在合成气净化装置中回收有效气的设备和方法与流程

本发明属于气体净化领域，尤其涉及一种采用低温甲醇洗净化合成气的领域。

背景技术：

1、受能源结构影响，我国是以化石燃料煤炭为主要能源的国家。通过煤气化制得合成气，再以合成气为原料合成氨、合成甲醇和其他羰基化合物是煤炭的清洁高效转化利用中非常重要的一环。与smr(蒸汽天然气重整)制合成气等方式相比，煤气化制得的粗合成气中含有大量多余的co2、少量的h2s、cos等酸性气体，这些酸性气体对生产是不利的，其中的硫化物会造成下游生产中的触媒中毒，必须将其脱除和回收。低温甲醇洗，以冷甲醇为吸收溶剂，利用甲醇在低温下对酸性气体溶解度极大的优良特性，脱除原料气中的酸性气体，再通过解吸被吸收的气体，将甲醇回收利用。因此低温甲醇洗最适合净化煤气化获得的粗合成气。

2、粗合成气中的有效气包含co和h2，二者在粗合成气中的比例可以通过变换反应调整，调整后粗合成气中h2的含量可高于80％。

3、传统的低温甲醇洗的设备包含利用低温甲醇洗涤粗合成气并吸收其中杂质的吸收塔，回收洗涤后低温甲醇中有效气的回收设备以及再生甲醇的设备。乌尔曼工业化学百科全书，第6版，第15卷，在399页及以下呈现了用于通过用低温甲醇进行气体洗涤来净化粗合成气体的低温甲醇洗(rectisol)方法。cn111246928b、cn1491882a、cn103845988a和cn101812325等专利文献都对杂质或酸性气体脱除的方法和设备进行了描述。对于有效气的回收，一般的步骤是通过突然膨胀(称为闪蒸)来实现。回收得到的有效气循环再次进入吸收塔，未被回收的有效气，特别是co，随闪蒸排液进入后续步骤，并有可能随酸性气体一起排放至周围环境中。

4、随着环保节能要求的提高，特别是排放入大气环境中的co的含量要求低于1000ppm，对有效气的回收提出了更高的要求。

5、有鉴于此，如何设计一种新的适用低温甲醇洗的合成气净化装置，以消除现有技术中的上述缺陷和不足，是业内相关技术人员亟待解决的一项课题。

技术实现思路

1、为了提高有效气体，特别是co回收的效率，降低闪蒸排液和系统尾气中co的含量，本发明公开了一种在合成气净化装置中回收有效气的设备，包含闪蒸罐，与闪蒸罐相连的输入待闪蒸流股的管道、输入汽提气的管道、分别输出循环气及闪蒸后排液的管道。除回收有效气的设备之外，合成气净化装置还至少包含吸收塔和溶剂再生设备。输入汽提气的管道连接吸收塔的净化后合成气出口，所述净化后合成气中h2的含量大于80％，优选地大于85％。汽提气的管道还可以连接h2的供应源。

2、在一方面，回收有效气的设备包含闪蒸压力不同的高压和低压闪蒸罐，待闪蒸流股包括来自吸收塔的含co2甲醇和含硫甲醇，以及可选地，二者经过高压闪蒸后的排液。

3、例如，闪蒸含co2甲醇的闪蒸罐包含第一高压闪蒸罐和第一中压闪蒸罐，第一高压闪蒸罐与输入含co2甲醇的管道、输出第一高压循环气和第一高压排液的管道相连，第一中压闪蒸罐与输入第一高压排液的管道、输入汽提气的管道、输出第一中压循环气和第一中压排液的管道相连。

4、再例如，闪蒸含硫甲醇的闪蒸罐包含第二高压闪蒸罐和第二中压闪蒸罐，第二高压闪蒸罐与输入含硫甲醇的管道、输出第二高压循环气和第二高压排液的管道相连，第二中压闪蒸罐与输入第二高压排液的管道、输入汽提气的管道、输出第二中压循环气和第二中压排液的管道相连。其中，还包含将洗涤甲醇及第一中压循环气分别输送入第二中压闪蒸罐的管道，洗涤甲醇比第一中压循环气进入第二中压闪蒸罐的位置更高。

5、在又一方面，本发明还公开了一种在合成气净化工艺中回收有效气的方法，适用于上述回收有效气的设备，方法特征为在闪蒸过程中向闪蒸罐输送汽提气。其中，有效气包含co和h2，汽提气包含h2或净化后合成气，净化后合成气中h2的含量大于80％，优选地大于85％。进入闪蒸罐的汽提气量(kmol/h)与待闪蒸流股中的有效气量的比值为35％-50％。

6、闪蒸后得到的循环气从闪蒸罐输出后，经增压后输送至所述合成气净化装置的入口。

7、在再一方面，回收有效气的方法中还提供co2分离设备，闪蒸后排液从闪蒸设备输出后，经co2分离设备处理，得到co2流股，其中，co2流股中的co含量小于1000ppm。

8、与现有技术相比较，本发明所提供的技术方案具有以下优点：

9、1.非常适合低温甲醇洗技术，只需在常规的闪蒸罐中输入汽提气就可实现本发明的技术效果，设备改造简单、成本低；

10、2.现有技术中一般通过降低闪蒸罐的压力实现对更多的co和h2的回收，但是当闪蒸压力降低时，更多的酸性气，例如co2，也会变成气态。为防止额外的co2随闪蒸出来的有效气循环进入净化系统，需要在闪蒸罐中使用更多的低温甲醇将这部分co2洗涤、脱除，这会增加整个净化装置所需的甲醇量，以及冷却甲醇的能耗；而本发明的方法不会增加闪蒸出的co2，避免了上述的缺点；

11、3.汽提气可使用净化后的合成气，既方便又节省了成本。

技术特征：

1.一种在合成气净化装置中回收有效气的设备，其特征在于：包含闪蒸罐，与闪蒸罐相连的输入待闪蒸流股的管道、输入汽提气的管道、分别输出循环气及闪蒸后排液的管道。

2.如权利要求1所述的回收有效气的设备，其特征在于：所述合成气净化装置至少包含吸收塔、回收有效气的设备和溶剂再生设备。

3.如权利要求2所述的回收有效气的设备，其特征在于：所述输入汽提气的管道连接所述吸收塔的净化后合成气出口，所述净化后合成气中h2的含量大于80％，优选地大于85％。

4.如权利要求2所述的回收有效气的设备，其特征在于：所述闪蒸罐包含闪蒸压力不同的高压和低压闪蒸罐，所述待闪蒸流股包括来自吸收塔的含co2甲醇和含硫甲醇，以及可选地，二者经过高压闪蒸后的排液。

5.如权利要求4所述的回收有效气的设备，其特征在于：闪蒸含co2甲醇的闪蒸罐包含第一高压闪蒸罐和第一中压闪蒸罐，第一高压闪蒸罐与输入含co2甲醇的管道、输出第一高压循环气和第一高压排液的管道相连，第一中压闪蒸罐与输入第一高压排液的管道、输入汽提气的管道、输出第一中压循环气和第一中压排液的管道相连。

6.如权利要求4所述的回收有效气的设备，其特征在于：闪蒸含硫甲醇的闪蒸罐包含第二高压闪蒸罐和第二

7.如权利要求6所述的回收有效气的设备，其特征在于：还包含将洗涤甲醇及第一中压循环气分别输送入第二中压闪蒸罐的管道，其中，洗涤甲醇输送入第二中压闪蒸罐的位置比第一中压循环气进入第二中压闪蒸罐的位置更高。

8.一种在合成气净化工艺中回收有效气的方法，适用于如权利要求1所述的回收有效气的设备，其特征在于：在闪蒸过程中向闪蒸罐输送汽提气。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于：有效气包含co和h2，汽提气包含h2或净化后合成气，所述净化后合成气中h2的含量大于80％，优选地大于85％。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于：循环气从所述闪蒸罐输出后，经增压后输送至所述合成气净化装置的入口。

11.如权利要求8所述的方法，其特征在于：还提供co2分离设备，所述闪蒸后排液经co2分离设备处理，得到co2流股，其中，co2流股中的co含量小于1000ppm。

12.如权利要求8所述的闪蒸方法，其特征在于：进入闪蒸罐的汽提气量(kmol/h)与待闪蒸流股中有效气量的比值为35％-50％。

技术总结本发明公开了一种在合成气净化装置中回收有效气的设备，包含闪蒸罐，与闪蒸罐相连的输入待闪蒸流股的管道、输入汽提气的管道、分别输出循环气及闪蒸后排液的管道。还公开了一种采用上述设备在合成气净化工艺中回收有效气的方法，该方法在闪蒸过程中向闪蒸罐输送汽提气。汽提气可以选择H<subgt;2</subgt;或净化后的合成气，其中H<subgt;2</subgt;的含量大于80％。技术研发人员：关威,黄琦受保护的技术使用者：乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/6