配套粉煤气化装置的酸性气体脱除装置及其方法与流程

本发明涉及低温甲醇洗，具体涉及一种配套粉煤气化装置的酸性气体脱除装置和一种配套粉煤气化装置的酸性气体脱除方法。

背景技术：

1、采用粉煤气化技术生产的合成气中除含有h2、co、co2外，还有微量h2s、cos、nh3、hcn等组分，其中h2和co称为有效气，是合成甲醇、合成氨等化工产品的原料气，酸性气体co2和h2s一般需要在合成工序之前给予脱除。低温甲醇洗是以甲醇为吸收溶剂，利用甲醇在低温下对h2s、co2等酸性气体溶解度极大的优良特性，采用物理吸收脱除合成气中的酸性气体。甲醇溶剂的再生通过分段减压闪蒸和热再生来实现。

2、目前，低温甲醇洗技术创新研究主要集中在富co2甲醇的减压闪蒸循环使用方面，但对中压闪蒸工序的闪蒸压力以及闪蒸容器型式选择方面研究很少，含h2s甲醇循环使用工艺研究也没有进展。

3、cn201110260570.0公开了一种低温甲醇洗工艺，一是该低温甲醇洗工艺在h2s吸收塔全部使用富co2甲醇对合成气进行洗涤，没有研究使用系统中存在的低h2s甲醇溶液吸收合成气中h2s气体的可能性；二是中压闪蒸流程设置简单，仅使用了一级闪蒸，闪蒸气压力较低，闪蒸气需要较大的压缩功率消耗才能将其循环回收；三是在再吸收塔的co2闪蒸段，半贫甲醇在洗涤富h2s甲醇闪蒸气的同时直接与富h2s甲醇混合，自身被富h2s甲醇深度污染，不利于低温甲醇洗装置综合能耗的降低。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了克服上述技术问题，提供一种配套粉煤气化装置的酸性气体脱除装置和一种配套粉煤气化装置的酸性气体脱除方法，该脱除装置通过优化设置中压闪蒸流程，具有一级闪蒸设备高效简单、设备布置灵活方便、闪蒸气回收能耗低等优点，二级闪蒸所产生的闪蒸气单独洗涤不互相污染优点，co2产品气回收能耗低、低h2s甲醇使用效率高，低温甲醇洗装置综合能耗低的特点。

2、为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种配套粉煤气化装置的酸性气体脱除装置，所述装置包括：依次连接的h2s吸收塔、co2吸收塔、闪蒸单元和再吸收塔，以及第一冷却器、第二冷却器；

3、其中，所述闪蒸单元包括：一级co2闪蒸罐、一级h2s闪蒸罐，以及自上而下分为co2闪蒸段和h2s闪蒸段的二级闪蒸塔；所述一级co2闪蒸罐用于将来自所述co2吸收塔的剩余部分富co2甲醇进行一级co2闪蒸，得到的一级闪蒸后富co2甲醇进入co2闪蒸段进行二级co2闪蒸，得到的二级闪蒸后富co2甲醇进入所述第一冷却器，经第一冷却后从所述再吸收塔的上部进入，进行第一闪蒸，得到的半贫甲醇分为第一股半贫甲醇、第二股半贫甲醇和第三股半贫甲醇，其中，所述第一股半贫甲醇分为a股半贫甲醇和b股半贫甲醇；

4、所述一级h2s闪蒸罐用于将来自所述h2s吸收塔的剩余部分第二富h2s甲醇进行一级h2s闪蒸，得到的一级闪蒸后富h2s甲醇进入h2s闪蒸段进行二级h2s闪蒸，得到的二级闪蒸后富h2s甲醇进入所述第二冷却器，经第二冷却后从所述再吸收塔的下部进入，进行第二闪蒸，得到第四富h2s甲醇和第二co2产品气；

5、其中，所述第二股半贫甲醇进入所述再吸收塔的中部，与所述第二co2产品气接触并进行洗涤，得到的所述低h2s甲醇循环回用于所述h2s吸收塔；所述a股半贫甲醇循环回用于所述co2吸收塔。

6、本发明第二方面提供一种配套粉煤气化装置的酸性气体脱除方法，所述方法包括以下步骤：

7、(1)将合成气、低h2s甲醇和部分富co2甲醇进行h2s吸收，得到脱硫气、第一富h2s甲醇和第二富h2s甲醇；

8、(2)将所述脱硫气、a股半贫甲醇和贫甲醇进行co2吸收，得到富co2甲醇和最终净化气；

9、(3)将剩余部分富co2甲醇进行一级co2闪蒸，得到的一级闪蒸后富co2甲醇进行二级co2闪蒸，得到二级闪蒸后富co2甲醇；

10、(4)将剩余部分第二富h2s甲醇进行一级h2s闪蒸，得到的一级闪蒸后富h2s甲醇进行二级h2s闪蒸，得到二级闪蒸后富h2s甲醇；

11、(5)将所述二级闪蒸后富co2甲醇经第一冷却后进行第一闪蒸，得到的半贫甲醇分为摩尔流量比为2.5-2.7：1：1.05-1.25的第一股半贫甲醇、第二股半贫甲醇和第三股半贫甲醇，所述第一股半贫甲醇分为摩尔流量比为8.5-9：1的a股半贫甲醇和b股半贫甲醇；将所述二级闪蒸后富h2s甲醇经第二冷却后进行第二闪蒸，得到第四富h2s甲醇和第二co2产品气；

12、其中，所述第二co2产品气和第二股半贫甲醇接触并进行洗涤，得到的低h2s甲醇返回并进行所述h2s吸收；所述a股半贫甲醇返回并进行所述co2吸收。

13、相比现有技术，本发明具有以下优势：

14、(1)本发明提供的装置通过限定闪蒸单元包括：一级co2闪蒸罐、一级h2s闪蒸罐以及自上而下分为co2闪蒸段和h2s闪蒸段的二级闪蒸塔。即，闪蒸单元采用二级闪蒸技术，一级采用较高闪蒸压力，闪蒸出的有效气可以直接送到压缩工序压缩机的二段，降低了压缩机功耗；同时一级闪蒸设备采用卧式容器，设备高度低，可以灵活高效的布置在框架上，减少装置占地；二级采用较低闪蒸压力，保证富co2甲醇和富h2s甲醇溶液中的有效气得到充分回收，同时可以降低压缩工序压缩机的一段气缸进气量，相应地降低了压缩机的功耗；

15、(2)本发明通过对二级中压闪蒸工艺流程进行创新优化，在二级闪蒸塔上塔(即，co2闪蒸段)闪蒸出的co2气体使用半贫甲醇进行洗涤，在降低二级co2闪蒸气中co2组分的同时不被富h2s甲醇污染；在二级闪蒸塔下塔(即，h2s闪蒸段)进行一级闪蒸后富h2s甲醇闪蒸，二级h2s闪蒸气通过第三富h2s甲醇进行洗涤，实现了一级闪蒸后富co2甲醇和一级闪蒸后富h2s甲醇的分别闪蒸和分别洗涤，避免了一级闪蒸后富co2甲醇中的co2气体转移到一级闪蒸后富h2s甲醇中的技术难题，有利于装置能耗的降低；

16、(3)本发明通过对co2再吸收塔内部结构的优化，实现了半贫甲醇对二级闪蒸后富h2s甲醇闪蒸所产生第二co2产品气中硫组分的吸收，但又没有和闪蒸后的第四富h2s甲醇相互混合；因此，半贫甲醇吸收闪蒸出的h2s气体后相对现有技术，溶液中的h2s含硫更低，称为低h2s甲醇，为接下来对该股低h2s甲醇的使用创造了条件；

17、(4)在h2s吸收塔的主洗涤段下段，通过引入低h2s甲醇吸收合成气中的h2s和co2气体，实现了对低h2s甲醇的循环使用，降低了h2s吸收塔主洗涤段中部分富co2甲醇的使用量，相当于降低了需要热再生的富h2s甲醇；另外在h2s吸收塔通过低h2s甲醇对co2气体的前置吸收，相应的减轻了后续co2吸收塔的工作负荷，对降低co2吸收塔的贫甲醇和半贫甲醇使用量也有积极意义。

技术特征：

1.一种配套粉煤气化装置的酸性气体脱除装置，其特征在于，所述装置包括：依次连接的h2s吸收塔、co2吸收塔、闪蒸单元和再吸收塔，以及第一冷却器、第二冷却器；

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述h2s吸收塔用于将合成气、低h2s甲醇和部分富co2甲醇进行h2s吸收，得到脱硫气、第一富h2s甲醇和第二富h2s甲醇；

3.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述一级co2闪蒸罐和一级h2s闪蒸罐各自独立地选自卧式容器；

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的装置，其中，所述装置还包括：所述再吸收塔的低h2s甲醇出口和所述h2s吸收塔的连接管道上设置有第一泵，用于将所述低h2s甲醇进行第一加压；

5.一种配套粉煤气化装置的酸性气体脱除方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的方法，其中，步骤(1)中，所述h2s吸收的过程包括：将所述合成气和部分第二富h2s甲醇接触并进行第一h2s吸收，得到所述第一富h2s甲醇和预洗涤后合成气；将所述预洗涤后合成气、低h2s甲醇和部分富co2甲醇接触并进行第二h2s吸收，得到所述第二富h2s甲醇和脱硫气；

7.根据权利要求5或6所述的方法，其中，步骤(3)中，所述一级co2闪蒸的压力大于所述二级co2闪蒸的压力；

8.根据权利要求5-7中任意一项所述的方法，其中，步骤(4)中，所述一级h2s闪蒸的压力大于所述二级h2s闪蒸的压力；

9.根据权利要求5-8中任意一项所述的方法，其中，步骤(5)中，所述第一闪蒸和第二闪蒸的压力各自独立地为0.05-0.08mpa；

10.根据权利要求5-9中任意一项所述的方法，其中，所述方法还包括：所述低h2s甲醇经第一加压后进行所述h2s吸收；所述第一加压后低h2s甲醇的压力为3.7-4mpa；

技术总结本发明涉及低温甲醇洗技术领域，具体涉及一种配套粉煤气化装置的酸性气体脱除装置及其方法。本发明提供的装置通过限定闪蒸单元包括：一级CO<subgt;2</subgt;闪蒸罐、一级H<subgt;2</subgt;S闪蒸罐以及自上而下分为CO<subgt;2</subgt;闪蒸段和H<subgt;2</subgt;S闪蒸段的二级闪蒸塔，具有一级闪蒸设备高效简单、设备布置灵活方便、闪蒸气回收能耗低等优点，二级闪蒸所产生的闪蒸气单独洗涤不互相污染优点，CO<subgt;2</subgt;产品气回收能耗低、低H<subgt;2</subgt;S甲醇使用效率高，低温甲醇洗装置综合能耗低的特点。技术研发人员：许仁春,亢万忠,安二强,李瑕,滕康,沈博凌受保护的技术使用者：中石化宁波工程有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/19