乙醇装置尾气中氢气与一氧化碳的回收及净化工艺及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种乙醇装置尾气中氢气与一氧化碳的回收及净化工艺及装置，所述工艺包括：富氢气体经压力调节后，利用预降温后的乙醇或预降温后的富乙醇液作为吸收剂吸收其中所含大分子杂质，得到净化后的富氢气体及富乙醇溶液或者富富乙醇溶液；富一氧化碳气体经压力调节后，利用预降温后的乙醇或预降温后的富乙醇液作为吸收剂吸收其中所含大分子杂质，得到净化后的富一氧化碳气体及富乙醇溶液或者富富乙醇溶液；或者，所述工艺包括：富氢气体和富一氧化碳气体混合物经压力调节后，利用预降温后的乙醇或预降温后的富乙醇液作为吸收剂吸收其中所含大分子杂质，得到净化后的富氢气体和富一氧化碳气体混合物及富乙醇溶液或者富富乙醇溶液。

Recovery and purification of hydrogen and carbon monoxide from tail gas of ethanol plant

【技术实现步骤摘要】
乙醇装置尾气中氢气与一氧化碳的回收及净化工艺及装置
本专利技术涉及一种乙醇装置尾气中氢气与一氧化碳的回收及净化工艺及装置，属于天然气化工、煤化工及石油化工

技术介绍
常规的乙醇装置尾气，不论是富氢尾气还是富一氧化碳尾气，均含有较多的大分子杂质，如甲醇、乙醇、二甲醚、乙酸甲酯、乙酸乙酯等，这些大分子杂质需要脱出后才可回收上述富氢气和富一氧化碳气。乙醇装置中主要大分子杂质沸点和冰点如下表1所示。表1乙醇装置尾气中主要大分子杂质沸点和冰点表组分化学式分子量沸点/℃冰点/℃甲醇CH4O3264.7-97乙醇C2H6O4678-114二甲醚C2H6O46-23-138.5乙酸甲脂C3H6O27457.8-98.7乙酸乙酯C4H8O28877-84目前回收及净化乙醇装置尾气的方法主要有：冷凝法和变温吸附法。其中冷凝法利用杂质组分的沸点较高，通过逐级冷却降温后，将大分子杂质冷凝后分离出气相和液相，其中气相为净化后的富氢气或富一氧化碳气或富氢和一氧化碳的混合物。而变温吸附利用分子与吸附剂之间相互作用力的强弱来进行组分的分离，为物理吸附现象，未被吸附的组分自吸附器排出后作为富氢或富一氧化碳或富氢和一氧化碳混合物产品送出，而被吸附的介质则需要进行加热解吸，再生所需要的热量由外部热源供应，解吸后可排放至火炬或者燃料气管网。无论采用“冷凝法”还是“变温吸附法”这两种形式的乙醇尾气回收及净化工艺均有一定的局限性。首先，冷凝法需要将整个乙醇装置尾气降温到非常低的温度，才能将沸点较高的大分子杂质如甲醇、乙醇、二甲醚、乙酸甲酯、乙酸乙酯等脱出，并且冷凝法对二甲醚的分离效果不佳，即使将乙醇装置富一氧化碳尾气降温至-50℃，气相中仍然含有1.144v％的二甲醚，如果不进行其它处理，而直接将其送至下游合成装置，对下游用气装置(如甲醇合成装置)可能产生催化剂积碳现象等工艺问题。其次，传统的变压吸附法无法实现常温降压解析乙醇装置尾气中的大分子杂质，必须采用变温吸附，变温吸附通常处理几十至几百ppmv的杂质含量较为合理，但当大分子杂质含量过高时，不但吸附剂的填充量大大增加，同时再生加温解吸过程的能耗也大大提高。上述净化方法都显得过于庞大，不太具有经济性。基于以上因素，提供一种新型的乙醇装置尾气回收及净化工艺及装置已经成为本领域亟需解决的技术问题。
技术实现思路
为了解决上述的缺点和不足，本专利技术的一个目的在于提供一种乙醇装置尾气中氢气与一氧化碳的回收及净化工艺。本专利技术的另一个目的还在于提供一种乙醇装置尾气中氢气与一氧化碳的回收及净化装置。为了实现以上目的，一方面，本专利技术提供了一种乙醇装置尾气中氢气与一氧化碳的回收及净化工艺，其中，当所述乙醇装置尾气为富氢气体、富一氧化碳气体并分别对富氢气体、富一氧化碳气体进行回收及净化时，所述工艺包括：所述富氢气体经压力调节后，利用预降温后的乙醇或预降温后的富乙醇液作为吸收剂吸收其中所含大分子杂质，得到净化后的富氢气体及富乙醇溶液或者富富乙醇溶液；所述富一氧化碳气体经压力调节后，利用预降温后的乙醇或预降温后的富乙醇液作为吸收剂吸收其中所含大分子杂质，得到净化后的富一氧化碳气体及富乙醇溶液或者富富乙醇溶液；当所述乙醇装置尾气为富氢气体、富一氧化碳气体并对富氢气体和富一氧化碳气体混合物进行回收及净化时，所述工艺包括：所述富氢气体和富一氧化碳气体混合物经压力调节后，利用预降温后的乙醇或预降温后的富乙醇液作为吸收剂吸收其中所含大分子杂质，得到净化后的富氢气体和富一氧化碳气体混合物及富乙醇溶液或者富富乙醇溶液。在以上所述的工艺中，通常情况下，乙醇装置所排出的尾气温度通常小于50℃(如常温)，但压力较高，可高达5.0MPaG，因此在对所述尾气进行回收及净化前需要对其进行压力调节，但本申请对压力调节至何种程度不做具体要求，本领域技术人员可以根据现场实际需要合理确定压力调节程度；通常情况下，该工艺待处理的乙醇装置所排出的尾气及处理后所得气体的压力均不高于5.0MPaG，并且该工艺处理前后，气体的压降很小，所得气体可经复热至常温后直接送至下游。优选地，以上所述工艺还包括对所述净化后的富氢气体进行变压吸附，以获得高纯氢气。优选地，以上所述工艺还包括对所述净化后的富一氧化碳气体进行膜分离，以获得高纯一氧化碳。优选地，以上所述工艺还包括对所述富氢气体和富一氧化碳气体混合物与净化后的富氢气体和富一氧化碳气体混合物进行冷热交换。优选地，以上所述工艺还包括对富氢气体与净化后的富氢气体和/或净化后的富一氧化碳气体进行冷热交换；对富一氧化碳气体与净化后的富一氧化碳气体和/或净化后的富氢气体进行冷热交换。在以上所述的工艺中，所述预降温需要根据大分子杂质组分中冰点最高的组分的冰点温度进行适当调整，吸收剂预降温后的温度不能低于冰点最高组分的冰点温度；优选地，所述预降温为将所述吸收剂的温度由室温降至0到-80℃，更优选为将所述吸收剂的温度由室温降至-30℃。其中，所述预降温可以利用冰机、丙烯制冷等循环工艺实现。在以上所述的工艺中，作为吸收剂使用的富乙醇液例如可以为乙醇装置所产富乙醇液以及乙醇和甲醇的混合物，其均为主要组分为乙醇的混合物，且需要保证其中杂质不会引起大分子杂质分压提高。其中，当所用吸收剂为乙醇时，吸收后所得产物对应为富乙醇溶液；当吸收剂为富乙醇溶液时，吸收后所得产物对应为富富乙醇溶液。在以上所述的工艺中，优选地，吸收过程的操作压力为3.0-8.0MPaG。例如在本专利技术一具体实施方式中，吸收过程的操作压力为3.7MPaG。本申请在3.7MPaG压力下操作，经回收及净化的乙醇装置尾气可直接不经增压就可以送往下游甲醇合成装置作为原料气使用。优选地，以上所述工艺还包括：将吸收大分子杂质后所得到的富乙醇溶液或者富富乙醇溶液经复热后进行大分子杂质分离，再将分离后所得到的贫乙醇液或贫富乙醇液循环用作吸收剂。在本专利技术具体实施方式中，该操作可以按照以下具体步骤进行：将由吸收塔塔底排出的吸收大分子杂质后所得到的富乙醇溶液或者富富乙醇溶液经复热后返回乙醇装置进行乙醇分离，之后将其它大分子组分分离(可采用本领域常规方法进行分离)开来，再生后的贫乙醇液或贫富乙醇液则经泵增压后循环用作吸收剂。在以上所述的工艺中，优选地，所述吸收过程于吸收塔中进行；更优选地，所述吸收塔包括填料塔或板式塔。本专利技术所提供的该工艺为应用于乙醇装置尾气中氢气与一氧化碳的回收及净化工艺，通过该工艺乙醇工厂可实现乙醇装置富H2和富CO尾气的回收和净化。该工艺亦可应用于现有采用乙醇制取烯烃本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种乙醇装置尾气中氢气与一氧化碳的回收及净化工艺，其特征在于，当所述乙醇装置尾气为富氢气体、富一氧化碳气体并分别对富氢气体、富一氧化碳气体进行回收及净化时，所述工艺包括：/n所述富氢气体经压力调节后，利用预降温后的乙醇或预降温后的富乙醇液作为吸收剂吸收其中所含大分子杂质，得到净化后的富氢气体及富乙醇溶液或者富富乙醇溶液；/n所述富一氧化碳气体经压力调节后，利用预降温后的乙醇或预降温后的富乙醇液作为吸收剂吸收其中所含大分子杂质，得到净化后的富一氧化碳气体及富乙醇溶液或者富富乙醇溶液；/n当所述乙醇装置尾气为富氢气体、富一氧化碳气体并对富氢气体和富一氧化碳气体混合物进行回收及净化时，所述工艺包括：/n所述富氢气体和富一氧化碳气体混合物经压力调节后，利用预降温后的乙醇或预降温后的富乙醇液作为吸收剂吸收其中所含大分子杂质，得到净化后的富氢气体和富一氧化碳气体混合物及富乙醇溶液或者富富乙醇溶液。/n

【技术特征摘要】
1.一种乙醇装置尾气中氢气与一氧化碳的回收及净化工艺，其特征在于，当所述乙醇装置尾气为富氢气体、富一氧化碳气体并分别对富氢气体、富一氧化碳气体进行回收及净化时，所述工艺包括：
所述富氢气体经压力调节后，利用预降温后的乙醇或预降温后的富乙醇液作为吸收剂吸收其中所含大分子杂质，得到净化后的富氢气体及富乙醇溶液或者富富乙醇溶液；
所述富一氧化碳气体经压力调节后，利用预降温后的乙醇或预降温后的富乙醇液作为吸收剂吸收其中所含大分子杂质，得到净化后的富一氧化碳气体及富乙醇溶液或者富富乙醇溶液；
当所述乙醇装置尾气为富氢气体、富一氧化碳气体并对富氢气体和富一氧化碳气体混合物进行回收及净化时，所述工艺包括：
所述富氢气体和富一氧化碳气体混合物经压力调节后，利用预降温后的乙醇或预降温后的富乙醇液作为吸收剂吸收其中所含大分子杂质，得到净化后的富氢气体和富一氧化碳气体混合物及富乙醇溶液或者富富乙醇溶液。


2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述工艺还包括对所述净化后的富氢气体进行变压吸附，以获得高纯氢气；
优选地，所述工艺还包括对所述净化后的富一氧化碳气体进行膜分离，以获得高纯一氧化碳；
还优选地，所述工艺还包括对所述富氢气体和富一氧化碳气体混合物与净化后的富氢气体和富一氧化碳气体混合物进行冷热交换；
还优选地，所述工艺还包括对富氢气体与净化后的富氢气体和/或净化后的富一氧化碳气体进行冷热交换；对富一氧化碳气体与净化后的富一氧化碳气体和/或净化后的富氢气体进行冷热交换。


3.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述预降温为将所述吸收剂的温度由室温降至0到-80℃，优选为将所述吸收剂的温度由室温降至-30℃；
还优选地，吸收过程的操作压力为3.0-8.0MPaG。


4.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述吸收过程于吸收塔中进行；优选地，所述吸收塔包括填料塔或板式塔。


5.根据权利要求1-4任一项所述的工艺，其特征在于，所述工艺还包括：将吸收大分子杂质后所得到的富乙醇溶液或者富富乙醇溶液经复热后进行大分子杂质分离，再将分离后所得到的贫乙醇液或贫富乙醇液循环用作吸收剂。

【专利技术属性】
技术研发人员：孙彦泽，常函彧，刘莎，蒋晓伟，肖超，陈寅，杨文玉，
申请(专利权)人：北京石油化工工程有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11