一种处理含CO2、NH3和H2S等组分的工艺冷凝液干法气提工艺的制作方法

一种处理含co2、nh3和h2s等组分的工艺冷凝液干法气提工艺
技术领域
1.本发明涉及到煤化工行业煤气工艺冷凝液和变换气工艺冷凝液处理的技术领域，具体的说是一种采用惰性气体干法气提处理含co2、nh3和h2s等组分的工艺冷凝液的技术，针对现有煤化工项目中煤气工艺冷凝液和变换气工艺冷凝液采用蒸汽汽提出现的设备管道材料腐蚀严重、汽提气易冷凝结晶、装置投资高、运行能耗高、汽提气处理困难等问题提出了创新的解决方法。


背景技术：

2.随着现代煤化工的发展，越来越多的新型技术应用于煤炭综合利用中，如低阶煤热解、煤气化、煤间接液化或者直接液化等。由于煤本身的理化性质和煤化工产品生产的需要，无论是传统煤化工还是新型煤化工工厂，均会产生大量的工艺冷凝液。煤化工的工艺冷凝液中一般含有nh3、h2s、cos和co2等组分，同时溶解有少量的h2和co等。如何处理这些冷凝液并实现冷凝液的高效循环利用，是煤化工行业环保减排、节水增效需要重点考虑的问题。
3.目前绝大部分工厂的工艺冷凝液处理采用低压蒸汽直接汽提处理的方式，多选用单塔流程工艺，也有选择多塔流程的工艺，将低压蒸汽从塔底直接通入汽提塔中，与工艺冷凝液直接接触，溶解在冷凝液中的nh3、h2s、cos和co2等组分随着温度的升高逐步析出，从塔顶排出的气体经过换热器冷却、气/液分离后，不凝性气体送往硫回收或者火炬进一步处理，冷凝液返回汽提塔回流或外排其它装置处理；经过汽提后的冷凝液绝大部分回用，少部分作为污水外排；或者采用双塔汽提流程，尽可能地将h2s和nh3在不同的塔中得到分离，塔顶设置气体冷却和分离系统，分别得到富含nh3的氨水和富含h2s的气体，或回收利用，或者送下游装置处理。
4.但是上述工艺中，无论是采用单塔流程还是双塔流程，塔顶出来的汽提气中均不可避免的同时含有co2、h2s和nh3，汽提气在换热冷却及管道输送过程中容易发生铵盐结晶堵塞换热设备及下游管道，汽提气冷凝和结晶还导致严重的设备和管道材料腐蚀，外送的汽提气不凝气管道常因伴热不均温度降低而生成铵盐结晶堵塞气体管道，造成安全隐患，且汽提气中含有大量水蒸气，处理困难，极易造成装置故障而停车。同时，采用蒸汽汽提工艺，副产的氨水溶液由于含氨浓度较低，且产量有限，在已建成的装置中，这部分氨水很难再利用，且绝大部分已建装置因设备、管道的腐蚀和堵塞问题造成实际能够应用上述氨水的机会并不多。此外，采用上述工艺得到的塔顶不凝性气体，主要含有h2s、co2，同时含有少量的nh3，绝大部分为饱和水蒸汽，在管道输送过程中极易因降温而冷却，一方面造成酸性腐蚀，另一方面易生成铵盐结晶物，造成管道堵塞、振动等多种问题，而且这部分气体最终也是通过硫回收工序统一处理。同时，由于上述工艺均采用低压蒸汽汽提工艺，能源消耗较高，以处理28t/h的工艺冷凝液为例，消耗低压蒸汽约6 t/h，同时需用于塔顶冷凝的循环水约为200 t/h，造成工艺冷凝液处理的成本偏高。
5.因此，煤气工艺冷凝液和变换气工艺冷凝液的处理，不但需要实现冷凝液中溶解性杂质气体的分离，也需要解决冷凝液处理过程中的系统安全、能耗、设备管道材料腐蚀等
问题。其关键是如何优选工艺冷凝液处理的工艺方法，避免分离出的nh3、h2s、co2等在汽提气系统产生铵盐结晶以及设备管道材料腐蚀，降低汽提气处理难度和装置操作能耗，以实现整个工厂的长周期、稳定、高效运行。
6.

技术实现要素：

7.（一）要解决的技术问题本发明是为了解决上述技术问题，针对工艺冷凝液中同时含有co2、nh3和h2s的特点且处理过程中极易产生堵塞、腐蚀等问题，从源头上控制或者避免铵盐等结晶物的产生以及汽提塔中塔板和冷凝器系统的腐蚀，降低或杜绝管道和冷凝器堵塞的可能性，以确保工艺冷凝液处理系统能够长周期、稳定的运行，减少因冷凝液处理系统故障造成的装置运行不稳定的现象。
8.（二）技术方案本方案与常规处理方法的主要不同点在于采用惰性气干法气提工艺，而不是水蒸汽汽提工艺。采用干法气提工艺，气提气水汽含量低，不易发生冷凝，送下游装置易处理；塔顶气体通过混合加热后的惰性气使混合后的气提气处于过热状态，避免气提气冷凝液腐蚀以及结晶等问题；取消了塔顶汽提气冷凝器和汽提气冷凝液回流系统的设置，流程大大简化。
9.本技术方案如下：含co2、nh3和h2s等组分工艺冷凝液从气提塔上部进塔，经液体分布器分布后进入填料床层；气提惰性气从气提塔下部进入，根据工艺冷凝液中的nh3、h2s、cos和co2等组分的含量等确定是否需要将惰性气加热后送入气体塔；惰性气经气体分布器分布后进入气提塔填料床层，对工艺冷凝液进行吹脱气提，将工艺冷凝液中的溶解气体，包括但不限于co2、h2s、cos、nh3等与工艺冷凝液分离；气提塔塔顶出来的含有气体与经预热后的惰性气混合后经焚烧或者送入硫回收装置统一处理；经本工艺处理后的工艺冷凝液从气提塔塔底送出，在工艺系统中循环使用。
10.所述的气提塔可采用填料塔或者板式塔，其中优先选择填料塔，分层装填，填料选用具有高效分离效果的散装填料，也可以选用规整填料。
11.所述的气提塔设置了独特结构的液体分布器和气体分布器，以确保气体和液体分布均匀，增强传质效果。
12.所述的气提气为惰性气，是指不溶于或者微溶于冷凝液的气体，包括但不限于氮气、氢气、一氧化碳、富烃气以及上述气体两种及以上的混合气等，优先选择配套工厂已有的富余气体作为气提用的惰性气。
13.所述的惰性气中，要求含有co2、nh3、h2s其中一种或者两种及以上的上述三种气体的体积分数不超过5%，主要是为了避免惰性气中上述三种组分的带入而加剧腐蚀、结晶堵塞的可能性；所述的塔顶出来的气提气不需要经过换热器冷却和冷凝液回流系统处理，而是直接与预热后的惰性气混合后由饱和态变为过热态，并控制混合气的温度至少在80℃以上，以避
免气提气在管道输送过程中发生冷凝和结晶；混合气直接送往界外，包括但不限于硫回收、火炬或者锅炉等做进一步处理。
14.所述的处理含co2、nh3和h2s等组分的工艺冷凝液的干法气提工艺，其核心点在于通过设置中心控制系统，将工艺冷凝液的信息、惰性气的信息、塔顶气提气的信息、外送混合气的信息、预热后惰性气的信息等多种信号进行实时采集，采用特殊的算法和中心控制系统，可实现惰性气输入流量和温度、预热氮气流量和温度控制和气提尾气温度的集中控制，以保证整个系统高效、稳定的运行。
15.所述的处理含co2、nh3和h2s等组分的工艺冷凝液的干法气提工艺方法，其特点在于塔釜冷凝液中nh3、h2s等杂质组分的含量，一方面通过控制惰性气的温度来降低杂质组分的含量，另一方面通过调节进入气提塔下部的惰性气流量来控制。采用本工艺的技术方法，处理后的塔底冷凝液中co2含量不高于5ppm，nh3含量不高于15ppm，h2s含量不高于10ppm。
16.（三）有益效果本发明提供了一种处理含co2、nh3和h2s等组分的工艺冷凝液的工艺方法，采用惰性气干法气提工艺代替常规的水蒸汽汽提工艺，并取消了塔顶气体的冷却和回流系统，既降低了蒸汽的消耗，同时又从源头上控制和避免了铵盐等结晶的产生，大大降低了因冷凝而产生的设备、管道等的腐蚀等问题，可实现工艺冷凝液处理系统的长周期、稳定、高效运行，其节能增效的效果十分明显。本发明的主要特点如下：1、采用惰性气干法气提代替蒸汽汽提，大大降低了蒸汽的消耗；2、取消了塔顶气提气的冷却和回流系统，从源头上避免和减少了堵塞和腐蚀情况的发生，又节省了循环水消耗；3、塔顶气体与预热后的惰性气混合，使混合气处于过热状态，远离水蒸汽的饱和状态，既简化了工艺流程，又降低了冷凝的可能性，可以有效避免管道输送过程中结晶生成而引起的堵塞，且更容易实现稳定运行；4、取消塔顶气提气的冷凝和分离系统，不设置稀氨水回收系统，解决了现有工艺中稀氨水因杂质多、数量少而带来的再利用问题，取而代之与h2s、co2等杂质组分一起通过焚烧或者硫回收工序统一处理，简单而高效。
附图说明
17.图1是实施例1的工艺流程框图。
具体实施方式
18.下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明的实施案例，但不用来限制本发明的范围。
19.参照图1，从上游净化装置来的工艺冷凝液经管道从气提塔上部加入，进口设有液体分布器，采用氮气作为气提用的惰性气，一部分氮气直接从气提塔下部进入，进口设有气体分布器；另外一部分氮气经氮气预热器加热至150℃后送入气提塔顶部，与经气提后得到的气体混合，混合气的温度为85℃，通过管道外送制硫回收装置。为避免气提气冷凝，气提混合气采用低压蒸汽伴热以维持其温度。
20.气提塔采用填料塔，设置2个填料层，操作压力为0.3mpag。
21.气提后的塔底冷凝液经泵加压至2.0mpag，送往上游的气化装置回用。本装置的物料平衡表如下所示：以上实施方式仅用于说明发明的实施案例，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。