用于脱除有机硫的低温甲醇洗系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种用于脱除有机硫的低温甲醇洗系统，所述系统包括热再生塔、预洗甲醇储槽、预洗闪蒸塔和萃取器；所述热再生塔的下部设置有热再生塔回流槽，所述热再生塔回流槽的底部出口管线通过流量阀组与预洗甲醇储槽的顶部入口连接，所述预洗甲醇储槽的底部出口通过预洗甲醇储槽泵与预洗闪蒸塔的III段的入口连接，所述预洗闪蒸塔的底部连接有萃取器。该系统可有效脱除甲醇中的有机硫，运行安全稳定，具有良好的经济效益和社会效益，适合大范围推广使用。
【专利说明】
用于脱除有机硫的低温甲醇洗系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种甲醇净化系统，具体涉及一种用于脱除有机硫的低温甲醇洗系统。【背景技术】
[0002]低温甲醇洗技术(rectisol)是以甲醇有机溶剂作为吸收剂，利用甲醇在低温条件下对C02、H2S、C0S等酸性气体溶解度较大的物理特性，同时或分段脱除原料气中酸性气体的一种气体净化方法。它以其优越的性能，在化肥工业、石油工业、城市燃气工业等领域的酸性气体脱除中得到了广泛的应用。
[0003]低温甲醇洗技术起源于20世纪50年代林德(Linde)公司和鲁奇(Lurgi)公司的工作研究。鲁奇公司于1954年在南非Sasol公司建成了世界上第一个低温甲醇洗的工业示范装置，以净化加压鲁奇炉制得的煤气;林德公司第一个将低温甲醇洗技术应用于化肥厂净化含硫变换气，由此揭开了低温甲醇洗技术应用的新篇章。
[0004]国内从上世纪70年代末开始对低温甲醇洗技术进行研究，通过三十多年的不断努力，取得一定的成果。20世纪70年代末，兰州设计院研究了甲醇系统气液平衡计算的数学模型;浙江大学和上海化工研究院深入研究了各类气体在低温甲醇中的溶解度及富含C02、H2S 甲醇的物化性质，测定了体系的相平衡常数，从而为工艺计算奠定了基础。大连理工大学于 1983年开始从事低温甲醇洗装置模拟分析优化研究工作，取得了显著的进展，成功研制了 “低温甲醇洗装置模拟系统(RPS，rectisol process simulator)”，还成功开发了两个工艺包，8卩“新疆乌鲁木齐化肥厂低温甲醇洗装置扩产10 %工艺包”和“低温甲醇洗专利技术工艺包”，分别达到国内领先和国际先进水平。
[0005]低温甲醇洗技术是一种典型的物理吸收方法，甲醇吸收C〇2、H2S、COS等酸性气体的气液平衡关系遵循亨利定律;气体压力越大，在溶液中的溶解度就越大，增加酸性气体分压有利于甲醇溶液的吸收。同时，甲醇溶液的溶解度随温度降低而明显升高，随着温度降低， C02、H2S、C0S等酸性组分在甲醇中的溶解度增长很快，而H2、⑶、他等组分变化不大，因此，该方法适合于低温高压条件下操作。
[0006]低温甲醇洗技术在天然气净化过程中具有以下特点:
[0007](1)甲醇溶剂对酸性气体的吸收能力强，气体净化度高，出口净化气中总硫含量可降至小于0.lppm、C〇2可被脱至小于10ppm。
[0008](2)甲醇溶剂对C02、H2S、COS的较高的吸收选择性，但对其它组分的溶解度小，可使气体的脱硫和脱碳可在两个或同一个吸收塔内分段、选择性地进行，而且回收的C02纯度能满足尿素生产的需要，又能从富含H2S尾气中利用克劳斯法直接回收硫磺。
[0009](3)甲醇具有较好的热稳定性和化学稳定性，在吸收过程中甲醇不易起泡，利于装置的稳定运行。
[0010](4)甲醇来源广泛，市场丰富，价格低廉，可以降低生产成本。
[0011](5)在低温条件下，甲醇粘度小，具有良好的传热、传质性能。
[0012](6)甲醇对设备腐蚀性小，不需要特殊防腐材料，节约设备投资。
[0013]近年来，随着天然气和石油资源的日趋紧张，以煤为原料发展煤化工备受重视，煤化工也成为了我国经济发展与能源安全的长远战略。其中煤气化制备合成气是至关重要的工艺，C02、H2S、C0S等酸性气体净化在气化合成装置中占据重要地位，因此低温甲醇洗技术在煤制甲醇、煤制合成氨、煤制天然气等煤化工领域变得更加重要。例如山东能源新矿集团伊犁分公司2 X109m3/a煤制天然气项目、辽宁大唐国际阜新煤制天然气有限责任公司4 X l〇V/a煤制天然气项目、神华鄂尔多斯煤制油分公司1 X 106t/a煤直接液化项目、神华包头煤化工有限公司IX 106t/a煤制甲醇项目等都是采用的低温甲醇洗技术。
[0014]但是，由于低温甲醇洗技术工艺流程较长，甲醇再生过程复杂等原因，在一些煤化工生产过程中，天然气中有机硫会引起净化气硫含量超标，往往会引起后续工段催化剂中毒以及设备腐蚀，从而影响企业的经济效益。
[0015]现有技术是来自变换工段的粗煤气经过四级冷却后进入硫化氢吸收塔预洗段塔盘下部，通过10块塔盘的洗涤脱除粗煤气中水、气态石脑油、HCN、部分有机硫和高沸点碳氢化合物等杂质，该部分有机硫进入预洗闪蒸塔内，通过萃取分离后，有机硫随着副产品石脑油带出系统;离开预洗段后的粗煤气通过上升管进入硫化氢吸收塔脱硫段，经过72块塔盘脱除粗煤气中的H2S及有机硫，有机硫随甲醇溶液依次进入硫化氢浓缩塔、热再生塔，最后有机硫在热再生塔回流槽内通过气相带入硫回收系统。
[0016]现有低温甲醇洗装置有机硫脱除困难，热再生塔n底部精甲醇中硫含量较高，正常运行期间为10?15ppm，开车时甚至高达200?300ppm，而其中95 %以上都是有机硫，完全不能满足工艺设计要求;不仅会造成有机硫对设备管道的腐蚀，严重时还会增加低温甲醇洗系统出口净化气中硫含量，加大下游装置的脱硫系统负荷，引起催化剂硫化中毒。因此， 还需要进一步研究和开发可用于脱除有机硫的低温甲醇洗装置，以缓解或克服现有技术中的上述问题。【实用新型内容】
[0017]因此，本实用新型的目的在于克服现有技术中的上述缺陷，提供了一种可用于脱除有机硫且运行安全稳定的低温甲醇洗系统。
[0018]本实用新型提供了用于脱除有机硫的低温甲醇洗系统，所述系统包括热再生塔、 预洗甲醇储槽、预洗闪蒸塔和萃取器；
[0019]所述热再生塔的下部设置有热再生塔回流槽，所述热再生塔回流槽的底部出口管线通过流量阀组与预洗甲醇储槽的顶部入口连接，所述预洗甲醇储槽的底部出口通过预洗甲醇储槽栗与预洗闪蒸塔的III段的入口连接，所述预洗闪蒸塔的底部连接有萃取器。再生塔回流槽底部的含硫甲醇溶液利用自身压力可以输送至预洗甲醇储槽。前述的预洗闪蒸塔的III段是指预洗闪蒸塔从上向下数第三段腔室，除此之外预洗闪蒸塔还有I段、II段。
[0020]根据本实用新型的低温甲醇洗系统，其中，所述热再生塔回流槽的底部出口管线还与热再生塔回流栗连接，并且所述热再生塔回流栗的出口分别与所述热再生塔的II段的入口和热再生塔回流槽的入口连接。前述的热再生塔的U段是指热再生塔从上向下数第二段腔室，除此之外热再生塔还有I段。
[0021]根据本实用新型的低温甲醇洗系统，其中，所述预洗甲醇储槽栗的出口与第二预洗甲醇储槽的顶部入口连接，所述第二预洗甲醇储槽的底部出口与所述预洗甲醇储槽栗的入口连接。
[0022]根据本实用新型的低温甲醇洗系统，其中，所述萃取器内设置有缓冲室，所述缓冲室与所述预洗闪蒸塔的底部连通。
[0023]根据本实用新型的低温甲醇洗系统，其中，所述流量阀组包括依次序设置的前截止阀、流量计和后截止阀。通过调节流量计前截止阀、后截止阀的开度，用流量计对含硫甲醇溶液进行在线监控并控制管线流量。含硫甲醇溶液的流量控制十分重要，如果通过改造管线流量较大，将会明显影响热再生塔回流槽液位，导致热再生塔回流栗流量迅速下降，严重时将会影响粗煤气主洗系统的稳定性;反之，管线流量太小，不能及时将热再生塔回流槽内积聚的有机硫送到预洗甲醇储槽及第二预洗甲醇储槽，随石脑油带出低温甲醇洗系统， 有可能导致出口净化气中硫超标。
[0024]根据本实用新型的低温甲醇洗系统，其中，所述流量阀组还包括设置在流量阀组旁路管线上的节流阀，所述流量阀组旁路管线的两端分别连接在前截止阀之前和后截止阀之后的管线上。
[0025]根据本实用新型的低温甲醇洗系统，其中，所述预洗甲醇储槽的顶部入口的直径为DN50且连接有变径管，所述热再生塔回流槽的底部出口与所述变径管之间的管线和/或所述流量阀组旁路管线的直径为DN15或DN20。选择这样的管道标准，不仅能满足工艺要求， 又能节约经济成本。
[0026]根据本实用新型的低温甲醇洗系统，其中，所述流量阀组的控制流量范围为0.3? 0.5t/h〇
[0027]根据本实用新型的低温甲醇洗系统，其中，所述热再生塔回流槽的底部出口管线通过S型弯头分别与预洗甲醇储槽的顶部入口和热再生塔回流栗连接。S型弯头有利于将沉淀有机硫更多地送至预洗系统。
[0028]根据本实用新型的低温甲醇洗系统，其中，所述变径管为同心变径管;在所述低温甲醇洗系统正常运行并需要校对或检修所述流量计时，所述节流阀为开启状态，所述前截止阀和后截止阀均为关闭状态，此时所述流量计是可拆卸的。采用这样的结构设置，可以在不影响热再生塔回流槽内有机硫脱除的情况下对流量计进行检修，确保系统安全稳定运行。[〇〇29]通过采用本实用新型的低温甲醇洗系统，可以明显降低装置的脱硫负荷，减少低温甲醇洗系统净化气中的硫含量，取得良好的使用效果。
[0030]具体而言，首先，本实用新型的低温甲醇洗系统可以将有机硫带入预洗闪蒸系统并随后通过萃取随石脑油带出系统，防止有机硫通过热再生塔再次带入二氧化碳吸收塔； 降低了精甲醇中的硫含量，从而减小低温甲醇洗系统出口净化气中硫含量，降低下游甲烷化、甲醇合成等装置的脱硫系统负荷，避免催化剂硫化中毒。
[0031]其次，本系统通过脱除有机硫，避免了有机硫对设备管道的腐蚀，同时又降低了对下游装置稳定运行的影响，从而降低了设备检维修成本和增加其使用寿命，提高下游装置的生产效率，提高了装置的产品收率;并且减小了装置跑、冒、滴、漏时携带有机硫甲醇对环境的污染，降低了排气筒内硫含量，从而降低排放气对环境的污染。因此，本实用新型的低温甲醇洗系统带来了良好的经济效益和社会效益。
[0032]第三，本系统可以对管线流量进行在线监控，防止影响热再生塔和预洗闪蒸系统的安全、稳定运行，并且可利用旁路管线上节流阀进行流量控制，在校对或检修流量计时不影响有机硫的脱除。
[0033]此外，本实用新型的低温甲醇洗系统的可推广性强，可以在天然气或煤制天然气行业中的各种低温甲醇洗工艺装置的基础上进行改造，有利于后续进行宣传推广。【附图说明】
[0034]以下，结合附图来详细说明本实用新型的实施方案，其中:
[0035]图1示出了本实用新型的低温甲醇洗系统的连接示意图；
[0036]图2示出了图1中热再生塔回流槽的底部出口管线通过S型弯头分别与预洗甲醇储槽和热再生塔回流栗连接的示意图；
[0037]图3示出了图1中流量阀组的放大示意图；
[0038]图4示出了图1中预洗甲醇储槽的顶部入口的变径管及附近管线的放大示意图。 [〇〇39] 附图标记说明:
[0040]1、热再生塔;2、预洗甲醇储槽;3、预洗闪蒸塔;4、萃取器;5、热再生塔回流槽;6、流量阀组;7、预洗甲醇储槽栗;8、热再生塔回流栗;9、第二预洗甲醇储槽；10、缓冲室；11、S型弯头；12、前截止阀；13、流量计；14、后截止阀；15、节流阀；16、变径管。其中，热再生塔中标有“II”段，指热再生塔从上向下数第二段腔室;预洗闪蒸塔中标有“III”段，指预洗闪蒸塔从上向下数第三段腔室。【具体实施方式】
[0041]下面通过具体的实施例进一步说明本实用新型，但是，应当理解为，这些实施例仅仅是用于更详细具体地说明之用，而不应理解为用于以任何形式限制本实用新型。
[0042]图1示出了本实用新型的低温甲醇洗系统的连接示意图。该低温甲醇洗系统包括热再生塔1、预洗甲醇储槽2、预洗闪蒸塔3和萃取器4。所述热再生塔1的下部设置有热再生塔回流槽5,所述热再生塔回流槽5的底部出口管线通过流量阀组6与预洗甲醇储槽2的顶部入口连接，所述预洗甲醇储槽2的底部出口通过预洗甲醇储槽栗7与预洗闪蒸塔3的III段的入口连接，所述预洗闪蒸塔3的底部连接有萃取器4。
[0043]所述热再生塔回流槽5的底部出口管线还与热再生塔回流栗8连接，并且所述热再生塔回流栗8的出口分别与所述热再生塔1的II段的入口和热再生塔回流槽5的入口连接。
[0044]所述预洗甲醇储槽栗7的出口与第二预洗甲醇储槽9的顶部入口连接，所述第二预洗甲醇储槽9的底部出口与所述预洗甲醇储槽栗7的入口连接。
[0045]所述萃取器4内设置有缓冲室10,所述缓冲室10与所述预洗闪蒸塔3的底部连通。
[0046]基于上述系统结构，来自热再生塔回流槽5底部的含硫甲醇溶液分成两股，一股经热再生塔回流栗8分别进入热再生塔1的n段进行闪蒸以及作为热再生塔回流槽5的回流液;另一股经热再生塔回流槽5底部出口管线进入预洗甲醇储槽2的顶部入口，流量由管线上的流量阀组6控制并进行在线监控;进入到预洗甲醇储槽2的含硫甲醇溶液经预洗甲醇储槽栗7送至预洗闪蒸塔3的m段后，再进入预洗闪蒸塔3底部的萃取器4的缓冲室10内，通过萃取有机硫随石脑油带出系统。
[0047]图2示出了图1中热再生塔回流槽的底部出口管线通过S型弯头分别与预洗甲醇储槽和热再生塔回流栗连接的示意图。其中，热再生塔回流槽5的底部出口管线通过S型弯头 11分别与预洗甲醇储槽2的顶部入口和热再生塔回流栗8连接，由热再生塔回流栗8将一部分含硫甲醇回流至热再生塔1的II段进行闪蒸或回流至热再生塔回流槽5。优选地，热再生塔回流栗8的入口管线和通向预洗甲醇储槽2的管线均连接在S型弯头的后方下部，这样更加利于将更多沉积的有机硫输送至预洗闪蒸塔3,随石脑油带出系统。
[0048]对于现有的低温甲醇洗系统而言，热再生塔内的甲醇即使通过热再生塔n段的闪蒸，精甲醇中硫含量还是很高，低温甲醇洗系统开车时能高达200?300ppm，正常运行时也有10?15ppm;并且这里的硫含量95%以上都是有机硫。通过采用本实用新型的低温甲醇洗系统，将会使精甲醇中硫含量降到lppm以下。
[0049]图3示出了图1中流量阀组的放大示意图。所述流量阀组6包括依次序设置的前截止阀12、流量计13和后截止阀14。所述流量阀组6还包括设置在流量阀组旁路管线上的节流阀15,所述流量阀组旁路管线的两端分别连接在前截止阀12之前和后截止阀14之后的管线上。流量阀组旁路管线的直径为DN15或DN20。通过调节流量计的前截止阀12、后截止阀14的开度，用流量计13对含硫甲醇溶液进行在线监控。所述流量阀组6的控制流量范围为0.3? 0.5t/h。此外，所述低温甲醇洗系统正常运行并需要校对或检修所述流量计时，所述节流阀 15为开启状态并且所述前截止阀12和后截止阀14均为关闭状态，此时所述流量计13是可拆卸的。如此不影响热再生塔回流槽内有机硫的持续脱除。
[0050]图4示出了图1中预洗甲醇储槽的顶部入口的变径管及附近管线的放大示意图。所述预洗甲醇储槽2的顶部入口的直径为DN50且连接有变径管16,所述热再生塔回流槽5的底部出口与所述变径管16之间的管线和/或所述流量阀组旁路管线的直径为DN15或DN20。该变径管16为同心变径管。通过使用变径管，便于将不同直径的管线相互连接，既能保证管线内含硫甲醇溶液的平稳流动，又避免了法兰连接处的液体泄露问题，可以实现装置的安全、 稳定运行。[〇〇51]尽管本实用新型已进行了一定程度的描述，明显地，在不脱离本实用新型的精神和范围的条件下，可进行各个条件的适当变化。可以理解，本实用新型不限于所述实施方案，而归于权利要求的范围，其包括所述每个因素的等同替换。
【主权项】
1.用于脱除有机硫的低温甲醇洗系统，其特征在于，所述系统包括热再生塔、预洗甲醇储槽、预洗闪蒸塔和萃取器； 所述热再生塔的下部设置有热再生塔回流槽，所述热再生塔回流槽的底部出口管线通过流量阀组与预洗甲醇储槽的顶部入口连接，所述预洗甲醇储槽的底部出口通过预洗甲醇储槽栗与预洗闪蒸塔的III段的入口连接，所述预洗闪蒸塔的底部连接有萃取器;所述预洗闪蒸塔的111段为预洗闪蒸塔从上向下数第三段腔室。2.根据权利要求1所述的低温甲醇洗系统，其特征在于，所述热再生塔回流槽的底部出口管线还与热再生塔回流栗连接，并且所述热再生塔回流栗的出口分别与所述热再生塔的II段的入口和热再生塔回流槽的入口连接;所述热再生塔的II段为热再生塔从上向下数第二段腔室。3.根据权利要求2所述的低温甲醇洗系统，其特征在于，所述预洗甲醇储槽栗的出口与第二预洗甲醇储槽的顶部入口连接，所述第二预洗甲醇储槽的底部出口与所述预洗甲醇储槽栗的入口连接。4.根据权利要求3所述的低温甲醇洗系统，其特征在于，所述萃取器内设置有缓冲室，所述缓冲室与所述预洗闪蒸塔的底部连通。5.根据权利要求4所述的低温甲醇洗系统，其特征在于，所述流量阀组包括依次序设置的前截止阀、流量计和后截止阀。6.根据权利要求5所述的低温甲醇洗系统，其特征在于，所述流量阀组还包括设置在流量阀组旁路管线上的节流阀，所述流量阀组旁路管线的两端分别连接在前截止阀之前和后截止阀之后的管线上。7.根据权利要求6所述的低温甲醇洗系统，其特征在于，所述预洗甲醇储槽的顶部入口的直径为DN50且连接有变径管，所述热再生塔回流槽的底部出口与所述变径管之间的管线和/或所述流量阀组旁路管线的直径为DNl 5或DN20。8.根据权利要求1至7中任一项所述的低温甲醇洗系统，其特征在于，所述流量阀组的控制流量范围为0.3?0.5 t/ho9.根据权利要求1至7中任一项所述的低温甲醇洗系统，其特征在于，所述热再生塔回流槽的底部出口管线通过S型弯头分别与预洗甲醇储槽的顶部入口和热再生塔回流栗连接。10.根据权利要求7所述的低温甲醇洗系统，其特征在于，所述变径管为同心变径管;在所述低温甲醇洗系统正常运行并需要校对或检修所述流量计时，所述节流阀为开启状态并且所述前截止阀和后截止阀均为关闭状态，此时所述流量计是可拆卸的。
【文档编号】B01D53/18GK205570044SQ201620211044
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2016年3月16日
【发明人】何树军, 于金贵, 邱胜利, 杨言江, 仇登可, 王季秋
【申请人】辽宁大唐国际阜新煤制天然气有限责任公司