[发明专利]节能型一步法低温甲醇洗方法

说明书

技术领域

本发明属于气体净化技术领域，涉及酸性气体的脱除与回收方法。

背景技术

低温甲醇洗工艺（Rectisol）是上世纪50年代由德国林德（Linde）公司与鲁奇（Lurgi）公司联合开发的一种物理吸收法气体净化工艺，该工艺以低温甲醇作溶剂脱除原料气中的酸性气体。低温甲醇洗净化工艺能脱除原料气中的H₂S、COS、RSH、CO₂、HCN、NH₃、NO以及石腊烃、芳香烃、粗气油等多种组分，且可以脱水使气体彻底干燥，所吸收的有用组分可以在甲醇再生过程中回收；同时，本工艺具有净化度高，吸收的选择性好、能耗低的特点，且作为吸收剂的甲醇价廉易得，其化学稳定性与热稳定性也比较好，操作中甲醇不起泡，纯甲醇对设备和管道不腐蚀，所以长期以来，被广泛应用于制氢、合成氨与合成甲醇生产中。我国从上世纪70年代以来，引进的以煤、渣油、沥青等为原料的净化装置都采用这种技术，进入新世纪以来，我国逐步掌握了这种技术。

低温甲醇洗气体净化工艺基本上分两种类型，即一步法和两步法，前者用于CO耐硫变换后，在一个吸收塔内同时脱除变换气中的硫化物（包括H₂S和COS，主要为H₂S）与CO₂；后者分两步，原料气先在CO变换前在甲醇洗工序中脱除原料气中的硫化物，然后去CO变换工序进行CO变换，变换后再返回甲醇洗工序脱除变换气中的CO₂。两步法中吸收塔分两个，一个用于变换前脱除硫化物，另一个用于变换后脱除CO₂，但两个吸收塔吸收后的溶液再生，共用一个再生系统。本发明是对一步法低温甲醇洗工艺的改进。

一步法低温甲醇洗净化工艺的典型工艺流程如附图1所示。

变换后的原料气经冷却与分离出冷凝液后进入吸收塔，为防止冷却过程中水分冻结，冷却前先注入少量甲醇，分离出的甲醇与水混合液送甲醇水分离塔分离。吸收塔上部为脱碳段，顶部加入低温贫甲醇吸收CO₂，一般分为二段或三段，设有段间冷却器，冷却因吸收CO₂而温度升高的甲醇液；塔的下部为脱硫段，一般为一段，用一部分富含CO₂的甲醇吸收H₂S和COS，这一部分甲醇液约占整个甲醇液的45～48%左右。净化气由塔顶输往后续工序生产甲醇或氨合成气等产品。

在吸收硫化物与CO₂过程中同时被吸收的H₂与CO，可用减压闪蒸回收，闪蒸压力为吸收压力的1/3左右，称为中压闪蒸。供尿素生产用的CO₂产品气由富液减压至较低压力解吸和提温闪蒸获得，低压闪蒸解吸后仍留在溶液中CO₂，大部分在气提塔或称H₂S浓缩塔中用N₂气提出去，使溶液中H₂S浓度相对提高，为使解吸后的CO₂产品气及气提后的放空尾气中基本不含硫化物，在CO₂解吸塔与气提塔的顶部都用不含硫但含有一定量CO₂的甲醇溶液洗涤。

气提后富含H₂S的低温甲醇溶液与贫甲醇换热后送热再生塔彻底再生，塔顶H₂S气冷却冷凝回收甲醇后送硫回收装置，塔底得到贫甲醇，经冷却后送到吸收塔顶。装置所需的补充冷量由冷冻系统提供。

从林德公司引进装置所实施的基本都是上述的技术。从鲁奇公司引进的与上述流程有所不同，但技术特点都类似或相同，都包括酸性气体吸收塔和溶液再生系统，后者都包括中压闪蒸回收H₂与CO，CO₂解吸，N₂气提，热再生与甲醇/水分离等，但在设备型式与流程结构上有一定区别。

我国从上世纪70年代以来，引进的以煤或渣油、沥青等为原料的合成氨、合成甲醇装置原料气净化都采用此低温甲醇洗工艺。进入新世纪以来，随着我国煤化工产业的迅猛发展，以煤为原料生产合成氨、合成甲醇、制氢、城市煤气、天然气等大型装置日益增多，在这些装置中，原料气净化装置大都是采用低温甲醇洗工艺。

但是上述的一步法典型工艺流程存在不足，主要是采用单一的贫液进行吸收，贫液循环量大，能耗较大；溶液的再生方法也存在不足，节能还有潜力。