低温甲醇洗出口净化尾气冷量回收设备及方法

技术领域

本发明涉及一种化工能量综合利用方法，尤其涉及其涉及一种净化尾气冷量回收系统。

背景技术

目前，国内低温甲醇洗系统出口含二氧化碳为主的净化尾气处理，普遍采用的方法是水循环洗涤和补充少量新鲜水的方法。主要有三种处理工艺：

(1)甲醇洗涤塔设置成常压塔，且新鲜水和循环洗涤水在塔内同一进料口进料，该工艺的缺陷是：洗涤后的净化尾气甲醇含量比较高，不能达标排放。

(2)甲醇洗涤塔设置成常压塔，且新鲜水补充进口设置在循环洗涤口的上方；该工艺的缺陷是：需要补充新鲜水量比较大。

(3)甲醇洗涤塔设置成加压塔，且新鲜水补充进口设置在循环洗涤口的上方；该工艺的缺陷是：加压塔能耗高，且冷量不能回收。

为满足产品指标及节能环保等方面要求，既能实现尾气达标排放，又能进行冷量回收是净化尾气处理的趋势，因此，需要对现有的工艺进行改进调整。

发明内容

针对上述现有技术，为满足产品指标及节能环保等方面要求，通过对现有的设备及工艺进行改进调整，在净化尾气处理过程中可以既能满足尾气达标排放，又能实现冷量回收。

为了解决上述技术问题，本发明提出一种低温甲醇洗出口净化尾气冷量回收设备，包括尾气吸收塔和塔釜采出泵；所述尾气吸收塔的顶端设有达标尾气排出口，所述尾气吸收塔内的顶部自上而下依次设有喷淋装置和分布器，所述尾气吸收塔的下部设有连接至气源的净化尾气进口；所述尾气吸收塔的上部设置有断塔盘，所述断塔盘将所述的尾气吸收塔内位于分布器下方的空间分成上下两段；其中，上段为冷量回收段用于回收系统冷量，所述冷量回收段设置有高度为500-2000mm的填料；下段为吸收段用于吸收净化尾气内的甲醇，所述吸收段设置有10-15层、板间距为350-500mm的传质塔板或是高度为3000-8000mm的填料；所述尾气吸收塔的塔壁上设有：与所述喷淋装置相通的新鲜水补充进口、与所述吸收段的顶部相通的新鲜水连续进口、与所述吸收段的中部相通的半贫液进料口；所述断塔盘的上方设有液位计；自所述断塔盘的下端侧面采出口至所述喷淋装置的上部液体入口通过管路依次连接有一级换热器和循环泵；所述塔釜采出泵的出口与二级换热器的冷侧物料进口相连，所述一级换热器和循环泵之间的连接管路上设有连接至二级换热器冷侧物流进口的旁路；在新鲜水充管路、新鲜水连续进管路、半贫液进料管路和旁路上均设有阀门，分别记为第一阀门、第二阀门、第三阀门和第四阀门；所述第四阀门为与所述液位计相联的电控阀门。

进一步讲，本发明所述的低温甲醇洗出口净化尾气冷量回收设备，当所述尾气吸收塔为板式塔的工况下，即所述吸收段设置有10-15层、板间距为350-500mm的传质塔板，所述传质塔板选择水力学直径为10mm-100mm、降液管数量≥4的塔板。当所述的尾气吸收塔为填料塔的工况下，即所述吸收段设置有高度为3000-8000mm的填料；填料层的分布器选择滴流床分布器。

本发明中，所述二级换热器的冷侧物料出口连接至再生精馏塔。

同时，本发明还提出了利用上述所述的低温甲醇洗出口净化尾气冷量回收设备进行低温甲醇洗出口净化尾气冷量回收方法，主要是：所述吸收段采用新鲜水或新鲜水与半贫水的组合，吸收后的净化尾气直接通过断塔盘进入冷量回收段，塔釜采出温度为10-15℃的吸收液，该吸收液作为冷源使用；所述冷量回收段采用循环水吸收，自断塔盘处采出温度为20-25℃的循环液，该循环液作为冷源使用。

本发明所述的低温甲醇洗出口净化尾气冷量回收方法的具体过程是：

首先，第一阀门、第二阀门、第三阀门和第四阀门均为关闭状态；在常压状态下操作如下：

a)低温甲醇洗出口净化尾气自净化尾气进口进入尾气吸收塔塔釜，与此同时，打开第一阀门和第二阀门补充的新鲜水分两路经所述吸收段的第一层塔板上方及冷量回收段的上方引入，建立起尾气吸收塔的热量回收段液位，再循环，此时，关闭第二阀门；

b)正式运行后：

所述断塔盘采出循环液的过程中，实时监测塔顶排出的净化尾气中甲醇的含量是否达标，如果塔顶排出的净化尾气中甲醇的含量未达标，则打开第二阀门补充吸收段的新鲜水；否则，尾气吸收塔塔顶排出甲醇含量达标的尾气；

根据断塔盘上的液位通过第四阀门控制新鲜水补充量；

冷量回收段的循环量通过循环泵的电机频率或者出口阀门开度控制；

循环液的流向有下述两种情形之一：当冷量回收段未补充新鲜水时，循环液经过一级换热器作为冷源，换热后的含微量甲醇水经过循环泵后返回至断塔盘；当对冷量回收段补充新鲜水时，打开第四阀门，循环液经过一级换热器作为冷源，换热后的含微量甲醇水经过循环泵后经过旁路至再生精馏塔；

打开第三阀门，自尾气吸收塔吸收段的半贫液进料口引入的来自于再生精馏塔的再生贫液经过与尾气吸收塔塔底的富液进行换热，再次进入尾气吸收塔的吸收段循环使用。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明进行低温甲醇洗出口净化尾气冷量回收过程中，有两处冷量可回收，用于其他系统换热使用；

(2)本发明的设备投资小，仅需设置一个塔即可具有吸收段和冷量回收段的功能；

(3)本发明的净化尾气吸收塔采用常压即可实现净化尾气达标排放；

(4)本发明技术方案易于控制，操作简便。

附图说明

图1是本发明净化尾气冷量回收装置结构及方法的流程图。

图中：T101-尾气吸收塔，P102-循环泵，P103-塔釜采出泵，E101-一级换热器，E102-二级换热器。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的说明，但下述实施例绝非对本发明有任何限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本发明所要解决的技术问题是提供一种低温甲醇洗出口净化尾气吸收新工艺，该工艺降低系统能耗，减少洗涤循环量，回收系统冷量、减小设备投资。

本发明的设计思路是，通过在洗涤塔(即尾气吸收塔)内增加断塔盘，将洗涤塔分成两段，下段是吸收段主要用于吸收净化尾气内的甲醇，上段是冷量回收段主要用于回收系统冷量。其中，下段吸收段采用新鲜水，吸收后的净化尾气直接通过断塔盘进入上段，塔釜采出吸收液，吸收液的温度约10-15℃可以作为冷源使用。所述的上段冷量回收段采用循环水吸收，断塔盘处抽出循环液，循环液的温度约20-25℃，可以作为冷源使用。本发明是在常压下操作，可以节约能耗，且能在两处实现冷量回收。

如图1所示，本发明提出的一种低温甲醇洗出口净化尾气冷量回收设备，包括尾气吸收塔T101和塔釜采出泵P103；所述尾气吸收塔T101的顶端设有达标尾气排出口，所述尾气吸收塔T101内的顶部自上而下依次设有喷淋装置和分布器，所述尾气吸收塔T101的下部设有连接至气源的净化尾气进口。

所述尾气吸收塔T101的上部设置有断塔盘，所述断塔盘将所述的尾气吸收塔T101内位于分布器下方的空间分成上下两段；其中，上段为冷量回收段用于回收系统冷量，所述冷量回收段设置有高度为500-2000mm的填料；下段为吸收段用于吸收净化尾气内的甲醇，所述吸收段设置有10-15层、板间距为350-500mm的传质塔板或是高度为3000-8000mm的填料。

所述尾气吸收塔T101的塔壁上设有：与所述喷淋装置相通的新鲜水补充进口、与所述吸收段的顶部相通的新鲜水连续进口、与所述吸收段的中部相通的半贫液进料口；所述新鲜水补充进口通过新鲜水补充管路连接至新鲜水源，所述新鲜水连续进口通过新鲜水连续进管路连接至新鲜水源，所述半贫液进料口通过半贫液进料管路连接至再生塔。所述的新鲜水第一补充管路上设有第一阀门，所述新鲜水第二补充管路上设有第二阀门，所述的半贫液进料管路上设有第三阀门。

所述断塔盘的上方设有液位计；自所述断塔盘的下端侧面采出口至所述喷淋装置的上部液体入口通过管路依次连接有一级换热器E101和循环泵P102。所述塔釜采出泵P103的出口与二级换热器E102的冷侧物料进口相连，所述一级换热器E101和循环泵P102之间的连接管路上设有连接至二级换热器E102冷侧物流进口的旁路，该旁路上设有第四阀门，所述第四阀门为电控阀门，该电控阀门与设置在断塔盘的上方的液位计相联；所述二级换热器E102的冷侧物料出口连接至再生精馏塔。

本发明中，吸收塔工艺特点为气量大，液量小，为了克服滞流和偏流等导致效率下降的效应，选择板式塔的工况下，即所述吸收段设置有10-15层、板间距为350-500mm的传质塔板，所述传质塔板优先选择小降液管多降液塔板，即选择水力学直径为10mm-100mm、降液管数量≥4的塔板。在选择填料塔的工况下，即所述吸收段设置有高度为3000-8000mm的填料，填料层的分布器优先选择滴流床分布器。

根据净化尾气进口的进气量、进口气的甲醇含量、连续新鲜水和补充新鲜水的流量、塔板效率的不同，选择不同的塔板层数或者填料高度。

根据填料选型、塔器的直径、气液流量的不同、冷量回收的数量等参数，确定冷量回收段的填料高度。

利用上述所述的设备实现低温甲醇洗出口净化尾气冷量回收，能在两处实现冷量回收，一是：设备中的所述吸收段采用新鲜水或新鲜水与半贫水的组合，吸收后的净化尾气直接通过断塔盘进入冷量回收段，塔釜采出温度为10-15℃的吸收液，该吸收液作为冷源使用；二是：设备中的所述冷量回收段采用循环水吸收，自断塔盘处采出温度为20-25℃的循环液，该循环液作为冷源使用。具体过程是，首先，第一阀门、第二阀门、第三阀门和第四阀门均为关闭状态；在常压状态下操作如下：

低温甲醇洗出口净化尾气自净化尾气进口进入尾气吸收塔T101塔釜，与此同时，打开第一阀门和第二阀门补充的新鲜水分两路经所述吸收段的第一层塔板上方及冷量回收段的上方引入，需要先建立起尾气吸收塔T101的热量回收段液位，再循环，开始再循环时关闭第二阀门。

正式运行后，所述断塔盘采出循环液的过程中，尾气吸收塔T101断塔盘处采出循环液，温度约20-25℃，可以用于给其他地方的物料降温使用，运行过程中，实时监测尾气吸收塔T101塔顶排出的净化尾气中甲醇的含量是否达标，吸收段新鲜水的流量根据塔顶的净化尾气中甲醇的含量来决定。如果塔顶排出的净化尾气中甲醇的含量高而未达到排放标准时，则打开第二阀门补充吸收段的新鲜水，并同时采出一部分循环液。尾气吸收塔T101塔釜采出吸收液，温度约10-15℃，可以用于给其他地方的物料降温使用，尾气吸收塔T101塔顶排出甲醇含量达标的尾气。

补充冷量回收段的新鲜水过程中，相应的该段的循环液需要根据断塔盘上的液位来控制采出量和循环量，即根据断塔盘上的液位通过第四阀门的开关状态或是开度来控制新鲜水的补充量，冷量回收段的循环量通过循环泵P102的电机频率或者出口阀门开度控制；循环液的流向有下述两种情形之一：

当未补充新鲜水时，循环液经过一级换热器E101作为冷源，换热后的含微量甲醇水经过循环泵P102后返回至断塔盘；

当补充新鲜水时，打开第四阀门，循环液经过一级换热器E101作为冷源，换热后的含微量甲醇水经过循环泵P102后经过旁路至再生精馏塔。

尾气吸收塔T101的所述吸收段的中部设有半贫液进料口，所述半贫液进料口通过半贫液进料管路连接至再生精馏塔；打开半贫液进料管路上的第三阀门，自尾气吸收塔T101吸收段的半贫液进料口引入的来自于再生精馏塔的再生贫液会含有少量的甲醇，塔釜出口含甲醇的水溶液进入到再生精馏塔回收解吸甲醇，再生半贫液经过与尾气吸收塔T101塔底的富液进行换热，再次进入尾气吸收塔T101的吸收段循环使用。

实施例1：

低温甲醇洗出口净化尾气125000Nm

采用填料塔的工况：上段(冷量回收段)采用AZ-2Y型填料，填料高度1000mm，下段(吸收段)采用AZ-4Y型填料，填料高度3000mm，尾气吸收塔T101塔顶出口甲醇含量≤30mg/Nm

实施例2：

低温甲醇洗出口净化尾气118000Nm

采用板式塔的工况：上段(冷量回收段)采用AZ-2Y型填料，填料高度1500mm，下段(吸收段)采用12层多溢流DVST双层高效立体传质塔盘，塔盘间距350mm，尾气吸收塔T101塔顶出口甲醇含量≤30mg/Nm

尽管上面结合附图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨的情况下，还可以做出很多变形，这些均属于本发明的保护之内。