低溫甲醇洗后氣提再生甲醇的設備的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及合成氨工藝中，變換氣低溫甲醇洗后、甲醇再生的生產工藝，具體的講是一種低溫甲醇洗后氣提再生甲醇的設備及其使用方法。
【背景技術】
[0002]合成氨生產中，對于變換氣凈化采用低溫甲醇洗工藝，即:利用低溫下甲醇吸收二氧化碳(CO2)、硫化氫(H2S)和有機硫雜質如硫氧化碳(COS)等；同時也脫除變化氣中帶入的飽和水，制得合格的凈化氣送往甲醇合成崗位或液氮洗崗位。低溫甲醇洗脫完后，再次循環利用之前，必須經過氣提再生。通常是將洗脫后的甲醇經過減壓解析后，導入惰性的氣體，降低溶質(吸收的雜質)分壓，實現進行氣提，使得甲醇再生。
[0003]以上過程所基于的原理為:低溫甲醇洗的原理，具體如下:
[0004]甲醇吸收酸性氣體的過程沒有化學反應發生，因此屬物理吸收。該物理吸收的理論基礎是予利定律，其表達式為:
[0005]P = KX
[0006]式中:P —操作壓力；K 一亨利系數；Χ —溶質的分子分數。
[0007]從式中看出:Ρ愈高則X愈大，表示溶解在溶劑中的溶質愈多。
[0008]K值的大、小亦是隨溶質、溶劑的不同而異。溶劑甲醇分子是極性分子，因此對同樣是極性分子的溶質C02、H2S等的吸收量就遠大于分子屬非極性分子的H2、N2、CO、Ar (此類氣體認為是“惰性的氣體”)等的吸收量。意即:溶劑甲醇對溶質C02、H2S和溶劑甲醇對溶質H2、N2' CO、Ar等的K值是不同的ο
[0009]在溶劑進行吸收時，根據亨利定律壓力愈高、溫度愈低，單位溶劑量吸收的溶質量亦愈多，因此，在吸收時，希望是高壓、低溫。由于在高壓、低溫下，氣體已是真實氣體，故不完全遵循亨利定律，即必須對亨利定律進行修正。但溶劑對溶質的吸收仍有以下的趨勢:
[0010]I)對于大多數氣體而言，壓力愈高、溫度愈低；根據經驗，吸收溫度則通常要比進料氣體的露點溫度高出:5?10°C為宜。
[0011]2)在真實氣體的條件下，混合氣體中的各分子間存在著引力，即范德華力，它將使其在溶劑中的溶解量減少和亦使混合氣體的露點比單一氣體有所下降。
[0012]3)對于混合氣體而言，當一種易溶組分溶解在溶劑中時，這一易溶解的組分會象溶劑一樣吸收另一組分。
[0013]在吸收了溶質的溶劑進行解吸時:根據亨利定律壓力愈低、溫度愈高，則愈利于溶質的解吸，在溫度等于溶劑的沸點時，溶質在溶劑中的溶解量為零。因此，選擇溶劑解吸的方法有:
[0014]I)減壓解吸法，即吸收了溶質的溶劑，通過節流和降低系統的總壓(甚至到負壓)，實現溶質的解吸。
[0015]2)氣提解吸法，即導入惰性的氣體，降低溶質分壓，實現溶質的解吸。
[0016]3)加熱解吸法，即用外來的熱量把溶劑加熱到沸騰，使溶質在溶劑中的溶解量為零。
[0017]基于以上的論述，低溫甲醇洗工序的流程組成為:甲醇吸收變換氣中的酸性氣體，采用加壓吸收；為降低吸收溫度，把吸收了酸性氣體的富甲醇，采用先預冷再減壓解吸，以得到更低的系統溫度，并通過熱量交換使凈甲醇的吸收溫度降低。為保證吸收后所得凈化氣體的凈化度達到要求，最終還可以采用把甲醇加熱到沸點解吸，解吸后的甲醇，不再溶解有任何酸性氣體。
[0018]在合成氨工藝中，最常見的惰性氣體為氮氣，低溫甲醇洗步驟就采用氮氣作為氣提氣。一套低溫甲醇洗的裝置滿負荷生產時，所需氮氣量為2500m3/h左右，通常二氧化碳的回收率約70%。
[0019]如果不對吸收雜質氣體的甲醇進行氣提，那么該甲醇將無法再去吸收二氧化碳和硫化氫；進而導致低溫甲醇洗步驟停車，整個合成氨生產流程中斷。
[0020]合成氨生產中，如果碰上煤氣化裝置必須停運大修等情況，甲醇依然使用氮氣作為氣提解吸介質。此時的氮氣是由一套空氣分離裝置提供的。通常使用的空氣分離裝置產氮設計能力為6000m3/h，實際產氮量為4500?8500m3/h，遠遠大于甲醇洗所需氮氣量，使用時必須處理多于的氮氣，造成一定的浪費。萬一空氣分離裝置出現故障，不能持續提供所需的氮氣，則也造成低溫甲醇洗步驟停車，整個合成氨生產流程中斷。
[0021]在無法提供持續足量的氮氣時，如何能夠有效而經濟保證低溫甲醇洗步驟能夠持續工作，這一直是本領域技術人員公認的難題和努力探索的方向，但至今為止也尚無令人滿意的技術方案問世。
【發明內容】
[0022]本實用新型的就是要提供一種低溫甲醇洗后氣提再生甲醇的設備，該技術可以確保提供持續足量的惰性的氣體作氣提氣，保證低溫甲醇洗步驟能夠持續工作，保障甲醇的正常再生及合成氨生產工藝的穩定進行，相對于直接外接空氣分離裝置更加的方便有效。
[0023]為實現上述目的，本實用新型所設計的低溫甲醇洗后氣提再生甲醇設備設置在甲醇洗滌塔和氣提再生塔之間，包括設備為:在甲醇洗滌塔頂部的凈化氣出口管道上設置凈化氣出口導淋；所述的凈化氣出口導淋的下游端連接凈化氣引入管線；凈化氣引入管線接入氣提氣管線；所述氣提氣管線一端通入氣提再生塔的底部，另一端連接氮氣源。
[0024]作為優選方案，所述的凈化氣管線上還設置有減壓閥。
[0025]作為優選方案，所述氣提氣管線的靠近氮氣源一端設置有氮氣管線閥門；所述氣提氣管線靠近氣提再生塔底部的末端設置有氣提氣管線閥門。
[0026]作為優選方案，所述凈化氣引入管線接入氣提氣管線的位置在氮氣管道閥門和氣提氣管線閥門之間。
[0027]進一步地，在甲醇洗滌塔頂部的凈化氣出口管道上，不超過所述甲醇洗滌塔頂部10米處設置所述凈化氣出口導淋。
[0028]本實用新型在仔細研宄和分析了低溫甲醇洗步驟工藝以及之后的氣提甲醇再生步驟工藝中，甲醇和相應的不同氣體各自的物理及化學特性的基礎上，結合低溫甲醇洗及氣提甲醇再生設備的運行特點，巧妙地將凈化氣導入氣提再生塔作為氣提氣以暫時代替氮氣，其優點主要體現在如下幾方面:
[0029]其一，甲醇洗滌塔頂部導出的凈化氣成分穩定，且相對于甲醇來說均為惰性的氣體。這是能夠利用凈化氣代替氮氣作為氣提氣的必要條件。
[0030]其二，對凈化氣成分分析后發現，和單純的以氮氣為甲醇再生的氣提氣相比，凈化氣中占多數的氫氣作為氣提氣對甲醇進行再生及二氧化碳回收的效果還要好。
[0031]其三，甲醇洗滌塔中的凈化氣的溫度比氮氣源的氮氣溫度更低，可以更有效的對甲醇進行再生及二氧化碳回收。
[0032]其四，本實用新型所設計低溫甲醇洗后氣提再生甲醇的設備需要在氣提再生塔和甲醇洗滌塔之間鋪設管線，同時在管線上安裝各種閘門以及調控設施。并不需要將原本合成氨工藝中的設備進行重大改裝或改造，所需的改造工程量小，施工方便，也易于推廣應用。
[0033]其五，在氮氣源出現故障不能持續持續足量氮氣的情況下，利用本實用新型所設計低溫甲醇洗后氣提再生甲醇的設備能夠保證氣提再生塔不間斷工作，不需要另外引入空氣分離裝置，既不浪費時間，同時還能夠保證工藝步驟不間斷進行，避免浪費。
[0034]其六，本實用新型還可以當作氣提再生塔的備用氣提氣源設備。同時可以給予其他類似工藝以啟發。
【附圖說明】
[0035]圖1為低溫甲醇洗后氣提再生甲醇的設備的結構示意圖。
[0036]圖中:甲醇洗滌塔I，凈化氣引入管線2，氣提再生塔3，凈化氣出口導淋4，減壓閥5，氣提氣管線6，氣提氣管線閥門7，氮氣管線閥門8。
【具體實施方式】
[0037]以下結合附圖和具體實施例對本實用新型的設備和工藝作進一步的詳細描述。
[0038]如圖1所示的低溫甲醇洗后氣提再生甲醇的設備，設置在甲醇洗滌塔I和氣提再生塔3之間。
[0039]在甲醇洗滌塔I頂部的凈化氣出口管道上設置凈化氣出口導淋4。所述的凈化氣出口導淋4的下游連接凈化氣引入管線2。所述的凈化氣管線2上還設置有減壓閥5。凈化氣引入管線2接入氣提氣管線6。
[0040]氣提氣管線6通入氣提再生塔3的底部。所述氣提氣管線6的來料入口端設置有氮氣管線閥門8，且該氣提氣管線6靠近氣提再生塔3的末端設置有氣提氣管線閥門7。正常運行時，該氣提氣管線6向氣提再生塔3中輸送氮氣做氣提氣，以將甲醇氣提再生。
[0041]凈化氣引入管線2接入氣提氣管線6時，設置在氣提氣管線閥門7和氮氣管線閥門8之間。
[0042]變換氣(除了主要成分氫氣和氮氣外，還含有二氧化碳、硫化氫