[发明专利]一种CO2全捕集和H2S富集工艺

摘要

本发明公开了一种CO2全捕集和H2S富集工艺，本发明将低温甲醇洗工艺和酸性气提浓工艺有效组合在一起，取消了氮气气提系统和H2S富集塔，工艺运行过程中无氮气消耗，降低了工艺的运行成本；充分利用低温甲醇洗工艺中的低压CO2成品气对酸性气进行降温，提高了MDEA溶液的溶解度，减少了至少5%的MDEA溶液循环量，降低了能耗；该工艺不设置尾气洗涤及放空系统，运行过程中无尾气产生，并能将粗合成气中99.5%以上的CO2气体回收变成高浓度CO2成品气，达到CO2气体的全捕集，产生富H2S酸性气中H2S气体体积浓度大于70%，达到H2S气体的充分富集。

主权项

一种CO2全捕集和H2S富集工艺，其特征在于包括低温甲醇洗工艺和酸性气提浓工艺；其中，所述低温甲醇洗工艺包括下述步骤：1）粗合成气在入口换热器m（15）中与中低压CO2成品气换热冷却，再经粗合成气分离器（1）分离出冷凝水，在冷却器（16）中与净化气、低压CO2成品气换热冷却至‑12～‑23℃，然后送至吸收塔（2）的塔底，在吸收塔（2）内被来自热再生塔（28）经冷却后的贫甲醇洗涤，粗合成气中的全部H2S和大量CO2在吸收塔（2）内被甲醇溶液溶解吸收后，吸收塔（2）上塔集液槽得到富CO2甲醇，吸收塔（2）塔釜得到富H2S甲醇；2）吸收塔（2）中部的甲醇被抽出，在冷却器（37）、循环甲醇换热器（24）中进行换热冷却；上述富CO2甲醇和富H2S甲醇经过换热器t（17）进行换热冷却，再分别经过换热器a（18）和换热器b（19）进一步冷却，然后分别送往中压闪蒸塔（3）的上塔和下塔进行闪蒸，闪蒸压力为11～21barg；中压闪蒸塔（3）得到的闪蒸气含有大量的H2、CO有效气，经循环气压缩机（46）加压至略高于粗合成气压力，再经循环水冷却器（47）冷却后汇入粗合成气中；然后将富CO2甲醇送往1#CO2闪蒸塔（4）的上段和中段顶部进行闪蒸，闪蒸压力为2～5barg，将富H2S甲醇送往1#CO2闪蒸塔（4）的中段下部进行闪蒸，闪蒸出来的含硫CO2气体被来自1#CO2闪蒸塔（4）上部不含硫的富甲醇洗涤至完全脱除H2S，1#CO2闪蒸塔（4）顶部得到的CO2气体经换热升温后作为中低压CO2成品气送至界外；3）1#CO2闪蒸塔（4）上段闪蒸出部分CO2后的富CO2甲醇被送至2#CO2闪蒸塔（5）上段顶部进一步闪蒸，闪蒸压力为0.3～1barg，1#CO2闪蒸塔（4）的中段底部的富甲醇被送往2#CO2闪蒸塔（5）上段下部进行闪蒸，闪蒸出来的含硫CO2气体被来自2#CO2闪蒸塔（5）顶部的不含H2S的富甲醇洗涤至完全脱除H2S，2#CO2闪蒸塔（5）顶部得到的低压CO2成品气经冷却器（16）换热升温至4～6℃后作为酸性气提浓装置的冷源；4）2#CO2闪蒸塔（5）上段底部的富甲醇送往1#CO2闪蒸罐（6）进行负压闪蒸，闪蒸压力为‑0.4～‑0.05barg，闪蒸出的气体被抽负压系统吸走，1#CO2闪蒸罐（6）内的液相经泵（22）加压后作为冷源先在换热器c（23）与温度较高的贫甲醇换热，然后在换热器d（24）与吸收塔（2）中段抽出的富甲醇进行换热，升温至‑27～‑38℃，然后将升温后的1#CO2闪蒸罐（6）内的液相送入2#CO2闪蒸罐（7）进行闪蒸，闪蒸压力为2～5barg，2#CO2闪蒸罐（7）内闪蒸出的气相送往1#CO2闪蒸塔（4），2#CO2闪蒸罐（7）内的液相经泵（20）加压后在换热器e（21）中与贫甲醇换热升温后送至1#CO2闪蒸塔 （4）下段闪蒸，然后将1#CO2闪蒸塔（4）下段的液相送往2#CO2闪蒸塔（5）下段闪蒸，2#CO2闪蒸塔（5）下段底部的富甲醇送往3#CO2闪蒸罐（8）进行负压闪蒸，闪蒸压力为‑0.4～‑0.05barg，3#CO2闪蒸罐（8）闪蒸出的CO2气体被抽负压系统吸走，3#CO2闪蒸罐（8）内的液相经泵（25）加压后在换热器f（26）中与贫甲醇换热至15～30℃后进入4#CO2闪蒸罐（9）进行闪蒸，闪蒸压力为1～2barg，4#CO2闪蒸罐（9）闪蒸出的气相送往2#CO2闪蒸塔（5），4#CO2闪蒸罐（9）内的液相送往5#CO2闪蒸罐（10）进行闪蒸，闪蒸压力为‑0.4～‑0.05barg，5#CO2闪蒸罐（10）闪蒸出的CO2气体被抽负压系统吸走，5#CO2闪蒸罐（10）内的液相经泵（48）加压后在换热器g（27）中与贫甲醇换热后送往热再生塔（28）；5）富甲醇最终由热再生系统（28）彻底脱除H2S、H2O及剩余CO2后变成干净的贫甲醇，热再生塔（28）塔釜的贫甲醇大部分经过换热器g（27）换热冷却后送往甲醇储存罐（29），贫甲醇与新投加的富甲醇经过泵（30）加压，然后经过换热器f（26）、换热器e（21）和换热器c（23）换热冷却后送往吸收塔（2）作为吸收用甲醇；热再生塔（28）塔顶气体经循环水冷却器（31）冷却至40℃后进入回流罐（32），热再生塔（28）中的液相经泵（33）加压后回到热再生塔（28）顶部作为回流液，热再生塔（28）中的气相送往酸性气提浓工艺进行处理；6）被抽负压系统吸走的闪蒸气先进入抽负压入口分离器（34）汇集，再进入闪蒸气抽负压压缩机（35）经升压至0.4～1barg后在换热器h（36）中与来自1#CO2闪蒸塔（4）顶部的中低压CO2成品气换热，然后送往2#CO2闪蒸塔（5）进行脱硫；低温甲醇洗热再生塔（28）塔顶的热酸性气经冷凝分离出甲醇冷凝液后直接送往酸性气提浓装置进行处理，所述酸性气提浓工艺包括下述步骤：1）酸性气与来自低温甲醇洗工艺的低压CO2成品气在换热器i（38）中换热降温后进入酸性气水洗塔（11），通过锅炉给水（BFW）洗涤将酸性气中的甲醇脱除，来自热再生塔（28）底部的含水甲醇经过泵（49）加压后与酸性气水洗塔（11）底部的含甲醇废水在换热器j（39）换热，然后送往低温甲醇洗工艺的甲醇/水分离塔（12）进行处理，回收甲醇；2）经洗涤后的酸性气进入酸性气脱硫塔（13），酸性气脱硫塔（13）采用浓度为25～50%wt的MDEA溶液作为吸收溶剂洗涤脱除酸性气中的H2S，MDEA溶液进入酸性气脱硫塔（13）前在换热器k（40）与来自低温甲醇洗工艺的低压CO2成品气换热冷却至25～35℃，酸性气脱硫塔（13）塔顶得到的CO2气体混入低压CO2成品气中；3）吸收了H2S气体的MDEA富液在换热器n（41）中与再生后的MDEA溶液换热后进入MDEA再生塔（14），采用蒸汽加热的方法将MDEA富液的H2S及少量的CO2驱赶出来，塔底干净的MDEA溶液经泵（42）加压后送往酸性气脱硫塔（13），MDEA 再生塔（14）塔顶的气体经水冷器（43）冷却至40℃后进入酸性气分离罐（44），分离罐（44）中的液相经泵（45）加压后送往MDEA再生塔（14）顶部，分离罐（44）中的气相即为富H2S酸性气体，送往下游装置。