一种降低甲醇循环量的低温甲醇洗系统的制作方法

本技术涉及煤化工领域气体净化装置技术，尤其涉及一种降低甲醇循环量的低温甲醇洗系统。

背景技术：

1、煤化工装置的原料气中，常含有co2、h2s等酸性气体，这些气体需要通过低温甲醇洗方法予以脱除，以获得满足下游需要的净化合成气。低温甲醇洗净化法为物理吸收方法，利用甲醇在低温条件下(-70～-30℃)对co2、h2s等酸性气体的溶解度大和选择性高的物理特性，以甲醇为溶剂将酸性气体从原料气中脱除，具有吸收能力强、净化度高、选择性好等优点，广泛用于现代大型煤化工装置。

2、低温甲醇洗是一种典型的物理法，利用低温甲醇对酸性气体溶解度大的特点来对原料气进行净化。降低甲醇温度可以提高甲醇的吸收能力，进而减少吸收甲醇的用量。

3、传统低温甲醇洗多设有co2解吸塔和h2s浓缩塔，co2解吸塔解吸出的co2气压力多在0.28～0.3mpaa左右，而h2s浓缩塔顶尾气压力多在0.17～0.19mpaa左右，两个塔分别得到co2产品气和尾气回收其冷量后离开系统。无co2用途时，换热后的co2气用阀减压，排至尾气，进入尾气水洗塔。

4、传统的低温甲醇洗装置流程如图1所示，中压闪蒸后的无硫富甲醇一1，减压后进入co2解吸塔t-101c段，解吸出部分co2气后的无硫富甲醇二6一部分进co2解吸塔中段上部，一部进h2s浓缩上段上部。中压闪蒸后的含硫富甲醇一2，进入co2解吸塔t-101塔中段下部，解吸出部分co2气。co2解吸塔t-101中段含硫富甲醇二7进h2s浓缩塔t-102塔上段下部，继续减压解吸。h2s浓缩塔t-102塔上段得到系统最低温含硫富甲醇三8(温度约-62～-64℃)经循环甲醇换热器e-102与贫甲醇11换热后进入co2解吸塔t-101下段，部分co2通过加热的方式解吸出来。换热后的贫甲醇11作为洗涤液进入洗涤塔。co2解吸塔t-101塔下段含硫富甲醇四9进h2s浓缩塔t-102下段，通入低压氮气10进行气提。

5、低温甲醇洗适用于原料气中co2分压较高的原料气，而吸收了co2的甲醇富液，可以通过减压解吸的方式回收得到高纯度的co2产品气。通过减压解吸，同时配合对富甲醇进行换热的方式，大多数装置可以做到60％以上的co2回收率，供下游装置使用。

6、受流程配置和下游需要影响，大多数装置的co2产品气过剩，需要减压后与尾气一起排放，尤其是在水煤浆气化而下游产品为氨或甲醇时，不需要固定量的co2使用，co2排放量更大。传统低温甲醇洗一方面存在甲醇循环量大，能耗高的问题，另一方面co2排放量大，却得不到有效利用。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于，针对传统低温甲醇洗的甲醇循环量大，能耗高；co2排放量大，得不到有效利用的问题，提出一种降低甲醇循环量的低温甲醇洗系统，该装置将由co2膨胀得到温度更低的co2气作为冷源，有效地降低贫甲醇温度，提高甲醇吸收能力，降低甲醇循环量，节省系统能耗。

2、为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种降低甲醇循环量的低温甲醇洗系统，包括co2解吸塔t-101、h2s浓缩塔t-102、变换气冷却器e-101、循环甲醇换热器e-102、co2气膨胀机k-101和co2/贫甲醇换热器e-103；

3、无硫富甲醇管路与co2解吸塔t-101上段连通，所述co2解吸塔t-101上段出口分别与h2s浓缩塔t-102上段入口和co2解吸塔t-101中段入口连通；含硫富甲醇管路与co2解吸塔t-101中段连通；所述h2s浓缩塔t-102上段底部出口通过循环甲醇换热器e-102与co2解吸塔t-101下段入口连通；所述co2解吸塔t-101下段出口与h2s浓缩塔t-102下段顶部入口连通，低压氮气管路与h2s浓缩塔t-102下段底部入口连通；所述co2解吸塔t-101塔顶出口和h2s浓缩塔t-102塔顶出口分别通过变换气冷却器e-101与界外连通；所述co2解吸塔t-101顶部出口与co2气膨胀机k-101入口连通，所述co2气膨胀机k-101出口依次通过co2/贫甲醇换热器e-103和变换气冷却器e-101与界外连通；贫甲醇管路依次与循环甲醇换热器e-102和co2/贫甲醇换热器e-103连通。

4、进一步地，所述co2解吸塔t-101包括三段，包括自上而下连通的上段、中段和下段。

5、进一步地，所述h2s浓缩塔t-102包括两段，自上而下连通的上段和下段。

6、进一步地，所述co2解吸塔t-101塔顶出口通过变换气冷却器e-101后的co2产品气管路与h2s浓缩塔t-102塔顶出口通过变换气冷却器e-101后的尾气连通。

7、进一步地，所述h2s浓缩塔t-102上段底部出口通过泵p-101与循环甲醇换热器e-102连通。

8、进一步地，所述co2气膨胀机与发电机连接，用于驱动发电机，回收低温甲醇洗co2产品气的压力能用于发电。

9、进一步地，所述无硫甲醇管路入口与中压闪蒸塔连通。

10、进一步地，所述含硫甲醇管路入口与中压闪蒸塔连通。

11、本实用新型的工作原理是通过增加膨胀机，将co2塔顶的低温co2产品气全部或部分膨胀，其压力降低的同时温度也降低，其温度低于进吸收塔贫甲醇温度，通过增加与贫甲醇换热的办法将其冷量传递给贫甲醇，再与h2s浓缩塔的尾气混合。贫甲醇温度降低，提高了其吸收能力。创新性是降低贫甲醇温度，同时又回收co2气的压力能，降低装置甲醇循环量，降低系统整体能耗。

12、本实用新型具体工作过程如下：中压闪蒸后的无硫富甲醇一1，减压后进入co2解吸塔t-101上段，解吸出部分co2气后的无硫富甲醇二6一部分进co2解吸塔t-101中段上部，一部进h2s浓缩塔t-102上段上部，这股无硫甲醇作用是再吸收含硫甲醇闪蒸气的硫，保证外送的co2气和尾气中硫含量满足排放要求。中压闪蒸后的含硫富甲醇一2，进入co2解吸塔t-101塔中段下部，解吸出部分co2气。co2解吸塔t-101中段含硫富甲醇二7进h2s浓缩塔t-102上段下部，继续减压解吸。h2s浓缩塔t-102上段得到的低温含硫富甲醇三8经换热后进入co2解吸塔t-101a段，部分co2通过加热的方式解吸出来。co2解吸塔t-101下段含硫富甲醇四9进h2s浓缩塔t-102下段，通入低压氮气10进行气提。h2s浓缩塔t-102下段流出含硫富甲醇五5。所述co2解吸塔t-101和h2s浓缩塔t-102塔顶气经变换气冷却器e-101换热后分别作为co2产品气3和尾气4，装置co2产品气3可以向尾气4中减压排放。

13、本实用新型增加co2气膨胀机k-101，将出co2解吸塔t-101塔的低温、0.28～0.3mpaa的co2膨胀到0.15～0.17mpaa，co2气膨胀机k-101对外做功，co2气温度进一步降低，低于进吸收塔贫甲醇温度，成为系统最低温度冷源，其冷量通过co2/贫甲醇换热器e-103与贫甲醇换热回收。根据下游对co2产品需要进行确定气量，部分装置甚至可全量膨胀。能有效地降低贫甲醇温度，同时又回收co2气的压力能，降低装置甲醇循环量，降低系统整体能耗。

14、本实用新型降低甲醇循环量的低温甲醇洗系统，与现有技术相比较具有以下优点：低温甲醇洗的低温是系统操作的最重要保证，只有存在低温冷源才能尽可能的降低贫甲醇温度，而贫甲醇温度降低，甲醇循环量减少，系统的消耗全面降低。区别于传统低温甲醇洗装置吸收塔的低温甲醇来自于贫甲醇与低温甲醇富液换热器，其温度取决于低温甲醇富液。本实用新型创新性是采用co2膨胀得到系统更低温度冷源，能有效地降低贫甲醇温度，同时又回收co2气的压力能。本方案突破了原系统最低温度冷源的极限，可进一步减少装置中甲醇的循环量，降低系统整体能耗，减小设备尺寸，降低投资。并且能回收低温甲醇洗co2产品气的压力能用于发电。