一种采用功量交换的甲醇洗净化系统及工艺技术方案

一种采用功量交换的甲醇洗净化系统及工艺，粗合成气在吸收塔中除杂后送往下一工段，所得富液向甲醇溶液转移功量后进入分离器；分离器的液相释放功量后进入解吸塔；解吸产生的CO2复热后外送，液相送往提浓塔；提浓所得气体放空，液相回收功量后送往甲醇再生塔；再生塔的塔顶气相送往硫回收，甲醇溶液回收功量后送往吸收塔或甲醇-水分离塔；甲醇-水分离塔的塔顶气相流股返回再生塔，液相送往污水处理，吸收塔富液通过正位移方式与甲醇溶液进行功量交换，分离器液相的一个流股通过透平式和正位移式组合方式对外输出功量，其余两个流股所含压能通过透平式以电能的方式对外输出，本发明专利技术能量回收效率高，能耗低，运行平稳。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及合成气净化
，具体涉及ー种采用功量交換的甲醇洗净化系统及エ艺。
技术介绍
合成气是化工过程基本的中间产品，其主要成分是CO与H2，多由煤、石油、天然气等经过部分氧化产生。合成气的净化对下游装置的安全运行和高效生产均有重要影响。常见的净化工艺有低温甲醇洗、低温液氮洗及铜洗等エ艺。由于净化效果、经济性等诸多方面的优势，甲醇洗越来越成为人们的首选净化方式，并在世界范围内有着广泛的应用。低温甲醇洗エ艺是国内外煤化工、天然气化工行业普遍采用的一种净化流程，其基本原理是利用H2与H2S、CO2等酸性气体在低温甲醇溶液当中溶解度的差异，实现对H2S、 CO2的脱除，而对合成气当中的有效成分H2基本没有影响。常见低温甲醇洗的エ艺流程是将来自变换エ段的粗合成气先经过合成气冷却器预冷至-17°C，经过分离罐除去液相后进入吸收塔，除去酸性气体后的合成气从塔顶离开，送往下游エ段；液相经过分离器除去气相后进入CO2解吸塔。解析产生的CO2气体被粗合成气复热后外送，液相进入提浓塔。提浓塔塔顶得到的气体复热后放空，液相送往甲醇再生塔。甲醇再生塔是ー个精馏塔，塔顶是H2S含量较高的气体，送往硫回收エ段；塔底则是高纯度的甲醇溶液，大部分经泵输送至吸收塔，小部分送往甲醇-水分离塔进一歩降低水分含量。甲醇水分离塔精馏所得污水从塔底排出，其余部分返回再生塔。该エ艺的缺点如下流程中吸收塔富液的压能没有得到有效利用，白白消耗在减压阀上，整个流程的能量利用效率存在较大的提升空间。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供了一种采用功量交換的甲醇洗净化系统及エ艺，耗能较少、经济效益明显。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是一种采用功量交换的合成气净化系统，其中合成气冷却器206的出ロ与原料分离器207相连；原料分离器207的气相出ロ连至吸收塔201，液相出ロ通过分离塔进料换热器236及减压阀241与甲醇-水分离塔205连接；吸收塔201的顶部气相与下一エ段连接，底部液相通过第一正位移功量交換器高压侧209A与底部分离器211相连，下部液相通过第二正位移功量交換器高压侧214A与下部分离器215连接，吸收塔201的中部设有中间冷却器组(222，223)；底部分离器211的气相出口通过压缩机220与合成气冷却器206的入口相连，底部分离器211液相出口的ー个支路通过第三透平式功量交換器218连接至第三正位移功量交換器高压侧219A，而后通过管路与提浓塔203连接，另ー个支路通过第二透平式功量交换器217连接至解吸塔202 ;下部分离器215的液相出口通过第一透平式功量交換器216连接至解吸塔202。解吸塔202的顶部出口与CO2换热器208连接，而后又连接至合成气冷却器206，底部出ロ直接与提浓塔203连接，解吸塔202的侧线出口也通过管路与提浓塔203连接；提浓塔203的顶部出ロ直接与合成气冷却器206连接，之后与外界大气(ATM)相通，提浓塔203的底部出口先连接至浓缩液预压泵228，然后经过第三正位移功量交換器的低压侧219B，再经过提浓塔塔底换热器229、再生塔塔底冷却器230与再生塔204的入口相连；再生塔204的顶部出口与硫回收エ段连接，再生塔204的液相出口当中的ー个先经过再生塔塔底冷却器230与甲醇分离罐231相连，甲醇分离罐231的出口又经过甲醇预压泵232连接至并联的第一正位移功量交換器低压侧209B和第二正位移功量交換器低压侦忉14B，然后经过甲醇换热器233、浓缩塔塔底换热器229连接至甲醇增压泵234，最后与吸收塔201的顶部入口相连接，再生塔204的另ー个液相出ロ经过分离塔给料泵235和分离 塔进料换热器236连接至甲醇-水分离塔205的入ロ，再生塔204的塔釜蒸汽入ロ与低压蒸汽S3管网相连；甲醇-水分离塔205的气相连接至再生塔204的入口，底部液相出口与污水处理エ段相连接，塔釜再沸器的入口同样与低压蒸汽S3管网相连。本专利技术同时提供了利用所述净化系统进行合成气净化的エ艺，包括如下步骤经合成气冷却器206预冷后的粗合成气与甲醇溶液在吸收塔201内逆向接触进行吸收除杂；吸收所得富液从吸收塔201底部、下部两处排出，底部液相通过第一正位移功量交換器209与一股甲醇溶液进行功量交換，下部液相通过第二正位移功量交換器214与另一股甲醇溶液进行功量交換，实现甲醇溶液的增压与富液的降压，降压后富液分别进入底部分离器211和下部分离器215 ；降压后的富液分别在底部分离器211和下部分离器215中进行分离，所得气相与其他富氢气体混合后进入压缩机220，升压后与粗合成气汇合；底部分离器211所得部分液相经过第一透平式功量交換器218释放功量后将回收的功量送往发电机，以电能对外输出，然后进入第三正位移功量交換器高压侧219A与提浓塔203的液相进行功量交換，压カ降至0. IMPa (G)后进入提浓塔203 ;另一部分液相经过第二透平式功量交換器217释放压能后进入CO2解吸塔202 ;下部分离器215所得液相通过第三透平式功量交換器216释放压能后进入CO2解吸塔202 ；在CO2解吸塔202中，富液中溶解的CO2解析出来，被合成气复热后送至下ーエ段或放空，塔底液相进入提浓塔203 ；提浓塔203所得气相被合成气复热后放空，所得液相回收功量升压后进入甲醇再生塔204 ；进料在再生塔204中经过精馏之后，塔顶所得H2S气体复热后送往硫回收エ段；塔底所得甲醇溶液，大部分经过预压、回收功量后送往吸收塔循环使用，剰余部分送往甲醇-水分离塔205进ー步除去其中的水分；甲醇-水分离塔205中进行的是ー个精馏过程，精馏所得气相返回再生塔204，所得液相送往污水处理。本专利技术エ艺中所有高压功源流股分为两条支路，其中一条支路经过功量交換器降压，另一条采用旁路阀降压，作为备用降压支路，正常情况下通过单台或串联的功量交換器实现降压，非正常エ况下通过旁路阀实现降压；所有低压功阱流股同样通过两个支路实现增压，一个是功量交換器，另ー个是电机驱动的泵设备做为备用升压支路，正常情况下通过功量交換支路实现，非正常情况下通过电机驱动泵设备直接加压。与现有技术相比，本专利技术的优点是I.能量回收效益明显。2.系统运行平稳，CO2解吸及甲醇相变对系统的影响小。3.采用功量交換方案代替节流方案对原有节流方案的降温效果没有影响。 4.功量交换过程对换热网络的影响较小，传热引起的流股的温度变化不超过10°C，通过对原有流程的微调即可实现正常运行。附图说明附图为本专利技术系统及エ艺流程图。201-吸收塔、202-解吸塔、203-提浓塔、204-再生塔、205-甲醇-水分离塔、206-合成气冷却器、207-原料分离器、208-C02换热器、209-第一正位移功量交換器、209A-第一正位移功量交換器高压侧、209B-第一正位移功量交換器的低压侧、210-底部冷却器、211-底部分离器、212-合成气换热器、213-下部冷却器、214-第二正位移功量交換器、214A-第二正位移功量交換器的高压侧、214B-第二正位移功量交換器的低压侧、215-下部分离器、216-第一透平式功量交換器、217-第二透平式功量交換器、218-第三透平式功量交換器、219本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采用功量交换的甲醇洗净化系统，其特征在于：合成气冷却器（206）的出口与原料分离器（207）相连；原料分离器（207）的气相出口连至吸收塔（201），液相出口通过分离塔进料换热器（236）及减压阀（241）与甲醇？水分离塔（205）连接；吸收塔（201）的顶部气相与下一工段连接，底部液相通过第一正位移功量交换器高压侧（209A）与底部分离器（211）相连，下部液相通过第二正位移功量交换器高压侧（214A）与下部分离器（215）连接，吸收塔（201）的中部设有中间冷却器组（222，223）；底部分离器（211）的气相出口通过压缩机（220）与合成气冷却器（206）的入口相连，底部分离器（211）液相出口的一个支路通过第三透平式功量交换器（218）连接至第三正位移功量交换器高压侧（219A），而后通过管路与提浓塔（203）连接，另一个支路通过第二透平式功量交换器（217）连接至解吸塔（202）；下部分离器（215）的液相出口通过第一透平式功量交换器216连接至解吸塔202。解吸塔（202）的顶部出口与CO2换热器（208）连接，而后又连接至合成气冷却器（206），底部出口直接与提浓塔（203）连接，解吸塔（202）的侧线出口也通过管路与提浓塔（203）连接；提浓塔（203）的顶部出口直接与合成气冷却器（206）连接，之后与外界大气（ATM）相通，提浓塔（203）的底部出口先连接至浓缩液预压泵（228），然后经过第三正位移功量交换器的低压侧（219B），再经过提浓塔塔底换热器（229）、再生塔塔底冷却器（230）与再生塔（204）的入口相连；再生塔（204）的顶部出口与硫回收工段连接，再生塔（204）的液相出口当中的一个先经过再生塔塔底冷却器（230）与甲醇分离罐（231）相连，甲醇分离罐（231）的出口又经过甲醇预压泵（232）连接至并联的第一正位移功量交换器低压侧（209B）和第二正位移功量交换器低压侧（214B），然后经过 甲醇换热器（233）、浓缩塔塔底换热器（229）连接至甲醇增压泵（234），最后与吸收塔（201）的顶部入口相连接，再生塔（204）的另一个液相出口经过分离塔给料泵（235）和分离塔进料换热器（236）连接至甲醇？水分离塔（205）的入口，再生塔（204）的塔釜蒸汽入口与低压蒸汽（S3）管网相连；甲醇？水分离塔（205）的气相连接至再生塔（204）的入口，底部液相出口与污水处理工段相连接，塔釜再沸器的入口同样与低压蒸汽（S3）管网相连。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：邓建强，张艳丽，张栋博，张早校，冯霄，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：