[发明专利]一种弛放气的处理方法及处理装置

说明书

技术领域

本发明涉及煤化工及石油天然气化工领域，具体涉及一种合成甲醇或合成氨的弛放气的处理方法。

背景技术

甲醇用途广泛，例如在精细化工等领域可以用来制造甲醛、醋酸、氯甲烷、甲氨等多种有机产品，也是农药和医药的重要原料之一。此外，甲醇在深加工后可作为新型清洁燃料，加入汽油中可以制成甲醇汽油。

目前，本领域技术人员公知的制备甲醇一种常用技术是将煤气化后制得原料气体，该原料气体经过一系列净化和压缩过程得到主要物质为H₂+CO+CO₂的气体，然后进行合成反应制成甲醇。在上述过程中会有一定量的尾气排出，即甲醇合成弛放气，其主要成分是甲烷和氢气，还含有少量的一氧化碳、二氧化碳、氮气及其它轻烃气体。本文中，所提到的弛放气均为本领域技术人员熟知的甲醇工艺产生的弛放气。为了将甲醇合成弛放气中的有用气体回收，现有技术中已经公开了多种处理甲醇合成弛放气的方法，其中常用的两种方法是变压吸附方法和膜分离方法。

请参见图1，为现有技术中的变压吸附方法工艺流程图。变压吸附的主要原理是利用气体介质中不同组份在吸附剂上的吸附容量的不同，吸附剂在压力升高时进行选择性吸附气体中的特定组分，在压力降低时脱附得到再生气体。请参见图1，变压吸附依次包括预处理装置、变压吸附装置、精制装置，甲醇合成弛放气首先在预处理装置中经过水洗塔和分离器除去其中所含甲醇，然后进入变压吸附装置，其中的甲烷和二氧化碳等气体被吸附，氢气组分不被吸附。甲醇合成弛放气通过吸附剂床层在吸附塔塔顶得到高浓度氢气，然后再经过精制装置进行处理得到纯净氢气；被吸附的甲烷和二氧化碳等则通过再生过程作为脱附气从吸附塔塔底排出，作为燃料气燃烧掉。该方法虽然具有制备的氢气纯度高、压降小、氢气回收率高的优点，但损失了驰放气中的大部分CO、CO₂等有效气体，而且驰放气中含有的大量甲烷及其它轻烃气体也没有得到充分利用。

请参见图2，为现有技术中的膜分离方法工艺流程图。膜分离的工作原理是利用高分子聚合物(如聚酰亚胺或聚砜)薄膜来选择“过滤”进料气而达到气体分离的目的。当两种或两种以上的气体混合物通过聚合物薄膜时，各气体组分由于在聚合物中具有不同的溶解扩散系数，因此在渗透通过膜壁时具有不同的速率，渗透速率相对较快的气体有H₂O、H₂、He、CO₂，俗称“快气”；渗透速率相对较慢的气体有氮气、CO、甲烷及其它轻烃类气体，俗称“慢气”。这样，气体组分经过膜分离后被分离成低压的渗透气体和高压的非渗透气体。

利用膜分离处理甲醇合成弛放气时，驰放气中的大部分的H₂、CO₂，部分CO等作为低压渗透气在塔底得到，经过氢气压缩机压缩后返回甲醇合成系统；而大部分的CH₄、N₂、Ar及少部分H₂，CO₂和部分CO等作为高压非渗透气经过降压后在厂内作为燃料气燃烧掉，既损失了压力也浪费了烃类。

发明内容

本发明要解决的问题在于提供一种合成弛放气的处理方法，通过该处理方法，既能回收甲醇合成弛放气或者合成氨弛放气中的H2和CO等有效气体，又能充分利用弛放气中的甲烷等轻烃气体。

为了解决以上技术问题，本发明提供一种甲醇合成弛放气的处理方法，依次包括：

第一膜分离工序：将甲醇合成弛放气体流进行第一膜分离得到第一富氢气体流和第一目标气体流，所述甲醇合成弛放气体流包括氢气、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、氮气及其它轻烃；

变换工序；将所述第一目标气体流中的一氧化碳进行变换反应得到第二目标气体流；

脱碳工序：利用溶剂吸收所述第二目标气体流中的二氧化碳得到第三目标气体流；

第二膜分离工序：将所述第三目标气体流进行第二膜分离得到第二富氢气体流和第四目标气体流。

优选的，所述变换工序依次包括：

中温变换工序：将所述第一目标气体流中的一氧化碳在300℃～500℃进行中温变换反应；

低温变换工序：将所述中温变换反应后的气体流降温至180℃～260℃进行低温变换反应得到第二目标气体流。

优选的，所述第一目标气体流在所述变换工序中的工作压力为4.0MPa～10.0MPa。

优选的，所述第一膜分离工序中甲醇合成弛放气体流的工作压力为5.0MPa～27.0MPa。

优选的，所述第二膜分离工序依次包括：