直产高压CO2的低温甲醇洗分级气提方法、装置及系统与流程

本发明属于煤化工合成气净化与co2资源化回收，具体涉及直产高压co2的低温甲醇洗分级气提方法、装置及系统。

背景技术：

1、低温甲醇洗是煤化工领域合成气净化的核心工艺，其基础功能为脱除粗合成气中的h2s、co2酸性杂质，产出高纯度精制合成气作为化工合成主产品。在完成脱硫脱碳的同时，富甲醇再生阶段可同步回收co2，所得co2为具备ccus、驱油、化工合成价值的副产品。

2、现有常规低温甲醇洗工艺中，气提再生产出的co2气相压力通常低于0.2mpag，无法直接满足下游输送、封存或化工合成的压力要求，需配置多级压缩机组进行提压，运行电耗居高不下。为获取高压高纯度co2，现有改进路线普遍采用液化-汽化相变工艺，需配套液化冷凝器、汽化加热器，一方面大幅增加装置设备成本与装置占地，另一方面相变过程冷热能量损耗严重，系统整体能效偏低。

3、同时，现有工艺存在有效气回收与co2分离的固有能耗矛盾：为提升溶解于甲醇内h2、co等有效气的回收率，常规手段为降低气提操作压力、增大气提气量，但该操作会引发大量co2同步共解析，co2随有效气一同进入循环压缩机形成无效循环。同步推高压缩与制冷双重能耗。此外，多数工艺选用外购氮气作为气提介质，不仅持续增加原料运行成本，氮气作为惰性杂质还会稀释co2产品、降低产品纯度。

4、因此，开发一种无需液化/汽化相变、能直接产出高压气态co2并实现有效气高效回收的节能工艺，可在保障精制合成气稳定产出、高效回收有效气的基础上降低碳捕集能耗，对煤化工行业提升资源利用效率具有重要意义。

技术实现思路

1、本技术提供一种直产高压co2的低温甲醇洗分级气提方法。通过高低压分级气提实现有效气回收与高压co2获取的压力解耦，可直接产出高压气态co2产品，省去co2压缩以及液化-汽化相变工序，在保障精制合成气产出、高效回收有效气的前提下，降低系统能耗与设备成本。

2、本技术还提供一种直产高压co2的低温甲醇洗分级气提装置，用于实施上述直产高压co2的低温甲醇洗分级气提方法。该装置依托分级压力梯度结构，能够实现有效气优先回收与co2深度解吸，稳定直产高压气态co2，简化设备配置、降低设备成本与运行能耗。

3、本技术还提供一种直产高压co2的低温甲醇洗分级气提系统，包括上述分级气提装置与合成气反应装置。该系统依托反应装置稳定供给粗合成原料气，配合分级气提压力解耦工艺，无需配套co2压缩设备即可直产高压气态co2，稳定回收有效气与精制合成气，简化工艺流程、提升资源利用率，降低整套工艺能耗与生产成本。

4、本技术提供一种直产高压co2的低温甲醇洗分级气提方法，其中，包括以下步骤：

5、1）采用co2气提气对富co2甲醇进行一级气提处理，得到半富甲醇和一级气提气；

6、2）对所述半富甲醇进行二级气提处理，得到富co2高压气相和第一回收甲醇；其中，所述一级气提处理的压力高于所述二级气提处理的压力。

7、如上述的方法，其中，还包括：采用贫甲醇对所述富co2高压气相进行精制处理，得到高压气态co2产品气和第二回收甲醇。

8、如上述的方法，其中，还包括：采用甲醇洗涤剂对粗合成气进行洗涤处理，得到所述富co2甲醇和含硫富甲醇；

9、对所述含硫富甲醇进行闪蒸处理，得到闪蒸气和第三回收甲醇；

10、对所述第一回收甲醇、第二回收甲醇以及第三回收甲醇中的至少一个进行甲醇再生处理，得到再生甲醇；

11、采用冷源对所述再生甲醇进行热交换处理，得到低温再生甲醇；

12、将所述低温再生甲醇作为所述甲醇洗涤剂参与所述洗涤处理。

13、如上述的方法，其中，精制处理之前还包括：采用一级气提气与所述富co2高压气相进行热交换处理，得到低温一级气提气和第一升温富co2高压气相；

14、采用第一升温富co2高压气相作为所述冷源与所述再生甲醇进行热交换处理，得到所述低温再生甲醇和第二升温富co2高压气相。

15、如上述的方法，其中，将低温一级气提气和闪蒸气返回参与所述洗涤处理；和/或，

16、所述一级气提处理的压力为2.5~4.0mpag，所述二级气提处理的压力为1.0~1.5mpag；和/或，

17、所述一级气提气中h2与co的体积总含量≥70%；和/或，

18、所述富co2高压气相中co2体积含量≥80%；和/或，

19、所述高压气态co2产品气的纯度≥98.5%、总硫≤5ppmv；和/或，

20、所述富co2甲醇中h2s≤10ppmw、温度为-25℃~-10℃。

21、本技术提供一种直产高压co2的低温甲醇洗分级气提装置，其中，用于执行权利要求1-5任一项所述的直产高压co2的低温甲醇洗分级气提方法，包括一级气提单元、二级气提单元；

22、所述一级气提单元包括富co2甲醇入口、co2气提气入口、半富甲醇出口以及一级气提气出口；所述二级气提单元包括半富甲醇入口、第一回收甲醇出口以及富co2高压气相出口；

23、所述半富甲醇出口与二级气提单元的半富甲醇入口连通；

24、所述一级气提单元的操作压力高于二级气提单元的操作压力。

25、如上述的分级气提装置，其中，还包括精制单元；

26、所述精制单元包括富co2高压气相入口、贫甲醇入口、高压气态co2产品气出口、第二回收甲醇出口；

27、所述富co2高压气相出口与富co2高压气相入口连通。

28、如上述的分级气提装置，其中，还包括洗涤单元、闪蒸单元、再生甲醇-热交换单元以及甲醇热再生单元；

29、所述洗涤单元包括粗合成气入口、甲醇洗涤剂入口、富co2甲醇出口、含硫富甲醇出口以及精制合成气出口；

30、所述闪蒸单元包括含硫富甲醇入口、闪蒸气出口、第三回收甲醇出口；

31、所述富co2甲醇出口与所述富co2甲醇入口连通；

32、所述含硫富甲醇出口与所述含硫富甲醇入口连通；

33、所述甲醇热再生单元包括回收甲醇入口和再生甲醇出口；

34、所述第一回收甲醇出口、第二回收甲醇出口以及第三回收甲醇出口中的至少一个与所述回收甲醇入口连通；

35、所述再生甲醇-热交换单元包括第一升温富co2高压气相入口、再生甲醇入口、第二升温富co2高压气相出口以及低温再生甲醇出口；

36、所述再生甲醇出口与所述再生甲醇入口连通；

37、所述低温再生甲醇出口与所述甲醇洗涤剂入口连通；

38、所述第二升温富co2高压气相出口与所述富co2高压气相入口连通。

39、如上述的分级气提装置，其中，还包括气提气-热交换单元；

40、所述气提气-热交换单元包括初始富co2高压气相入口、一级气提气入口、第一升温富co2高压气相出口以及低温一级气提气出口；

41、所述初始富co2高压气相入口与所述富co2高压气相出口连通；

42、所述第一升温富co2高压气相出口与所述第一升温富co2高压气相入口连通；

43、所述一级气提气入口与所述一级气提气出口连通；

44、所述低温一级气提气出口和所述闪蒸气出口分别与所述粗合成气入口连通。

45、本技术提供一种合成气制备系统，其中，包括上述的分级气提装置和合成气反应装置；

46、所述合成气反应装置包括粗合成气出口；

47、所述粗合成气出口用于向分级气提装置输出粗合成气。

48、本技术提供直产高压co2的低温甲醇洗分级气提方法及系统。本技术通过以co2替代外购氮气作为气提介质，并采用高压一级气提回收有效气、低压二级气提直接获得高压富co2气相并经精制得到高压气态co2产品的方式，直接产出满足外输压力要求的高压高纯度co2产品气，同时回收精制合成气。解决了现有低温甲醇洗工艺中co2产品需多级压缩提压、液化-汽化相变导致高能耗、有效气回收与co2分离存在能耗矛盾以及外购氮气稀释产品的问题，在保障精制合成气稳定产出与有效气高效回收的基础上，显著降低了碳捕集能耗与设备成本。