用物理吸收脫除原料氣中的C02、H2S、COS等酸性氣體。低溫甲醇吸收法工藝技術(shù)成熟，在工業(yè)上有著很好的應(yīng)用業(yè)績(jī)，被廣泛應(yīng)用于合成氨、合成甲醇和其它羰基合成、天然氣、工業(yè)制氫和天然氣脫硫等氣體凈化裝置中。相關(guān)專利有 ZL 94101447.9,ZL 01138812.9，G.Hochgesand，Rectol and Purisol,Industrial an Engineering Chemistry,Vol.62,N0.7.37(1970)；Rainer ZelIer,G.:Gasificat1n of Coal and Rectisol-ffash Processes；Linde Reports on Science andTechnology ,30/1979。其過程為用甲醇吸收混合氣中的酸性氣，通常為⑶2和H2S，再經(jīng)減壓解析，氣提、加熱使甲醇與酸性氣分離，達(dá)到分離回收的目的，但氣提后CO2尾氣基本高空排放。
[0003]近年來隨著石油、煤、天然氣等化工原料的大量使用，使排放大氣中CO2的含量逐年增加，不僅造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，又浪費(fèi)了碳資源。目前，對(duì)于大型煤制合成氨、合成甲醇、煤制氣等項(xiàng)目配套的低溫甲醇吸收工藝中CO2的回收率僅達(dá)65%左右，放空尾氣中0)2含量仍高達(dá)70%以上。因此，低溫甲醇吸收尾氣中CO2回收利用倍受業(yè)界的關(guān)注。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷提供一種零碳排放工藝氣凈化方法及裝置，該方法采用低溫甲醇吸收工藝氣中COdPH2S,用胺液吸收低溫甲醇吸收裝置排放尾氣中的C02，再經(jīng)加熱解析得到高純度的CO2產(chǎn)品氣，貧液回到CO2再吸收塔重新吸收C02，尾氣經(jīng)胺液吸收后的凈化惰性氣體回到低溫甲醇吸收裝置的氣提塔循環(huán)利用。本實(shí)用新型成套技術(shù)可以凈化工藝氣、零碳排放，同時(shí)可循環(huán)利用氣提惰性氣、節(jié)約能源。
[0005]本實(shí)用新型的目的可以通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0006]—種零碳排放工藝氣凈化裝置，該裝置包括入口分離罐，CO2再吸收塔和解析塔，低溫甲醇吸收裝置處理后的尾氣通過管道與入口分離罐的下部相連;所述的入口分離罐的頂部與CO2再吸收塔的下部相連，CO2再吸收塔的頂部與低溫甲醇吸收裝置的氣提塔的底部相連，所述的CO2再吸收塔的底部通過貧富液換熱器與解析塔的中部相連;所述解析塔的底部依次通過貧富液換熱器和貧液冷卻器和CO2再吸收塔的上部相連，所述的解析塔的頂部與冷凝器相連，冷凝器的輸出端為(》2產(chǎn)品氣。
[0007]在一些實(shí)施方案中:入口分離罐頂部通過壓縮機(jī)與CO2再吸收塔的下部相連。
[0008]在一些實(shí)施方案中:解析塔的底部通過貧液栗與貧富液換熱器相連。
[0009]本實(shí)用新型技術(shù)方案所述的低溫甲醇吸收裝置包括原料氣冷卻器、原料氣緩沖罐、吸收塔、再吸收塔、熱再生塔和甲醇水分離塔，所述原料氣冷卻器下部的輸出端通過原料氣緩沖罐與吸收塔的下部相連；
[0010]所述吸收塔底部的輸出端與含硫甲醇閃蒸罐相連，吸收塔頂部的輸出端通過原料氣冷卻器與凈化氣輸出管道相連，吸收塔中部的一個(gè)輸出端與富甲醇閃蒸罐的下部相連；所述含硫甲醇閃蒸罐底部的輸出端與再吸收塔的中部相連，所述的富甲醇閃蒸罐底部的輸出端與再吸收塔的上部相連；
[0011]所述再吸收塔頂部的輸出端通過原料氣冷卻器與入口分離罐的下部相連，再吸收塔上部的輸出端與吸收塔的上部相連，再吸收塔中部的輸出端依次通過貧甲醇冷卻器、甲醇/甲醇換熱器I和再吸收塔中下部相連，再吸收塔底部的輸出端通過甲醇/甲醇換熱器II和氣提塔的底部相連；
[0012]所述氣提塔的上部與再吸收塔的下部相連，氣提塔底部的輸出端通過貧/富甲醇換熱器與熱再生塔的上部相連，熱再生塔底端的輸出端與貧甲醇栗相連，貧甲醇栗輸出端分為兩個(gè)支路，一個(gè)支路依次通過貧/富甲醇換熱器、甲醇/甲醇換熱器I1、貧甲醇冷卻器與吸收塔的上部相連，另一個(gè)支路通過甲醇/水分離塔換熱器與甲醇水分離塔的上部相連。
[0013]在一些優(yōu)選的技術(shù)方案中:低溫甲醇吸收裝置中吸收塔(3)中部的另一個(gè)輸出端通過H2S吸收進(jìn)料冷卻器(8)與吸收塔(3)的中下部相連。
[0014]在一些優(yōu)選的技術(shù)方案中:低溫甲醇吸收裝置中所述含硫甲醇閃蒸罐和富甲醇閃蒸罐頂部的輸出端均與原料氣的輸入管道相連。
[0015]在一些優(yōu)選的技術(shù)方案中:低溫甲醇吸收裝置中原料氣緩沖罐底端的輸出端通過甲醇/水分離塔換熱器與甲醇水分離塔的中部相連；甲醇水分離塔頂部的輸出端與熱再生塔的中部相連。
[0016]—種利用上述裝置實(shí)現(xiàn)零碳排放工藝氣凈化方法，該方法是將低溫甲醇吸收裝置處理后的尾氣輸送至入口分離罐的下部，經(jīng)分離后通過壓縮機(jī)進(jìn)行增壓，增壓后的尾氣進(jìn)入CO2再吸收塔的底部，與頂部的胺液逆流接觸吸收，吸收后從CO2再吸收塔頂部輸出的凈化氣輸送至低溫甲醇吸收裝置的氣提塔的底部，吸收后的吸收液通過換熱器與解析塔中的吸收液進(jìn)行換熱，換熱后的吸收液溫度為75?85°C，將該溫度的吸收液輸送至解析塔的中部并進(jìn)行減壓，減壓后的氣體與底部蒸汽混合后在解析塔內(nèi)向上流動(dòng)，并從解析塔的頂部輸出，輸出后進(jìn)行冷凝氣液分離，從而得到濃度99%以上的CO2氣體。
[0017]上述所述的零碳排放工藝氣凈化方法中:低溫甲醇吸收裝置處理后的尾氣溫度為10?35°C，壓力為0.04?0.15Mpa，且尾氣中含有68?85%的⑶2，15?30%的N2，0.01?
0.05 ^CH3OH0
[0018]上述所述的零碳排放工藝氣凈化方法中:增壓后的尾氣壓力為0.2?0.4Mpa，溫度為30?50Γ。
[0019]本實(shí)用新型的有益效果:
[0020]本實(shí)用新型技術(shù)方案可以減少犯消耗、脫鹽水消耗，降低能耗70%。有效回收了尾氣中的0)2及犯，達(dá)到一個(gè)零碳排放，減少了環(huán)境污染，并將產(chǎn)生巨大的環(huán)境效益，帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益。將尾氣中回收的CO2可用于原油生產(chǎn)中驅(qū)油技術(shù)，提高石油采收率;或固態(tài)CO2作為人工降雨劑應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以解決干旱地區(qū)的農(nóng)田灌溉問題，或作為焊接保護(hù)氣應(yīng)用于焊接工藝中來提高焊接質(zhì)量等等。
【附圖說明】
[0021 ]圖1為本實(shí)用新型零碳排放工藝氣凈化的裝置圖。
[0022]其中:1_原料氣冷卻器，2-原料氣緩沖罐，3-吸收塔，4-循環(huán)氣壓縮機(jī)，5-含硫甲醇閃蒸罐，6-富甲醇閃蒸罐，7-甲醇/甲醇換熱器I，S-H2S吸收進(jìn)料冷卻器，9-貧甲醇冷卻器，10-再吸收塔，11-富甲醇栗I，12-半貧甲醇栗，13-富甲醇栗II，14-甲醇/甲醇換熱器II，15-富甲醇栗III，16-貧/富甲醇換熱器，17-氣提塔，18-熱再生塔，19-貧甲醇栗，20-甲醇/水分離塔換熱器，21-甲醇水分離塔，22-入口分離罐，23-壓縮機(jī)，24-C02再吸收塔，25-貧液冷卻器，26-貧富液換熱器，27-解析塔，28-冷凝器，29-貧液栗。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不限于此:
[0024]實(shí)施例1
[0025]一種零碳排放工藝氣凈化裝置，該裝置包括入口分離罐(22)，C02再吸收塔(24)和解析塔(27)，低溫甲醇吸收裝置處理后的尾氣通過管道與入口分離罐(22)的下部相連;所述的入口分離罐(22)的頂部通過壓縮機(jī)(23)與CO2再吸收塔(24)的下部相連，CO2再吸收塔
(24)的頂部與低溫甲醇吸收裝置的氣提塔(17)的底部相連，所述的CO2再吸收塔(24)的底部通過貧富液換熱器(26)與解析塔(27)的中部相連;所述解析塔(27)的底部依次通過貧液栗(29)、貧富液換熱器(26)、貧液冷卻器(25)和CO2再吸收塔(24)的上部相連，所述的解析塔(27)的頂部與冷凝器(28)相連，冷凝器(28)的輸出端為CO2產(chǎn)品氣。
[0026]所述的低溫甲醇吸收裝置包括原料氣冷卻器(1)、吸收塔(3)、再吸收塔(10)、熱再生塔(18)和甲醇水分離塔(21)，所述的原料氣冷卻器(I)下部的輸出端與吸收塔(3)的下部相連；
[0027]所述吸收塔(3)底部的輸出端與含硫甲醇閃蒸罐(5)相連，吸收塔(3)頂部的輸出端通過原料氣冷卻器(I)與凈化氣輸出管道相連，吸收塔(3)中部的一個(gè)輸出端通過甲醇/甲醇換熱器(7)與富甲醇閃蒸罐(6)的下部相連;所述含硫甲醇閃蒸罐(5)底部的輸出端與再吸收塔(10)的中部相連，所述的富甲醇閃蒸罐(6)底部的輸出端與再吸收塔(10)的上部相連；
[0028]所述的再吸收塔(10)頂部的輸出端通過原料氣冷卻器(I)與入口分離罐(22)的下部相連，再吸收塔(10)上部的輸出端通過半貧甲醇栗(12)與吸收塔(3)的上部相連，再吸收塔(10)中部的輸出端依次通過富甲醇栗1(11)、貧甲醇冷卻器(9)、甲醇/甲醇換熱器1(7)和再吸收塔(10)中下部相連，再吸收塔(10)底部的輸出端依次通過富甲醇栗Π (13)、甲醇/甲醇換熱器11(14)和氣提塔(17)的底部相連；
[0029]所述氣提塔(17)的上部與再吸收塔(10)的下部相連，氣提塔(17)底部的輸出端依次通過富甲醇栗ΙΠ(15)、貧/富甲醇換熱器(16)與熱再生塔(18)的上部相連，熱再生塔(18)底端的輸出端與貧甲醇栗(19)相連，貧甲醇栗(19)輸出端分為兩個(gè)支路，一個(gè)支路依次通過貧/富甲醇換熱器(16)、甲醇/甲醇換熱器11(14)、貧甲醇冷卻器(9)后與吸收塔(3)頂部相連，另一個(gè)支路通過甲醇/水分離塔換熱器(20)與甲醇水分離塔(21)的上部相連。
[0030]所述的吸收塔(3)中部的另一個(gè)輸出端通過H2S吸收進(jìn)料冷卻器(8)與吸收塔(3)的中下部相連。
[0031]所述的所述含硫甲醇閃蒸罐(5)和富甲醇閃蒸罐(6)頂部的輸出端均與原料氣的輸入管道相連。
[0032]所述的原料氣緩沖罐(2)底端的輸出端通過甲醇/水分離塔換熱器(20)與甲醇水分離塔(21)的中部相連；甲醇水分離塔(21)頂部的輸出端與熱再生塔(18)的中部相連。
[0033]一種利用上述裝置實(shí)現(xiàn)零碳排放工藝氣凈化方法，原料氣溫度為30°C，壓力為4.110^，流量為234841_3/11;與來自循環(huán)氣壓縮機(jī)的循環(huán)氣混合后經(jīng)原料氣冷卻器1冷卻至-22°C左右、進(jìn)原料氣緩沖罐分離出冷凝水后進(jìn)入吸收塔，吸收掉變換氣中的H2S和CO2;最終從吸收塔頂部出來的凈化氣溫度約為-46°C，H2S含量小于0.1??11，0)2含量小于2(^1。凈化氣再經(jīng)原料氣冷卻器I復(fù)熱后，出界區(qū)進(jìn)下游單元。
[0034]吸收塔分為上下兩段，上段為CO2吸收段，下段為H2S吸收段。來自再生部分熱再生塔的冷貧甲醇液和來自再吸收塔的部分半貧甲醇液分別從CO2吸收段上部和中上部加入，吸收氣體中絕大部分的C02。由于貧甲醇吸收大量CO2后溫度上升，為保持甲醇的低溫吸收能力，從CO2吸收段中下部位抽出甲醇富液，經(jīng)過冷卻后，再返回CO2吸收段繼續(xù)吸收。從0)2吸收段底部出來的富CO2甲醇液分成兩股，一股進(jìn)入富甲醇閃蒸罐進(jìn)行閃蒸，另一股經(jīng)H2S吸收進(jìn)料冷卻器冷卻后，進(jìn)入H2S吸收段去吸收H2S和其他硫化物。
[0035]H2S吸收段對(duì)H2S和其他有機(jī)硫化物的吸收在這里完成，同時(shí)部分⑶2也被吸收;從H2S吸收段底部出來的富H2S甲醇進(jìn)入含硫甲醇閃蒸罐進(jìn)行閃蒸。
[0036]在富甲醇閃蒸罐和含硫甲醇閃蒸罐中，溶解于富C02甲醇液和富H2S甲醇液中少量的H2、C0等有效氣成份被閃蒸出來，閃蒸氣經(jīng)循環(huán)氣壓縮機(jī)加壓后，返回到原料氣入口側(cè)加以回收。從富甲醇閃蒸罐底部出來的富C02甲醇減壓進(jìn)入再吸收塔的頂部和中部解吸C02;從含硫甲醇閃蒸罐底部出來的富H2S甲醇液減壓后進(jìn)入再吸收塔中部，進(jìn)行C02低壓解吸。
[0037]在再吸收塔中，大部分⑶2從此處被解吸出來，由于H2S的溶解度遠(yuǎn)大于⑶2的溶解度，故解吸量很小，解吸出來的少量H2S也會(huì)被解吸的甲醇溶液再吸收而重新進(jìn)入甲醇溶液中。從塔頂?shù)撞砍鰜淼陌胴毤状冀?jīng)栗加壓被送到吸收塔的上部去吸收COdPH2S;另外部分半貧甲醇液進(jìn)入再吸收塔下部。再吸收塔底部出來的富甲醇經(jīng)換熱復(fù)熱后進(jìn)入N2氣提塔，采用低壓犯進(jìn)行氣提，使CO2氣體充分解吸并隨N2以氣提尾氣形式一起排出。需要N2用量2為15690Nm3/h，閃蒸后的塔頂尾氣經(jīng)原料氣冷卻器I等回收冷量后3的溫度為30°C，壓力為
0.1]\0^8，流量為81075_3/11，其中含80.6%的(:02，19.3%的吧，0.019%的(:!130!1。
[0038]在熱再生塔中，富H2S甲醇液從頂部進(jìn)塔，塔底再沸器為主加熱器，產(chǎn)生上升蒸汽氣提富H2S甲醇液，脫除溶液中的H2S和殘留的CO2使甲醇再生。出塔的含H2S酸性氣體依次被冷卻分液和再熱后，得到含H2S約30% (vol)左右的酸性氣體送界外硫回收裝置;再生的貧甲醇從熱再生塔底部排出，經(jīng)貧甲醇液栗加壓和貧富甲醇換熱器、甲醇/甲醇換熱器I1、貧甲醇冷卻器冷卻到-46 °C左右，送往吸收塔塔頂部循環(huán)使用。從熱再生塔底部來的含水甲醇經(jīng)栗加壓后及從原料氣緩沖罐底部出來的含水甲醇分別進(jìn)入甲醇/水分餾塔上部和中部。
[0039]從低溫甲醇吸收裝置氣提閃蒸出來的尾氣通過回收冷量后3的溫度為30°C，壓力為0.IMPag，流量為81075Nm3/h，其中含80.6% 的CO2，19.3% 的N2，0.019% 的CH3OH。該尾氣經(jīng)分離器分離后進(jìn)入壓縮機(jī)增壓至0.3MPag，增壓后尾氣約40°C，進(jìn)入CO2再吸收塔，新型胺液(每小時(shí)約含460mol的胺液，40°C )從⑶2再吸收塔頂部引入，自上而下連續(xù)流下，胺液和尾氣逆流接觸，氣液兩相在再吸收塔中進(jìn)行傳熱傳質(zhì)，新型胺液吸收氣體中的CO2成為富液，CO2再吸收塔頂部?jī)艋瘹庵械姆傅捏w積分?jǐn)?shù)達(dá)到98%左右，送至低溫甲醇吸收裝置再吸收塔作為氣提氮?dú)狻O2被新型胺液吸收的過程為放熱過程，吸收完CO2后富液溫度升高，由原40 °C升至58°C左右。CO2再吸收塔塔底富液經(jīng)貧富液換熱器與再生塔中出來的貧液換熱后，溫度由58°C左右升至80°C，進(jìn)入⑶2解析塔。在CO2解析塔內(nèi)，富液經(jīng)過減壓，并通過再沸器提供熱量，產(chǎn)生大量蒸汽起到氣提的作用，降低了氣相CO2的分壓，促進(jìn)了解析作用的進(jìn)行;塔底貧液一部分被引出，由貧液栗送入貧富液換熱器，溫度降至75°C左右，再進(jìn)入貧液冷卻器進(jìn)一步降溫至40°C，送入⑶2再吸收塔再次吸收尾氣中的C02。解析塔底蒸汽與0)2的混合氣體在解析塔內(nèi)向上流動(dòng)，從塔頂弓I出后進(jìn)入冷凝器，并進(jìn)行氣液分離，液相回流進(jìn)入解析塔內(nèi)，氣相CO2濃度達(dá)到99%，與低溫甲醇吸收裝置的產(chǎn)品CO2—起干燥、壓縮、輸送和存儲(chǔ)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種零碳排放工藝氣凈化裝置，其特征在于:該裝置包括入口分離罐(22)，CO2再吸收塔(24)和解析塔(27)，低溫甲醇吸收裝置處理后的尾氣通過管道與入口分離罐(22)的下部相連;所述的入口分離罐(22)的頂部與CO2再吸收塔(24)的下部相連，CO2再吸收塔(24)的頂部與低溫甲醇吸收裝置的氣提塔(17)的底部相連，所述的CO2再吸收塔(24)的底部通過貧富液換熱器(26)與解析塔(27)的中部相連;所述解析塔(27)的底部依次通過貧富液換熱器(26)和貧液冷卻器(25)和CO2再吸收塔(24)的上部相連，所述的解析塔(27)的頂部與冷凝器(28)相連，冷凝器(28)的輸出端為CO2產(chǎn)品氣。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的零碳排放工藝氣凈化裝置，其特征在于:入口分離罐(22)頂部通過壓縮機(jī)(23)與CO2再吸收塔(24)的下部相連。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的零碳排放工藝氣凈化裝置，其特征在于:解析塔(27)的底部通過貧液栗(29)與貧富液換熱器(26)相連。
【文檔編號(hào)】C01B31/20GK205598899SQ201620208421
【公開日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年3月17日
【發(fā)明人】李蒙, 蔣燕, 汪根寶, 馬炯, 岳棟, 孫濤, 陳德興
【申請(qǐng)人】中石化南京工程有限公司, 中石化煉化工程（集團(tuán)）股份有限公司