[发明专利]一种压力能和冷能高效回收利用的低温甲醇洗工艺

说明书

本发明属于能源化工技术领域，公开了一种压力能和冷能高效回收利用的低温甲醇洗工艺。所述工艺将中压闪蒸塔侧线抽出甲醇富液和底部甲醇富液经节流降压后进CO₂再生塔，调整为先进新增的液力透平膨胀做功降温降压，再进新增的低温循环工质换热器回收低温冷能，然后进CO₂再生塔；并将热再生塔最贫甲醇与CO₂再生塔底甲醇富液换冷调整为最贫甲醇先进新增的预冷器降温，经甲醇循环冷却器换热后的CO₂再生塔底甲醇富液先进新增的低温循环工质换热器回收低温冷能，然后最贫甲醇与甲醇富液再通过富/贫甲醇换热器换冷。本发明工艺可显著回收功和冷量，具有显著的经济效益。

技术领域

本发明属于能源化工技术领域，具体涉及一种压力能和冷能高效回收利用的低温甲醇洗工艺。

背景技术

低温甲醇洗是上世纪50年代由德国林德公司和鲁奇公司开发的一种气体净化工艺。它以低温甲醇做吸收溶剂，脱除原料气中的酸性组分，因而广泛应用于合成氨、天然气脱硫和城市煤气净化等行业。在合成氨工业中，来自(煤)制气单元的粗煤气先经变换单元的一氧化碳变换反应最大限度的将CO转化为CO₂以生产富含H₂的变换气(其中CO摩尔浓度≯0.4％)，然后变换气进低温甲醇洗，利用低温甲醇对酸性组分溶解能强的特点，脱除其中的CO₂和H₂S等酸性杂质(使CO₂浓度≯20ppm，H₂S浓度≯0.1ppm；脱除的CO₂或送尿素单元生产尿素或被排放或回收生产干冰等，富含H₂S的酸性气则送制硫工段生产硫磺或硫酸)，然后进甲烷化或液氮洗单元，在脱除残存的CO和CO₂后(其碳氧化物总含量≯10ppm)去氨合成单元生产液氨。

低温甲醇洗的主要设备是H₂S吸收塔、CO₂吸收塔、CO₂再生塔、热再生塔、甲醇-水分离塔和中压闪蒸塔。其中，吸收塔为加强吸附效果采用低温高压操作，再生塔由于需在沸腾状态将酸性气体从富液中解吸出来，故采用低压操作，因此甲醇溶剂在从贫液到富液，又从富液到贫液的循环过程中存在减压的现象，如出自中压闪蒸塔侧线和底部分别富含CO₂和CO₂/H₂S的甲醇就减压进入CO₂再生塔，造成压力能损失。以某45万吨/年合成氨装置低温甲醇洗单元为例，中压闪蒸塔分别从侧线和底部抽出甲醇富液108t/h和206t/h，它们均从1.42MPag减压到0.09MPag，压差损失达1.33MPa。如能回收这两股流体的压力能或发电或驱动热再生塔最贫甲醇泵等动力设备，则不但可以增收电能(或节省电耗)，还可以因此产生低温冷量，或用于本单元或外输到其他工段(如合成氨和空分)，以减少装置的压缩制冷蒸汽消耗。另外，低温甲醇洗单元换冷流程的现有配置是：出自CO₂再生塔下部再吸收段底部富含H₂S的甲醇富液二次(以上述45万吨/年合成氨装置低温甲醇洗工段为例，其流量421t/h、约-25.8℃)直接跟出自热再生塔的最贫甲醇(415t/h、约100℃)换冷，将最贫甲醇冷却到-7.3℃送CO₂吸收塔，自身升温到77.4℃进热再生塔，这是典型的高冷低用。如果能用循环热水或循环水或空气预冷100℃的最贫甲醇，则可置换出等量约-13.1℃～-25.8℃的冷量约5279kw，或自用降低本装置的制冷负荷或转移给邻近的冷阱。

发明内容

针对以上现有技术能量损失的缺陷，本发明的目的在于提供一种压力能和冷能高效回收利用的低温甲醇洗工艺。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种压力能和冷能高效回收利用的低温甲醇洗工艺，包括如下处理步骤：