一种低温甲醇洗酸性工艺气中氨的资源化利用系统及方法技术方案

本发明专利技术公开一种低温甲醇洗酸性工艺气中氨的资源化利用系统及其方法，包括结晶系统、复温和吸收系统、分离系统；所述结晶系统包括结晶器；结晶器的底部连接有酸性气输入管道；所述酸性气输入管道靠近结晶器的一端上设置有包含球阀和气动调节阀的入口阀组；所述复温和吸收系统包括换热器和吸收罐；所述分离系统包括与所述吸收罐相连的外送管道和真空泵，所述真空泵的出气口连接有酸性气火炬气相管道；所述分离系统还包括与吸收罐连接的伴热系统。本发明专利技术提供的系统，收集、分离了酸洗气的杂质氨，将酸性气中的杂质氨通过工艺设计和组合进行了回收利用，提高了氨回收率；采用两个结晶器，实现了低温甲醇洗工艺中氨基化合物资源利用的连续运行。用的连续运行。用的连续运行。

【技术实现步骤摘要】
一种低温甲醇洗酸性工艺气中氨的资源化利用系统及方法


[0001]本专利技术属于化学工程
，涉及低温甲醇洗工艺系统，特别涉一种低温甲醇洗酸性工艺气中氨的资源化利用系统及方法。

技术介绍

[0002]在以煤气化为起始的化工生产过程中，合成气经变换装置后，其中所含的H2S、COS、CO2等酸性气体，需通过低温甲醇洗工艺脱除。为了降低甲醇消耗量，低温甲醇洗工艺采用甲醇循环利用方式，这就使系统中本来微量的NH3逐渐富集。富集以后的NH3与甲醇中的H2S、COS、CO2等酸性气体反应，在系统中形成氨基化合物结晶，严重影响设备安全、稳定运行。
[0003]目前消除氨基化合物的方法主要技术路线包括：1.热分解法：通过换热使系统升温，将氨基化合物分解为酸性气和NH3排放。该方法未实现酸性气和NH3的分离，气体在酸性气火炬中再次结晶，存在较大安全隐患。2.置换甲醇法：不定期对低温甲醇洗系统补充甲醇，起到NH3浓度稀释的作用，控制系统中NH3的浓度，该方法运行成本高。
[0004]近年来，低温甲醇洗工艺中氨基化合物结晶的控制技术引起了很多研究人员的兴趣，调控措施包括：减少去气提/CO2解吸塔浓缩段的H2S量；定期对酸性气分离器液相氨含量进行分析；确保贫甲醇过滤器的过滤效果；定期对贫甲醇氨含量进行分析等。
[0005]中国专利CN114887456A涉及一种低温甲醇洗工艺的预防碳氨结晶的方案，采用两级酸性气分液罐，第一级出口气冷却，第二级出口气升温，使碳氨结晶分解，达到碳氨结晶分解的目的。
[0006]CN205874328U公开了一种防止低温甲醇洗系统中氨、有机硫累积并消除设备碳铵结晶的装置，用少量富含有机硫的热再生塔回流液作为硫化氢富气冷凝器的喷淋甲醇，用最少的甲醇量解决了系统氨及有机硫的累计，又不会对预洗甲醇再生系统造成过大的负担，同时解决了设备碳铵结晶问题。
[0007]CN104140852A公开了一种处理低温甲醇洗铵结晶及净化贫液甲醇的装置及其方法。所述的装置及其方法采用常温水洗方式，以解决传统流程中由于碳铵结晶而堵塞热再生塔塔顶冷凝器及管道的问题，同时解决间歇排污甲醇的处理问题，从而净化贫液甲醇以及降低甲醇消耗。
[0008]纵观氨基化合物结晶的控制技术的发展，随着低温甲醇洗甲醇的不断复用，甲醇中的NH3含量不断富集，对氨基化合物结晶的控制技术的需求在逐步增加。

技术实现思路

[0009]针对现有技术的缺陷，本专利技术提供一种低温甲醇洗酸性工艺气中氨的资源化利用系统及方法，能实现低温甲醇洗工艺中氨基化合物中氨资源的高效利用，系统中富集的氨回收率达90
‑
95%。
[0010]一种低温甲醇洗酸性工艺气中氨的资源化利用系统，包括结晶系统、复温和吸收
系统、分离系统；所述结晶系统包括结晶器；结晶器的底部连接有酸性气输入管道；所述酸性气输入管道靠近结晶器的一端上设置有包含球阀和气动调节阀的入口阀组；所述复温和吸收系统包括换热器和吸收罐，所述换热器的壳程入口连接低压氮气输入管道，所述换热器的壳程出口连接低压氮气输出管道；所述低压氮气输出管道的另一端还与所述结晶器的顶部以及所述酸性气输入管道上的入口阀组中间相连；所述吸收罐和结晶器顶部之间连接有复温管道，且所述复温管道伸入吸收罐内部；所述结晶器的底部和吸收罐顶部之间连接有清洗水管道；所述复温和吸收系统还包括脱盐水管道，所述脱盐水管道与所述结晶器的底部相连；所述分离系统包括与所述吸收罐相连的外送管道和真空泵，所述真空泵的出气口连接有酸性气火炬气相管道；所述分离系统还包括与吸收罐连接的伴热系统。
[0011]优选地，所述结晶器设置有两个，包括并列连接的第一结晶器和第二结晶器。
[0012]优选地，所述资源化利用系统还包括循环管道，所述循环管道的进口与所述外送管道相连，所述循环管道的出口与所述脱盐水管道靠近结晶器的一端相连。
[0013]一种低温甲醇洗酸性工艺气中氨的资源化利用方法，采用本专利技术所述资源化利用系统进行，利用结晶、吸收、分离工艺的设计和组合，将原料气中的杂质NH3转化成氨基化合物转移、提纯，然后再转化为氨水送往蒸氨系统，达到资源化利用；所述原料气为低温甲醇洗工艺H2S馏分分离器顶部外排的酸性工艺气。
[0014]优选地，所述NH3转化成氨基化合物转移在结晶器中完成，具体如下：所述原料气通过酸性气输入管道进入结晶器，通过结晶器自控、扩容打破动态平衡，原料气中所含H2S、COS、CO2、NH3之间相互反应，生成固相氨基化合物结晶在内置的金属丝网上，然后通入氮气进行复温、通入脱盐水进行溶解，将氨基化合物从结晶器中转移到吸收罐。
[0015]优选地，所述提纯由复温和吸收系统完成，通过对吸收罐控制温度和真空度实现杂质酸性气体从氨水中溢出。
[0016]更优选地，本专利技术所述一种低温甲醇洗酸性工艺气中氨的资源化利用方法，具体如下：（1）原料气经酸性气输入管道进入结晶器，通过结晶器扩容打破动态平衡，原料气中所含H2S、COS、CO2、NH3之间相互反应，在低温下生成固相氨基化合物结晶在内置金属丝网上；结晶器设置有自控系统，在结晶器进、出口设置压力传感器、压差计，自控系统以5kPa为一个信号点，联锁控制酸性气输入管道上入口阀组中气动调节阀的开度，使酸性气处于最佳流速和扩容比状态下；当结晶器饱和时，停止进气；（2）结晶器饱和后，氮气经低压氮气输入管道进入换热器进行换热，换热后氮气温度≥10℃，然后从低压氮气输出管道排出，进入结晶器，对入口阀组即结晶器进行复温和吹扫，防止脱盐水进入低温设备结冰，造成设备损坏，复温过程中有部分氨基化合物固体受热分解，分解产生的气体通过复温管道进入吸收罐；待结晶器温度≥10℃，将脱盐水由脱盐水管道进入结晶器，保持氮气持续通入，起到搅拌液体和冲刷结晶的作用，使氨基化合物结晶充分溶解，30
‑
60min后，打开清洗水管道，结晶器中的结晶及溶解的脱盐水由清洗水管道排入吸收罐；吸收罐中提前存储罐体积三分之一的脱盐水，防止复温气中NH3的逃逸；（3）因溶解过程吸热，启动伴热系统，控制吸收罐内的温度为10
‑
30℃，使氨基化合
物分解为NH
4+
、NH2COO
‑
、HCO3‑
、CO
32
‑
、S2‑
、HS
‑
等离子，然后启动真空泵，控制真空度为0.03
‑
0.07MPa，改变体系平衡状态，促进酸性气体CO2、H2S溢出，实现NH3与酸性气体的分离过程，分离的CO2、H2S酸性气体从真空泵的出气口通过酸性气火炬气相管道排出至酸性气火炬气体，产生的氨气溶于水形成氨水通过外送管道排出至蒸氨系统，实现氨资源利用。
[0017]优选地，所述结晶器设置有两个，包括并列连接的第一结晶器和第二结晶器；原料气经酸性气输入管道进入第一结晶器，当第一结晶器饱和时，停止进气；打开酸性气输入管道中与第二结晶器相连的入口阀组，原料气进入第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低温甲醇洗酸性工艺气中氨的资源化利用系统，其特征在于：包括结晶系统、复温和吸收系统、分离系统；所述结晶系统包括结晶器；结晶器的底部连接有酸性气输入管道（10）；所述酸性气输入管道（10）靠近结晶器的一端上设置有包含球阀和气动调节阀的入口阀组；所述复温和吸收系统包括换热器（4）和吸收罐（3），所述换热器（4）的壳程入口连接低压氮气输入管道（30），所述换热器（4）的壳程出口连接低压氮气输出管道（40）；所述低压氮气输出管道（40）的另一端还与所述结晶器的顶部以及所述酸性气输入管道（10）上的入口阀组中间相连；所述吸收罐（3）和结晶器顶部之间连接有复温管道（70），且所述复温管道（70）伸入吸收罐（3）内部；所述结晶器的底部和吸收罐（3）顶部之间连接有清洗水管道（60）；所述复温和吸收系统还包括脱盐水管道（50），所述脱盐水管道（50）与所述结晶器的底部相连；所述分离系统包括与所述吸收罐（3）相连的外送管道（80）和真空泵（5），所述真空泵（5）的出气口连接有酸性气火炬气相管道（20）；所述分离系统还包括与吸收罐（3）连接的伴热系统。2.根据权利要求1所述一种低温甲醇洗酸性工艺气中氨的资源化利用系统，其特征在于：所述结晶器设置有两个，包括并列连接的第一结晶器（1）和第二结晶器（2）。3.根据权利要求2所述一种低温甲醇洗酸性工艺气中氨的资源化利用系统，其特征在于：所述资源化利用系统还包括循环管道（90），所述循环管道（90）的进口与所述外送管道（80）相连，所述循环管道（90）的出口与所述脱盐水管道（50）靠近结晶器的一端相连。4.一种低温甲醇洗酸性工艺气中氨的资源化利用方法，其特征在于：采用权利要求1所述资源化利用系统进行，利用结晶、吸收、分离工艺的设计和组合，将原料气中的杂质NH3转化成氨基化合物转移、提纯，然后再转化为氨水送往蒸氨系统，达到资源化利用；所述原料气为低温甲醇洗工艺H2S馏分分离器顶部外排的酸性工艺气。5.根据权利要求4所述低温甲醇洗酸性工艺气中氨的资源化利用方法，其特征在于：所述NH3转化成氨基化合物转移在结晶器中完成，具体如下：所述原料气通过酸性气输入管道（10）进入结晶器，通过结晶器自控、扩容打破动态平衡，原料气中所含H2S、COS、CO2、NH3之间相互反应，生成固相氨基化合物结晶在内置的金属丝网上，然后通入氮气进行复温、通入脱盐水进行溶解，将氨基化合物从结晶器中转移到吸收罐...

【专利技术属性】
技术研发人员：王兵，王伟民，李霁阳，
申请(专利权)人：陕西化工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：