配套粉煤气化装置的合成气净化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合成气净化装置和一种配套粉煤气化装置的合成气净化方法。

背景技术：

1、粉煤气化制得的h2和co是生产c1化工及其衍生物产品的主要原料。采用粉煤气化技术生产的合成气中除含有h2、co、co2外，还有微量的h2s、cos、nh3、hcn等组分，其中h2和co称为有效气，经过氢碳比例调节后是合成甲醇、合成氨等化工产品的原料气，酸性气体co2和h2s一般是合成催化剂的毒物，所以必须在合成工序之前给予脱除。

2、低温甲醇洗是50年代初由德国林德公司和鲁奇公司联合开发的一种气体净化工艺。该工艺以低温甲醇为吸收溶剂，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。该工艺具有气体净化度高、选择性好、甲醇吸收能力大等优点，甲醇能够选择性地脱除合成气中的co2和h2s等酸性气体组分，同时脱除hcn、nh3等微量组分。甲醇溶剂的再生通过分段减压闪蒸和热再生来实现。

3、目前，国内外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，主要有两种典型工艺技术，分别是贫液-半贫液流程和贫液-准贫液流程，该技术对降低低温甲醇洗流程综合能耗发挥了积极作用，但目前对富co2甲醇循环使用的创新优化已达到了极限。因此，有必要将低温甲醇洗流程的技术创新和优化方向进行调整。在低温甲醇洗工艺流程中，富co2甲醇通过闪蒸可以重复循环使用，但含h2s甲醇却必须通过热再生才能循环使用，是低温甲醇洗的主要耗能来源。基于上述分析，如何提升含h2s甲醇的使用效率是接下来技术创新的方向和关键因素。具体来说，就是要实现在含h2s甲醇热再生之前，让其对合成气中的h2s气体吸收达到上限，通俗的讲就是尽量多的吸收h2s气体，以此减少需要热再生的富h2s甲醇量。

4、cn201110260570.0公开了一种低温甲醇洗工艺，首先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，没有研究和循环使用系统中存在的低h2s甲醇溶液，让其承担部分吸收合成气中h2s气体的潜能。因为吸收了h2s气体的富co2甲醇变成了富h2s甲醇，无法通过简单的减压闪蒸实现再生，而是需要在热再生系统消耗蒸汽进行再生，再生后的贫甲醇温度较高，又需要消耗冷却水和其他低温冷量降温后才能循环使用。因此，在h2s吸收塔富co2甲醇消耗量大则必然能耗高；其次是在再吸收塔的co2闪蒸段，富co2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，混合后的低浓度h2s甲醇也没有得到充分使用，而是送到了热再生系统进行再生，总体上不利于低温甲醇洗装置综合能耗的降低。最后对低温甲醇洗流程进行全系统分析，cn201110260570.0公开了一种低温甲醇洗工艺，其实h2s吸收塔全部使用富co2甲醇对合成气进行洗涤以及在再吸收塔富h2s甲醇被深度污染这两个问题，本质上是一个问题的两个方面，矛盾具有关联性，如果能够解决一个问题则另外一个问题也就迎刃而解。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了克服现有技术低温甲醇洗能耗较高的问题，提供一种配套粉煤气化装置的合成气净化装置和一种配套粉煤气化装置的合成气净化方法，该净化方法具有富h2s甲醇和低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合成气净化装置，该装置包括：依次连接的h2s吸收塔i、co2吸收塔ii、闪蒸塔iii和再吸收塔iv，以及第一冷却器e-1、第二冷却器e-2和第三冷却器e-3；

3、所述h2s吸收塔i用于将合成气与低h2s甲醇、部分第一富co2甲醇进行h2s吸收，得到第一富h2s甲醇、脱硫气和第二富h2s甲醇；

4、所述co2吸收塔ii用于将所述脱硫气与部分半贫甲醇、贫甲醇进行co2吸收，得到最终净化气和第一富co2甲醇；

5、所述闪蒸塔iii用于将剩余部分第一富co2甲醇和第二富h2s甲醇各自独立地进行第一减压闪蒸，得到闪蒸后富co2甲醇和闪蒸后富h2s甲醇；

6、其中，所述闪蒸后富co2甲醇进入所述第一冷却器e-1，经第一冷却后的物料部分从再吸收塔iv的上部进入，剩余部分进入第二冷却器e-2经第二冷却后，从再吸收塔iv的中部进入，所述闪蒸后富h2s甲醇进入第三冷却器e-3，经第三冷却后的物料从再吸收塔iv的下部进入，各自独立地进行第二减压闪蒸，得到的所述低h2s甲醇循环回用于所述h2s吸收塔i，得到的所述半贫甲醇部分循环回用于所述co2吸收塔ii。

7、本发明第二方面提供一种配套粉煤气化装置的合成气净化方法，该方法包括以下步骤：

8、(1)将合成气与低h2s甲醇、部分第一富co2甲醇进行h2s吸收，得到第一富h2s甲醇、脱硫气和第二富h2s甲醇；

9、(2)将所述脱硫气与部分半贫甲醇、贫甲醇进行co2吸收，得到最终净化气和第一富co2甲醇；

10、(3)将剩余部分第一富co2甲醇和第二富h2s甲醇各自独立地进行第一减压闪蒸，得到闪蒸后富co2甲醇和闪蒸后富h2s甲醇；

11、(4)将所述闪蒸后富co2甲醇进行第一冷却，得到冷却后富co2甲醇，其中，部分冷却后富co2甲醇进行第二减压闪蒸；剩余部分冷却后富co2甲醇经第二冷却后进行第二减压闪蒸；将所述闪蒸后富h2s甲醇经第三冷却后进行第二减压闪蒸，得到低h2s甲醇、半贫甲醇和co2产品气；

12、其中，将所述低h2s甲醇返回并进行所述h2s吸收；将部分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)本发明提供的装置中，将h2s吸收塔自下而上分为预洗涤段和主洗涤段；具体而言，预洗涤段，通过部分低h2s甲醇对合成气中co2的前置吸收；主洗涤段，通过引入剩余部分低h2s甲醇吸收预洗涤后合成气中的h2s和co2气体，实现了对低h2s甲醇的循环使用，降低了h2s吸收塔主洗涤段第一富co2甲醇的使用量，相当于降低了需要热再生的富h2s甲醇；此外，这样设置相应减轻了后续co2吸收塔的工作负荷，对降低co2吸收塔中贫甲醇和半贫甲醇的使用量也有积极意义；

15、(2)本发明提供的装置中，将再吸收塔自上而下分为上部、中部和下部，通过对co2再吸收内部结构的优化，实现了第二富co2甲醇对闪蒸后富h2s甲醇闪蒸所产生第三co2产品气中含硫气相(例如，h2s)的吸收，但又没有和闪蒸后的第四富h2s甲醇相互混合。因此，第二富co2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甲醇的再次使用创造了条件。

技术特征：

1.一种配套粉煤气化装置的合成气净化装置，其特征在于，该装置包括：依次连接的h2s吸收塔(i)、co2吸收塔(ii)、闪蒸塔(iii)和再吸收塔(iv)，以及第一冷却器(e-1)、第二冷却器(e-2)和第三冷却器(e-3)；

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述h2s吸收塔(i)自下而上分为预洗涤段(i-1)和主洗涤段(i-2)；

3.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述h2s吸收塔(i)中预洗涤段(i-1)和主洗涤段(i-2)通过第一升气孔(f-1)连通；

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：在co2吸收塔(ii)中上段(ii-2)和下段(ii-2)的连接管道上设置有第五冷却器(e-5)，用于将所述含co2甲醇进行第五冷却；

5.一种配套粉煤气化装置的合成气净化方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

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：

7.根据权利要求6所述的方法，其中，步骤(1-i)中，

8.根据权利要求6或7所述的方法，其中，步骤(2-i)中，所述第一富co2甲醇中h2s的摩尔含量为0.1-0.5ppm，co2的摩尔含量为18-22％；

9.根据权利要求6-8中任意一项所述的方法，其中，步骤(3-i)中，所述第一减压闪蒸的压力为0.8-1mpa(g)；

10.根据权利要求6-9中任意一项所述的方法，其中，步骤(4-i)中，所述冷却后富co2甲醇的温度为-36至-33℃；

11.根据权利要求6-10中任意一项所述的方法，其中，所述方法还包括：步骤(1)中，将所述低h2s甲醇进行第一加压；

12.根据权利要求6-11中任意一项所述的方法，其中，所述方法还包括：步骤(2-i)中，在进行所述第一co2吸收之前，将所述含co2甲醇进行第五冷却；

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合成气净化装置和一种配套粉煤气化装置的合成气净化方法。本发明提供的装置中，将H<subgt;2</subgt;S吸收塔自下而上分为预洗涤段和主洗涤段，实现了对低H<subgt;2</subgt;S甲醇的循环使用，降低了H<subgt;2</subgt;S吸收塔主洗涤段富CO<subgt;2</subgt;甲醇的使用量，相当于降低了需要热再生的富H<subgt;2</subgt;S甲醇；将再吸收塔自上而下分为上部、中部和下部，通过对CO<subgt;2</subgt;再吸收内部结构的优化，实现了第二富CO<subgt;2</subgt;甲醇对闪蒸后富H<subgt;2</subgt;S甲醇闪蒸所产生第三CO<subgt;2</subgt;产品气中含硫气相的吸收，但又没有和闪蒸后的第四富H<subgt;2</subgt;S甲醇相互混合。技术研发人员：许仁春,韩振飞,李垚洪,石翔,代小波,戴尚君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