一种低温甲醇洗单元与多套克劳斯单元的尾气循环联用的方法与设备技术

低温甲醇洗单元与多系列克劳斯单元的尾气循环联用的方法与设备，其中两套或多套并联运行的克劳斯单元(21)用于处理来自低温甲醇洗单元(20)的酸性气体，进行硫元素的回收；两套或多套的克劳斯单元(21)尾气经过氢化和激冷后全部循环输送回低温甲醇洗单元(20)的再吸收塔内，其中两套或多套并联运行的克劳斯单元(21)分别包含有各自的克劳斯燃烧器(4)及与其相连的二级或多级克劳斯催化反应器(5)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】一种低温甲醇洗单元与多套克劳斯单元的尾气循环联用的方法与设备
本专利技术涉及一种用于煤制气、天然气以及其他羰基气体净化处理和回收的方法及设备，特别是低温甲醇洗单元集成克劳斯单元的尾气循环联用的方法及设备。
技术介绍
制备合成气的大多数气化系统，特别是依赖于以煤作为主要燃料的那些气化系统，其主要问题包括高体积百分比的一氧化碳和二氧化碳，以及硫化物(如H2S和COS)和甚至氮化物的存在。所有这些均会降低合成气的热值(thermalvalue)，产生复杂的污染控制问题并降低联合循环设备的效率。因此，近年来，各类研究集中在降低合成气进料中的硫和其他非燃料组分的量。低温甲醇洗工艺是上世纪50年代开发应用的净化工艺，尤其对以煤和重油为原料制备的合成气净化效果极佳。目前低温甲醇洗已被广泛应用于生产合成氨、合成甲醇等的气体净化工艺过程中，其过程包括：利用冷甲醇作为溶剂脱除酸性气体，通常是指CO2和H2S，再逐步通过减压、气提、加热将甲醇和酸性气体分开，以达到分离和回收的目的。通常联用克劳斯(Claus)工艺，将硫化氢气体进行处理作为硫磺回收。克劳斯硫磺回收工艺经过100余年的发展，已成为当今世界上最成熟的含硫酸性气体，特别是H2S的处理工艺。传统的克劳斯设备包括一个热的部分和一个催化部分。克劳斯设备中热的部分基本上由一个克劳斯炉构成，在该克劳斯炉中，原料气中含有H2S的一部分在供给空气的条件下燃烧成SO2。与克劳斯热的部分相连的是一个催化部分，该克劳斯设备的催化部分由多个，一般是两个或三个催化的克劳斯段组成。即，一个克劳斯设备除了热的克劳斯段还包括两个或三个催化的克劳斯段(即，两个或三个克劳斯反应器)，通常被表示为二段或三段克劳斯设备。在催化的克劳斯段内，燃烧时形成的SO2和H2S进行克劳斯反应生成硫。但受到化学反应平衡的限制两级催化转化的常规Claus工艺硫回收率为90-95％，三级转化也只能达到95-98％，其尾气中仍含体积分数1％-3％的单质硫及含硫化合物(SO2、H2S、COS)。随着人们环保意识的日益增强和环保标准的提高，常规克劳斯工艺的尾气中硫化物的排放量已不能满足现行环保标准的要求。Lurgi的氧克劳斯技术通过添加空气和氧气来提高现有克劳斯和尾气装置的高效燃烧能力。这种专利燃烧器增加了设备的操作灵活性，通过从空气到氧气的操作自动转换适应不同硫含量的进料气体。从接在克劳斯反应器后出来的气体，还含有少量的硫化合物，硫回收后所附带产生的废气要送入一个后燃烧装置，对这些气体进行再燃烧，从而确保在这些废气中尚存的痕量硫组分在进入大气前被转化为SO2。装置尾气经焚烧后SO2排放量大，浓度高，对环境污染大。将常规克劳斯尾气中各种形态的硫及硫化物经过加氢还原为H2S，然后再进行吸收，经焚烧后排放，这种方法的总硫收率可达到99.8％以上，焚烧尾气中SO2含量低于300ppm。这类工艺流程复杂，设备多，建设投资大，运行费用和能耗高。尽管通过对克劳斯废气进行再处理而提高的硫回收率能增加贵重材料硫的产量，但对克劳斯废气的进一步清洗和脱硫所产生的费用远远超过了硫增产带来的利润。尤其当煤气化或天然气的气质条件变化较大时，会导致上游原料气中的硫组分含量远远偏离系统的原始设计值。这种原料气中的硫组分变化将导致硫化氢浓缩塔顶氨冷器的冷量供应不足，甲醇循环量增加或气提用氮气供应量不足等问题。据此，后续生产过程中，硫磺回收与尾气处理装置的硫回收率低，排放尾气不能达到国家环保标准。专利技术的公开本专利技术所要解决的技术问题是使克劳斯硫回收系统具有灵活的操作范围，以适应不同硫含量的进料气体，同时使硫回收系统的运行具有更高的稳定性，对克劳斯设备的上下游装置的影响更小。如果设置一套处理量较大的克劳斯单元，当进料气中硫含量较小时，低负荷运行成本过高；本专利技术设置两套或多套并联的克劳斯单元，可根据进料气中的硫含量选择地单独运行其中一套或同时运行其中两套或多套克劳斯单元(Claustrain)，当进气中H2S含量或待处理进气物料流量出现较大波动时，也可同时运行两套或多套并联的克劳斯单元(Claustrain)，各单元具有各自的克劳斯燃烧器和克劳斯催化反应器。这样设置使硫回收系统具有更大的灵活操作范围，降低长期使用的操作成本，增加上下游装置运行的稳定性。在另一方面，如果其中一套克劳斯单元出现故障，这样的设置可以避免由单一克劳斯单元的故障或维修导致整个集成装置停工，造成生产力损失。虽然在投资初期可能增加基建成本，但该系统在长期运转上的受益上优于传统设备。本专利技术所要解决的再一技术问题是降低合成气中酸性气体处理的成本，区别于传统的尾气处理(如焚烧或排放到大气)，本专利技术提供的一种低温甲醇洗单元集成克劳斯单元的尾气循环联用的方法，将部分处理后的尾气循环回到上游的低温甲醇洗单元的低压段再吸收塔，这种方法不仅可以节省大量的硫回收系统的运行成本，省却了在尾气处理单元设置胺液吸收装置和再生装置，减少了用于压缩的能耗，还可以达到～100％(99.8-99.9％)的硫回收率，从而有利于满足气化合成气厂的废气排放标准。根据本专利技术的一个主题，公开了一种低温甲醇洗单元与两套或多套克劳斯单元的尾气循环联用的方法，包括：提供一个低温甲醇洗单元，用于移除来自含有酸性气体的粗合成气中的非期望成分，包含用于吸收酸性气体的吸收塔、闪蒸塔和热再生塔及相关附属设备；在低温甲醇洗单元下游，提供用于硫回收的克劳斯单元，包含顺序连接的克劳斯燃烧器和一个两级或多级克劳斯催化反应器；提供一个克劳斯尾气处理单元，包含对克劳斯单元形成的克劳斯尾气进行催化还原的氢化塔和激冷塔，可选地包含压缩装置；将含有酸性气体的粗合成气通入低温甲醇洗单元，在吸收塔中利用冷甲醇为溶剂脱出酸性气体后，经过闪蒸塔和热再生塔将甲醇与酸性气体分离，酸性气体送往克劳斯单元，经过克劳斯燃烧器燃烧后进入克劳斯催化反应器进行克劳斯反应，硫元素以单质形式被回收，净化后的合成气送至下游进行进一步的净化或合成；将克劳斯反应后的克劳斯尾气经克劳斯尾气处理单元进行氢化和冷却处理后，可选地进行压缩，部分或全部送回低温甲醇洗单元的再吸收塔底部，与酸性气体一起进行脱硫并循环回克劳斯单元；其中，所述用于硫回收的克劳斯单元至少为两套，分别包含顺序连接的克劳斯燃烧器和一个两级或多级克劳斯催化反应器，两套或多套克劳斯单元并联设置，两套或多套克劳斯单元的尾气出口下游通过管路连接一套克劳斯尾气处理单元。根据其他可选方面:在一些优选实施例中，所述并联的两套或多套克劳斯单元中，每套克劳斯单元的负荷均被设计为可以单独运行以处理来自上游低温甲醇洗单元的全部酸性气体。在上游的合成气生成装置运行期间，如果其中一套克劳斯单元突发停车(跳闸)，并联的另一套或多套克劳斯单元将升高以满负荷运行，不会影响合成气生成装置的运行，提高整套装置和产品的稳定性和可靠性。尽管两套或多套平行克劳斯单元配置的基础投资支出明显高于单列车，但预计合成气厂产品供本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低温甲醇洗单元与多套克劳斯单元的尾气循环联用的方法，包括：/n(a)提供一个低温甲醇洗单元，用于移除来自含有酸性气体的粗合成气中的非期望成分，包含用于吸收酸性气体的吸收塔、闪蒸塔和热再生塔以及相应附属设备；/n(b)在低温甲醇洗单元下游，提供用于硫回收的克劳斯单元，包含顺序连接的克劳斯燃烧器和一个两级或多级克劳斯催化反应器；/n(c)提供一个克劳斯尾气处理单元，包含对克劳斯单元形成的克劳斯尾气进行催化还原的氢化塔和激冷塔，可选地包含压缩装置；/n(d)将含有酸性气体的粗合成气通入低温甲醇洗单元，在吸收塔中利用冷甲醇为溶剂脱出酸性气体后，经过闪蒸塔和热再生塔将甲醇与酸性气体分离，酸性气体送往克劳斯单元，经过两套或多套克劳斯燃烧炉燃烧后进入克劳斯催化反应器进行克劳斯反应，硫元素以单质形式被回收，净化后的合成气送至下游进行进一步的净化或合成；/n(e)将克劳斯反应后的克劳斯尾气经克劳斯尾气处理单元进行氢化和冷却处理后，可选地进行压缩，部分或全部送回低温甲醇洗单元的再吸收塔底部，与酸性气体一起进行脱硫并循环回克劳斯单元；/n其中，所述用于硫回收的克劳斯单元至少为两套，分别包含顺序连接的克劳斯燃烧器和一个两级或多级克劳斯催化反应器，两套或多套克劳斯单元并联设置，所有克劳斯单元的尾气出口下游通过管路连接一套克劳斯尾气处理单元。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】一种低温甲醇洗单元与多套克劳斯单元的尾气循环联用的方法，包括：
(a)提供一个低温甲醇洗单元，用于移除来自含有酸性气体的粗合成气中的非期望成分，包含用于吸收酸性气体的吸收塔、闪蒸塔和热再生塔以及相应附属设备；
(b)在低温甲醇洗单元下游，提供用于硫回收的克劳斯单元，包含顺序连接的克劳斯燃烧器和一个两级或多级克劳斯催化反应器；
(c)提供一个克劳斯尾气处理单元，包含对克劳斯单元形成的克劳斯尾气进行催化还原的氢化塔和激冷塔，可选地包含压缩装置；
(d)将含有酸性气体的粗合成气通入低温甲醇洗单元，在吸收塔中利用冷甲醇为溶剂脱出酸性气体后，经过闪蒸塔和热再生塔将甲醇与酸性气体分离，酸性气体送往克劳斯单元，经过两套或多套克劳斯燃烧炉燃烧后进入克劳斯催化反应器进行克劳斯反应，硫元素以单质形式被回收，净化后的合成气送至下游进行进一步的净化或合成；
(e)将克劳斯反应后的克劳斯尾气经克劳斯尾气处理单元进行氢化和冷却处理后，可选地进行压缩，部分或全部送回低温甲醇洗单元的再吸收塔底部，与酸性气体一起进行脱硫并循环回克劳斯单元；
其中，所述用于硫回收的克劳斯单元至少为两套，分别包含顺序连接的克劳斯燃烧器和一个两级或多级克劳斯催化反应器，两套或多套克劳斯单元并联设置，所有克劳斯单元的尾气出口下游通过管路连接一套克劳斯尾气处理单元。


如权利要求1所述的方法，其中，所述并联的两套或多套克劳斯单元中，每套克劳斯单元的负荷均被设计为可以单独运行以处理来自上游低温甲醇洗单元的全部酸性气体。


如权利要求2所述的方法，其中，每套克劳斯单元可以同时以非满负荷运行以处理来自上游低温甲醇洗单元的全部酸性气体。


如权利要求2所述的方法，其中，每套克劳斯单元可以单独以非满负荷、满负荷或超负荷运行以处理来自上游低温甲醇洗单元的全部酸性气体。


如权利要求1所述的方法，其中，所述克劳斯尾气处理不包含胺液吸收处理步骤和再生处理步骤。


如权利要求1所述的方法，其中，所述克劳斯反应后的克劳斯尾气经克劳斯尾气处理单元进行氢化和冷却处理后，部分进行压缩，送回低温甲醇洗单元的粗合成气进料口，进入吸收塔。


如权利要求1所述的方法，其中，所述克劳斯单元可以为常规克劳斯工艺或富氧克劳斯工艺。


如权利要求1所述的方法，其中，所述多级克劳斯催化反应器为三级克劳斯催化反应器。


如权利要求1所述的方法，其中，在克劳斯单元中，硫元素以液态或固态单质形式被回收。


如权利要求1所述的方法，其中，含有酸性气体的粗合成气包含至少一种含硫组分，包括但不限于H
2S，COS。



如权利要求1所述的方法，其中，来自并联的两套或多套克劳斯单元的克劳斯尾气混合后经加热达到氢化塔所需的进料温度后，进入克劳斯尾气处理单元的氢化塔。


如权利要求1所述的方法，其中，氢化塔中引入富氢气体作为还原剂。


如权利要求12所述的方法，其中，氢化塔中引入的还原剂可选自来自克劳斯燃烧器的含CO/H
2的气态副产物，或来自低温甲醇洗单元的粗氢气，或来自外部气源的富氢气体。



如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏玛·阿努帕，石瑞福·亚历山大，朱恩斯特·埃克哈德，费舍尔·马蒂亚斯，
申请(专利权)人：乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR