[发明专利]一种采用两步法脱除煤气中硫及二氧化碳的净化工艺

说明书

技术领域

本发明属于一种煤气净化的工艺，具体说涉及一种脱除煤气中硫及二氧化碳的净化工艺。

背景技术

在一些以高硫煤为原料的气化工艺所生产的粗煤气，气体的压力较低但硫含量非常高，这种工况对煤气压缩机的选型和操作将带来非常不利的影响，因此要求先进行粗煤气脱硫，然后再经过压缩接着进行变换、精脱硫、脱碳等工序。粗煤气脱硫若采取一般的液相湿式氧化法如改良ADA、栲胶法等也能够满足脱硫净化要求，但由于这些脱硫方法的最大缺陷是溶液硫容低，因此对于硫含量高且处理气量大的工况，存在需要的溶液循环量大、脱硫塔台数多、直径大、硫回收熔硫釜台数多、占地大、操作强度大，能耗高等弊端。而且粗煤气脱硫和后面的精脱硫、脱碳等工艺采用的是不同的工艺技术，使整个装置流程复杂，操作管理不便，投资增加。而采用本发明净化技术则可做到在同一装置内实现低压煤气脱硫、高压煤气脱硫、二氧化碳脱除等酸性气脱除目的，使得工艺流程简化、操作方便、节约投资、降低能耗。

发明内容

本发明的目的是提供一种能耗低，操作强度小，流程简单的用两步法脱除煤气中硫及二氧化碳的净化方法。

低压高硫的粗煤气首先采用甲醇为净化溶液，第一步在较低压力下进行粗脱硫，将硫化物从5-20g/Nm³脱除至500-1000mg/Nm³，可以满足压缩机以及变换装置的要求，第二步是处理加压或变换后的气体，将气体中总硫脱除至小于0.1ppm，二氧化碳脱除至最低10ppm或工艺所要求的含量指标。

这是因为在高硫粗煤气中，高的硫含量对煤气压缩机选型和操作将带来非常不利的影响，因此需要对粗煤气进行粗脱硫，以满足压缩机及变换工艺对硫含量的要求，之后再进行二次脱硫及脱碳，在同一装置中同时选择性的将气体中硫化物，CO₂等杂质脱除干净，在低温甲醇洗总的溶液循环量增加不太多的情况下满足了净化需要，并且对富液再生系统统一共用，从而使整个净化的流程简单，脱硫塔等设备台数相对较少，能耗低，操作强度小。

本发明的工艺流程包括如下步骤：以下叙述中，压力均为表压；气体组成中百分含量均为体积百分比。

(1)低压高硫煤气粗脱硫

压力0.5-2.0Mpa的低压高硫粗煤气首先通过粗煤气换热器中与冷的一次脱硫气换热而被冷却，为了防止在进一步的降温过程中到冰点以下会使气体中的水汽结冰堵塞设备管道，低压高硫粗煤气在进入粗煤气换热器之前喷入少量甲醇来降低煤气冰点，之后低压高硫粗煤气再通过粗煤气冷剂冷却器，依靠制冷剂蒸发提供冷量将其温度降低至-20℃以下，然后从底部进入低压粗煤气脱硫塔进行粗脱硫，粗脱硫用的甲醇溶液分为两路，一路甲醇溶液来自二氧化碳闪蒸塔的不含硫的再生半贫冷甲醇溶液，送到粗脱硫塔顶部进行喷淋，以保证出塔气体的净化指标；另外的一路甲醇溶液为来自硫化氢闪蒸塔的含有少量硫化物的再生半贫液(备注：半贫液指溶液中二氧化碳未被完全解析再生的溶液，下同)，用泵增压后从粗脱硫塔中部进入，气体中的大部分H₂S在两路甲醇溶液洗涤下被脱除；

这一过程中，CO₂组分基本不被吸收，这点很重要，否则由于溶解的热效应会使溶液温升过大，影响对硫化物的吸收，做到这一点是因为进入塔内的甲醇溶液是已经溶解了部分二氧化碳而处于饱和状态的；

从低压粗煤气脱硫塔顶部出来的一次脱硫气经过粗煤气换热器后压缩和一氧化碳变换处理，得到高压粗煤气；从低压粗煤气脱硫塔底部引出来的饱和了硫化物的甲醇溶液被送到二次吸收塔进行再生处理；

本步骤主要操作条件：

粗脱硫塔操作温度：-20～-60℃

粗脱硫后的一次脱硫气中硫化物500～1000ppm

(2)高压煤气脱硫

高压粗煤气进入高压煤气热交换器与来自二氧化碳吸收塔的净化气、来自二氧化碳闪蒸塔的排放废气和CO₂产品气体进行换热，高压粗煤气被冷却，而净化气、排放气和CO₂产品气被复热，回收了冷量，为了防止高压粗煤气在进一步的降温过程中到冰点以下会使气体中的水汽结冰堵塞设备管道，在进入换热器之前的高压粗煤气中喷入少量饱和了CO₂的甲醇溶液来降低煤气冰点；