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CN117839391A - 一种零碳排放低温甲醇洗脱硫系统及方法 - Google Patents

一种零碳排放低温甲醇洗脱硫系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种零碳排放低温甲醇洗脱硫系统及方法。本发明零碳排放低温甲醇洗脱硫系统包括：洗涤塔、中压闪蒸塔、热再生塔、甲醇水分离塔、分液罐、第一换热器、第二换热器、第三换热器、第四换热器、第五换热器、循环气压缩机和硫回收尾气压缩机；所述热再生塔塔顶部出口通过第五换热器与硫回收系统入口连通，所述硫回收系统气体出口与原料气管路连通。本发明零碳排放低温甲醇洗脱硫系统将低温甲醇洗系统与硫回收系统结合，将硫回收系统的尾气压缩回到低温甲醇洗的原料气中，实现了碳的零排放和含硫物质的零排放。本发明零碳排放低温甲醇洗脱硫系统是一种适用于原料气中CO2含量较低，净化要求为只需脱硫的低温甲醇洗系统。

Description

一种零碳排放低温甲醇洗脱硫系统及方法
技术领域
本发明涉及煤化工领域气体净化技术，尤其涉及一种零碳排放低温甲醇洗脱硫系统及方法。
背景技术
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。
低温甲醇洗吸收脱除了原料气中的酸性介质CO2、H2S、COS，得到的富甲醇再生过程中，经低压解吸可以得到CO2产品气，经氮气气提后得到的CO2和N2混合物作为尾气排放；而热再生后得到富含H2S、COS的酸性气，作为硫回收工序的进料。富甲醇低压解吸CO2时，溶液温度因CO2解吸吸热而温度降低，使系统得到-70℃左右的低温，保证净化指标和CO2产品气、尾气中硫含量满足环保排放标准。
上下游工艺优化后，甲醇洗原料气为未变换原料气，CO2含量较低且不需要脱除。低温甲醇洗只需要对硫进行脱除，同时有少量CO2溶解在甲醇中。溶解在甲醇中CO2较少，不再考虑低压闪蒸和气提，需要采用简化流程设计。
目前，硫回收系统的尾气中主要组分及含量如表1所示，无法直接排放，需要与低温甲醇洗配合设计，实现零排放。
表1硫回收系统尾气中主要组分及含量
发明内容
本发明的目的在于，针对传统低温甲醇洗和硫回收系统配置不合理，导致流程复杂、尾气达不到排放标准的问题，提出一种零碳排放低温甲醇洗脱硫系统，该系统对低温甲醇洗系统进行优化设计，低温甲醇洗系统无尾气排放；然后将低温甲醇洗系统与硫回收系统结合，将硫回收系统的尾气压缩回到进低温甲醇洗的原料气中，实现了碳的零排放及含硫物质的零排放。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种零碳排放低温甲醇洗脱硫系统，包括：洗涤塔C-01、中压闪蒸塔C-02、热再生塔C-03、甲醇水分离塔C-04、分液罐V-01、第一换热器E-01、第二换热器E-02、第三换热器E-03、第四换热器E-04、第五换热器E-05、循环气压缩机K-01和硫回收尾气压缩机K-02，及配套的硫回收系统；
所述原料气管路通过第一换热器E-01与分液罐V-01入口连通；所述分液罐V-01底部出口通过第四换热器E-04与甲醇水分离塔C-04连通，所述分液罐V-01顶部出口与洗涤塔C-01下段连通；所述洗涤塔C-01顶部出口通过第一换热器E-01与界区外连通；所述洗涤塔C-01底部出口与中压闪蒸塔C-02入口连通，所述中压闪蒸塔C-02顶部气体出口经循环气压缩机K-01与原料气管路连通，所述中压闪蒸塔C-02底部出口通过第三换热器E-03与热再生塔C-03上段入口连通，所述热再生塔C-03塔底出口依次通过第三换热器E-03、第二换热器E-02与洗涤塔C-01上段入口连通；所述热再生塔C-03塔底出口通过第四换热器E-04与甲醇水分离塔C-04顶部入口连通；所述热再生塔C-03塔顶部出口通过第五换热器E-05与硫回收系统入口连通，所述硫回收系统尾气出口经硫回收尾气压缩机与循环气压缩机入口管路连通。
进一步地，所述原料气管路与第一换热器E-01热媒入口连通，所述第一换热器E-01热媒出口与分液罐V-01入口连通。
进一步地，所述洗涤塔C-01顶部出口与第一换热器E-01冷媒入口连通，所述E-01冷媒出口与界区外连通。
进一步地，所述中压闪蒸塔C-02底部出口与第三换热器E-03冷媒入口连通，所述第三换热器E-03冷媒出口与热再生塔C-03上段入口连通。
进一步地，所述热再生塔C-03塔底出口通过泵P-01与第三换热器E-03热媒入口连通，所述第三换热器E-03热媒出口与第二换热器E-02热媒入口连通，所述第二换热器E-02热媒出口与洗涤塔C-01上段入口连通。
进一步地，所述热再生塔C-03塔底出口通过泵P-01与第四换热器E-04热媒入口连通，所述第四换热器E-04热媒出口与甲醇水分离塔C-04顶部入口连通。
进一步地，所述分液罐V-01底部出口与第四换热器E-04冷媒入口连通，所述第四换热器E-04冷媒出口与甲醇水分离塔C-04连通。
进一步地，所述热再生塔C-03塔底出口与原料气管路连通。
进一步地，所述热再生塔C-03顶部出口与第五换热器E-05热媒入口连通，所述第五换热器E-05热媒出口与硫回收系统入口连通。
进一步地，所述硫回收系统是能将硫化物转化为硫磺或硫酸产品，并排放尾气的系统。
进一步地，所述硫回收系统尾气出口通过硫回收尾气压缩机K-02与循环气压缩机K-01进口管路连通，循环气压缩机K-01出口与原料气管路连通。
进一步地，所述甲醇水分离塔C-04顶部出口与热再生塔C-03连通。
进一步地，所述零碳排放低温甲醇洗脱硫系统是一种适用于原料气中CO2含量较低，净化要求为只需脱硫的低温甲醇洗系统。
本发明的另一个目的还公开了一种零碳排放低温甲醇洗脱硫方法，包括以下步骤：进低温甲醇洗的原料气与循环闪蒸气混合并喷淋防结冰甲醇。原料气经冷却器E-01冷却后进分液罐V-01，分离出原料气中的水和喷淋甲醇；分液后的原料气进洗涤塔C-01，用低温甲醇洗脱硫后，洗涤塔C-01塔顶净化气经第一换热器E-01换热后送出界区；洗涤塔C-01塔底含硫和少量CO2的富甲醇经减压后在中压闪蒸塔C-02减压闪蒸回收有效气体；中压闪蒸塔C-02塔底富甲醇经第三换热器E-03换热(加热)后进热再生塔C-03进行再生，热再生塔C-03塔底贫甲醇经升压、冷却后送洗涤塔C-01塔顶；热再生塔C-03塔顶再生酸性气体经第五换热器冷却送硫回收系统；
硫回收系统尾气经硫回收尾气压缩机K-02压缩至与低温甲醇洗中压闪蒸塔C-02闪蒸气的压力相当，并与中压闪蒸塔C-02的闪蒸气一起经循环气压缩机K-01压缩后返回原料气。
进一步地，所述零碳排放低温甲醇洗脱硫方法适用于原料气中CO2含量较低，净化要求为只需脱硫的低温甲醇洗系统。
本发明零碳排放低温甲醇洗脱硫系统及方法，将低温甲醇洗系统和硫回收系统结合，将硫回收系统的尾气压回到低温甲醇洗的原料气中，实现了碳的零排放及含硫物质的零排放。具体地，本发明与现有技术相比较具有以下优点：
1)当系统之外有氢来源，低CO2浓度的原料气(如未变换气)只需脱硫，CO2不需脱除，因此本发明零碳排放低温甲醇洗脱硫系统只设脱硫塔(洗涤塔C-01)，用低温甲醇将原料气中的硫脱除；不再设低压闪蒸和气提，富甲醇经中压闪蒸并换热后去热再生，流程减化，节省投资，便于操作；净化气补充氢气后CO2成为后续反应的原料。
2)本发明零碳排放低温甲醇洗脱硫系统没有尾气排出，实现碳的零排放，同时也无含硫化物气体排放。
3)本发明硫回收系统的尾气压缩回到低温甲醇洗的原料气中，硫回收系统的尾气不排放到界区外，实现硫化物的零排放。
附图说明
图1为零碳排放低温甲醇洗脱硫系统的流程图。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明进一步说明：
实施例1
本实施例公开了一种零碳排放低温甲醇洗脱硫系统，该系统适用于原料气只需脱硫的低温甲醇洗系统。
具体地零碳排放低温甲醇洗脱硫系统流程图如图1所示，包括：洗涤塔C-01、中压闪蒸塔C-02、热再生塔C-03、甲醇水分离塔C-04、硫回收系统、分液罐V-01、第一换热器E-01、第二换热器E-02、第三换热器E-03、第四换热器E-04、第五换热器E-05、循环气压缩机K-01和硫回收尾气压缩机K-02，及配套的硫回收系统；
所述原料气管路与第一换热器E-01热媒入口连通，所述第一换热器E-01热媒出口与分液罐V-01入口连通；所述分液罐V-01底部出口与第四换热器E-04冷媒入口连通，所述第四换热器E-04冷媒出口与甲醇水分离塔C-04连通。所述分液罐V-01顶部出口与洗涤塔C-01下段连通；所述洗涤塔C-01顶部出口与第一换热器E-01冷媒入口连通，所述E-01冷媒出口与界区外连通；所述洗涤塔C-01底部出口与中压闪蒸塔C-02入口连通，所述中压闪蒸塔C-02顶部气体出口经循环气压缩机K-01与原料气管路连通，所述中压闪蒸塔C-02底部出口与第三换热器E-03冷媒入口连通，所述第三换热器E-03冷媒出口与热再生塔C-03上段入口连通，所述热再生塔C-03塔底出口通过泵P-01与第三换热器E-03热媒入口连通，所述第三换热器E-03热媒出口与第二换热器E-02热媒入口连通，所述第二换热器E-02热媒出口与洗涤塔C-01上段入口连通。所述热再生塔C-03塔底出口通过泵P-01与第四换热器E-04热媒入口连通，所述第四换热器E-04热媒出口与甲醇水分离塔C-04顶部入口连通。所述甲醇水分离塔C-04顶部出口与热再生塔C-03连通。所述热再生塔C-03塔底出口与原料气管路连通。所述热再生塔C-03顶部出口与第五换热器E-05热媒入口连通，所述第五换热器E-05热媒出口与硫回收系统入口连通，所述硫回收系统气体出口经硫回收尾气压缩机K-02与循环气压缩机K-01入口管路连通；循环气压缩机K-01出口管路与原料气管路连通。
所述硫回收系统将硫化物转化为硫磺或硫酸产品，并排放尾气。
实施例2
本实施例公开了一种零碳排放低温甲醇洗脱硫方法，采用实施例1所述系统，包括以下步骤：进低温甲醇洗的未变换原料气，与循环闪蒸气混合并喷淋防结冰甲醇。原料气经冷却器E-01冷却后进分液罐V-01，分离出原料气中的水和喷淋甲醇；分液后的原料气进洗涤塔C-01，用低温甲醇洗脱硫后，洗涤塔C-01塔顶净化气经第一换热器E-01换热后送出界区；洗涤塔C-01塔底含硫和少量CO2的富甲醇经减压后在中压闪蒸塔C-02减压闪蒸回收有效气体；中压闪蒸塔C-02塔底富甲醇经第三换热器E-03换热(加热)后进热再生塔C-03进行再生，热再生塔C-03塔底贫甲醇经升压、冷却后送洗涤塔C-01塔顶；热再生塔C-03塔顶再生酸性气体经第五换热器冷却送硫回收系统；
将硫回收系统尾气经硫回收尾气压缩机K-02压缩至与低温甲醇洗中压闪蒸塔C-02闪蒸气的压力相当，并与中压闪蒸塔C-02的闪蒸气一起经循环气压缩机K-01压缩后返回原料气。
所述零碳排放低温甲醇洗脱硫方法适用于原料气中CO2含量较低，净化要求为只需脱硫的低温甲醇洗系统。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种零碳排放低温甲醇洗脱硫系统，其特征在于，包括：洗涤塔、中压闪蒸塔、热再生塔、甲醇水分离塔、分液罐、第一换热器、第二换热器、第三换热器、第四换热器、第五换热器、循环气压缩机和硫回收尾气压缩机；
所述原料气管路通过第一换热器与分液罐入口连通；所述分液罐底部出口通过第四换热器与甲醇水分离塔连通，所述分液罐顶部出口与洗涤塔下段连通；所述洗涤塔顶部出口通过第一换热器与界区外连通；所述洗涤塔底部出口与中压闪蒸塔入口连通，所述中压闪蒸塔顶部气体出口经循环气压缩机与原料气管路连通，所述中压闪蒸塔底部出口通过第三换热器与热再生塔上段入口连通，所述热再生塔塔底出口依次通过第三换热器、第二换热器与洗涤塔上段入口连通；所述热再生塔塔底出口通过第四换热器与甲醇水分离塔顶部入口连通；所述热再生塔塔顶部出口通过第五换热器与硫回收系统入口连通，所述硫回收系统尾气出口经硫回收尾气压缩机与循环气压缩机入口管路连通。
2.根据权利要求1所述零碳排放低温甲醇洗脱硫系统，其特征在于，所述原料气管路与第一换热器热媒入口连通，所述第一换热器热媒出口与分液罐入口连通。
3.根据权利要求1所述零碳排放低温甲醇洗脱硫系统，其特征在于，所述中压闪蒸塔底部出口与第三换热器冷媒入口连通，所述第三换热器冷媒出口与热再生塔上段入口连通。
4.根据权利要求1所述零碳排放低温甲醇洗脱硫系统，其特征在于，所述热再生塔塔底出口通过泵与第三换热器热媒入口连通，所述第三换热器热媒出口与第二换热器热媒入口连通，所述第二换热器热媒出口与洗涤塔上段入口连通。
5.根据权利要求1所述零碳排放低温甲醇洗脱硫系统，其特征在于，所述热再生塔塔底出口通过泵与第四换热器热媒入口连通，所述第四换热器热媒出口与甲醇水分离塔顶部入口连通。
6.根据权利要求1所述零碳排放低温甲醇洗脱硫系统，其特征在于，所述热再生塔塔底贫甲醇出口与原料气管路连通。
7.根据权利要求1所述零碳排放低温甲醇洗脱硫系统，其特征在于，所述热再生塔顶部出口与第五换热器热媒入口连通，所述第五换热器热媒出口与硫回收系统入口连通。
8.根据权利要求1所述零碳排放低温甲醇洗脱硫系统，其特征在于，所述硫回收系统尾气出口通过硫回收尾气压缩机与循环气压缩机进口管路连通，循环气压缩机出口与原料气管路连通。
9.根据权利要求1所述零碳排放低温甲醇洗脱硫系统，其特征在于，所述甲醇水分离塔顶部出口与热再生塔连通。
10.一种零碳排放低温甲醇洗脱硫方法，其特征在于，包括以下步骤：原料气喷淋甲醇后，再经冷却器冷却后进分液罐，分离出原料气中的水和喷淋甲醇；分液后的原料气进洗涤塔，用低温甲醇洗脱硫后，洗涤塔塔顶净化气经第一换热器换热后送出界区；洗涤塔塔底含硫和少量CO2的富甲醇经减压后在中压闪蒸塔减压闪蒸回收有效气体；中压闪蒸塔塔底富甲醇经第三换热器换热后进热再生塔进行再生，热再生塔塔底贫甲醇经升压、冷却后送洗涤塔塔顶；热再生塔塔顶再生酸性气体经第五换热器冷却送硫回收系统；
将硫回收系统尾气经尾气压缩机升压至与低温甲醇洗中压闪蒸塔闪蒸气的压力相当，并与中压闪蒸塔的闪蒸气一起经循环气压缩机压缩后返回原料气。
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