一种膜法低温甲醇洗尾气处理方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种膜法低温甲醇洗尾气回收利用的新工艺。本发明专利技术通过膜分离将二氧化碳与烃类等可燃性组分分开，实行有效气体的回收利用，减少了排放废气中的烃类组分的含量，提高低温甲醇洗工艺烃类回收率。该方法既回收了高价值的烃类等可燃性组分，产生显著的经济效益；同时，由于分离了排放废气中的二氧化碳，使得氧化燃烧工段处理压力大幅度减少，从而确保了达标排放要求。该工艺由一个或多个膜分离组件构成，渗余侧气体直接输送至产品管道，渗透侧气体引到氧化燃烧工段进行后续处理，操作工艺简单便捷，投资成本低，产生效益显著。

A treatment method and device of tail gas from low temperature methanol washing by membrane method

【技术实现步骤摘要】
一种膜法低温甲醇洗尾气处理方法及装置
本专利技术涉及一种含烃尾气处理方法，特别涉及膜分离从低温甲醇洗尾气中分离回收烃类组分的方法。
技术介绍
低温甲醇洗工艺广泛应用于煤制天然气、煤制甲醇、煤制油等净化工序。该工艺在低温下(-50℃)通过甲醇液体吸收并溶解，原料气体中的H2S、CO2等酸性气体，以及各种有机硫化物、NH3、C2H2、C3及C3以上的气态烃，胶质及水汽等，从而达到对原料气体净化的目的。低温甲醇洗后续需要通过闪蒸、汽提、加热处理等步骤，释放溶解于甲醇中的杂质气体，再生出甲醇用于循环利用。经过闪蒸所产生的废气，通常包括富含CO2酸性气体的烃类混合物。由于此类气体含有烃类组分浓度低，直接使用价值不高，目前通常作为废气直接排放处理。该方法不但带来大量的资源浪费，而且造成环境污染。为此，工业界亟待开发低温甲醇洗尾气处理新方法，去除废气中的CO2组分，实现烃类组分的有效回收。该方法的使用，不但创造巨大的经济效益，而且减少环保压力，产生良好的社会效益。目前，用于CO2分离的技术，主要包括变压吸附分离法、胺吸收法分离以及膜分离技术等。吸附分离法属于物理方法，利用多孔固体吸附剂对混合气体中各组分的吸附选择性不同以达到分离提纯的目的。吸附剂包括碳分子筛、沸石分子筛等，操作上主要采用变压方式进行吸附和脱附再生。变压吸附法通常采用二段变压吸附或者三段吸附变压。每个吸附塔至少依次循环经历吸附、置换、抽空、升压等步骤，操作流程复杂。目前，变压吸附分离法主要问题在于吸附剂对CO2和烃类组分分离的吸附选择性不高。因此，采用该方法分离效率低，有效气体损失大，气体回收率不高，运行成本高。胺吸收法属于化学方法，通过化学溶剂将尾气中的二氧化碳吸收，再对吸收液进行解吸以达到循环利用的目的。吸收剂主要有乙醇胺（MEA）、哌嗪（PZ）、甲基二乙醇胺（MDEA）等溶剂。富CO2的吸收液通常采用高温热解法进行解吸。由于需要频繁的加热再生，该方法用于CO2分离需要消耗大量的能量，其能耗费占总成本的70-80%。此外，高温解吸还会带来不可逆的降解反应，不但影响了吸收剂性能变差，而且产生设备腐蚀等问题。CO2膜分离技术是一种新型分离技术。对于含有CO2的烃类混合物，在压差驱动下，CO2组分优先透过膜，从而获得两股气体，渗透物以CO2气体为主，渗余物以烃类组分为主。进料气体保证一定压力，渗透侧采用微正压、常压或抽真空方式，提供分离驱动力。将CO2分离膜用于低温甲醇洗尾气回收，通过筛选高性能分离膜材料、布置合理的分离工艺、优化的操作参数，能够实现膜法低温甲醇洗尾气的烃类回收。该过程不但工艺简单、操作方便，而且节约了大量的能耗。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种膜法低温甲醇洗尾气中分离及回收烃类组分（CH4、C2H6等）的方法，解决传统尾气处理方法无法产生经济效益，对周边环境造成影响的问题。同时，本专利技术提供的方法相对于传统的采用吸附剂对尾气进行处理的工艺相比，具有设备简单、处理高效、尾气能够达标排放或者回收再利用的目的；同时烃类组分的回收，可显著增加产能，提高经济效益。气体分离膜技术利用分离气体混合物中各组分在膜中溶解（吸附）与扩散速率不同的性质达到分离的目的。一种膜法低温甲醇洗尾气处理方法，包括：第1步，对粗煤气进行甲醇洗处理后，得到富碳甲醇进一步进行闪蒸处理；第2步，闪蒸处理得到的含烃CO2通过CO2分离膜进行分离处理，使CO2透过，并使烃类截留；第3步，CO2分离膜的渗余侧气体经过加压处理并回收利用。在一个实施方式中，所述的含烃CO2的组成中包括：CO260-90%、CO1-10%、C2H62-15%、CH42-25%。在一个实施方式中，CO2分离膜的操作条件是进料压力0.5-10bar。在一个实施方式中，第2步中含烃CO2需要加压至0.3-2MPa后再送入CO2分离膜。在一个实施方式中，CO2分离膜的渗余侧的气体CO2含量<10%。在一个实施方式中，CO2分离膜的渗透侧的气体CO2含量>95%。在一个实施方式中，CO2分离膜的渗透侧气体需要经过氧化燃烧处理去除可燃性气体；渗透气体经过氧化燃烧处理后，非甲烷总烃含量<120mg/m3。在一个实施方式中，CO2分离膜的渗透侧可以常压、负压或者微正压，压力范围-0.5到1atm。在一个实施方式中，CO2分离膜由多个气体分离膜组件串联、并联或者混连方式组合而成。在一个实施方式中，CO2分离膜材料是沸石分子筛膜或者有机膜或者碳分子筛膜中的一种或者多种。在一个实施方式中，CO2分离膜的载体形式为管式、片式或者中空纤维等。一种膜法低温甲醇洗尾气处理装置，包括：闪蒸罐，用于对进行了粗煤气洗涤后的甲醇吸收液进行闪蒸处理；CO2分离膜，连接于闪蒸罐，用于对闪蒸罐中得到的含烃CO2气体进行膜分离处理，使气体中的CO2透过，并使烃类截留；氧化燃烧炉，连接于CO2分离膜的渗透侧，用于对渗透侧得到的CO2气体进行氧化去除可燃性气体组分。在一个实施方式中，CO2分离膜中的膜组件是按照串联、并联或者混连方式进行连接。在一个实施方式中，闪蒸罐和CO2分离膜之间通过第一压缩机进行连接，第一压缩机用于对闪蒸罐中得到的含烃类的CO2气体进行加压处理。在一个实施方式中，第一压缩机和CO2分离膜之间通过保安过滤器进行连接，保安过滤器3用于对第一压缩机中得到的加压气体进行过滤去除颗粒杂质处理。在一个实施方式中，还包括：第二压缩机，连接于CO2分离膜的渗余侧，用于对渗余侧得到的烃类气体进行加压处理。在一个实施方式中，CO2分离膜采用沸石分子筛膜、有机膜或者碳分子筛膜中的一种或者多种。在一个实施方式中，CO2分离膜采用的分离膜的结构为管式、片式或者中空纤维。CO2分离膜在用于对低温甲醇洗工序中闪蒸气中的烃类和CO2分离中的应用。有益效果本专利技术的有益效果：1、本专利技术工艺简单，仅需一个或多个膜分离单元即可实现烃类组分以及CO2的有效回收。设备投资低，节能环保，经济效益显著。2、本专利技术解决了现有技术中的基于吸附分离方法处理低温甲醇洗工艺中的闪蒸气体的再处理问题，通过膜分离方法实现了对于闪蒸气中的CH4、C2H6等烃类组分进行有效的回收，回收的烃类组分的浓度高于90%，且回收率高于90%，即减少了尾气排放的负荷，也产生了巨大的经济社会效益。3、本专利技术膜渗透侧产生的CO2气体浓度>95%，采用氧化燃烧装置进行处理，降低了氧化燃烧装置的负荷，并提高了操作安全性。4、本专利技术所述的膜分离装置采用的膜材料，其对CO2和烃类组分具有较高的分离系数，膜材料能选择性的允许CO2的快速渗透，有利于提高回收的CO2的浓度，并保证只需一个或多个膜分离单元即可实现组分的分离回收任务，无需与吸附分离或胺吸收组合使用。5、本专利技术的处理方法可以直接对尾气进行分离处理，前端不再需要加入任何其它的物理/本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种膜法低温甲醇洗尾气处理方法，其特征在于，包括：/n第1步，对粗煤气进行了甲醇洗处理后得到的富碳甲醇进行闪蒸处理；/n第2步，闪蒸处理得到的含CO

【技术特征摘要】
20200213 CN 20201009183621.一种膜法低温甲醇洗尾气处理方法，其特征在于，包括：
第1步，对粗煤气进行了甲醇洗处理后得到的富碳甲醇进行闪蒸处理；
第2步，闪蒸处理得到的含CO2的烃类通过CO2分离膜进行分离处理，使CO2透过，并使烃类截留；
第3步，CO2分离膜的渗余侧气体经过加压处理并回收利用。


2.根据权利要求1所述的膜法低温甲醇洗尾气处理方法，其特征在于，在一个实施方式中，所述的含烃CO2的组成中包括：CO260-90%、CO1-10%、C2H62-15%、CH42-25%；在一个实施方式中，CO2分离膜的操作条件是进料压力0.5-10bar；在一个实施方式中，第2步中含烃CO2需要加压至0.3-2MPa后再送入CO2分离膜；在一个实施方式中，CO2分离膜的渗余侧的气体CO2含量<10%；在一个实施方式中，CO2分离膜的渗透侧的气体CO2含量>95%。


3.根据权利要求1所述的膜法低温甲醇洗尾气处理方法，其特征在于，在一个实施方式中，CO2分离膜的渗透侧的气体需要经过氧化燃烧处理去除少量的可燃性烃；渗透气体经过氧化燃烧处理后，非甲烷总烃含量<120mg/m3；在一个实施方式中，CO2分离膜的渗透侧可以常压、负压和微正压，压力范围-0.5到1atm。


4.根据权利要求1所述的膜法低温甲醇洗尾气处理方法，其特征在于，在一个实施方式中，CO2分离膜由多个气体分离膜组件串联、并联或者混连方式组合而成；在一个实施方式中，CO2分离膜的膜材料是沸石分子筛膜或者有机膜或者碳分子筛膜中的一种或者多种；在一个实施方式中，CO2分离膜的载体形式为管式、片式或者中空纤维等。<...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾学红，宋洁玉，王学瑞，杜鹏，李来所，余浩，许云，
申请(专利权)人：南京工业大学，江苏智道工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32