一种低温甲醇洗工艺流程中使用的减压节能方法及系统与流程

1.本发明属于煤化工合成气净化技术领域，涉及一种低温甲醇洗工艺流程中使用的减压节能方法及系统。


背景技术：

2.随着工业的发展和人们物质生活水平的提高，能源的需求也与日俱增。煤炭是全球最丰富的化石资源，也是分布地域最广的化石燃料。由于煤炭等化石能源在使用时会不可避免地污染环境，因而，煤化工是化石能源向清洁能源过渡的重要桥梁之一。煤制油、煤制气和整体煤气化联合循环发电系统可以将便宜的煤炭等化石燃料转换为清洁合成气体(氢、一氧化碳等)用于生产液体燃料或发电。在合成气转化过程中，一个关键的步骤是脱除有害于下游催化剂的酸性气体(co2、h2s、cos等)。
3.低温甲醇洗工艺以冷甲醇为吸收溶剂，利用甲醇在低温高压下对酸性气体溶解度极大的优良特性，脱除原料气中的酸性气体，是一种物理吸收法。该工艺是目前国内外所公认的最为经济且净化度高的气体净化技术，具有净化气质量好，净化度高，选择性吸收h2s、cos和co2的特性，溶剂价格便宜且容易获得，能耗低，运转费用低，生产运行稳定、可靠等。该工艺一般包含一个吸收塔和多个解析塔。传统甲醇洗工艺中，高压低温的甲醇溶液在吸收塔中吸收酸性气体，并通过节流阀将高压富液溶剂节流减压到工艺需求之后导入下游解析塔解，然后收集并储存酸性气体，将贫液甲醇返回吸收塔，达到循环利用甲醇的目的。
4.在这个过程中，高压富甲醇溶液通过节流阀实现了节流减压，但与此同时巨大的高压压力头以热能的形式耗散到系统中，这必然造成下边的问题：
5.1)甲醇洗工艺流程中，吸收塔和解析塔一般运行再
‑
30到
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50摄氏度，数十个大气压的压力头以热能的形式耗散在甲醇洗工艺流程中必然会导致整个系统的能效降低；
6.2)数十个大气压的机械能以热能的形式耗散在甲醇洗工艺流程中会导致富甲醇溶液温度升高，这会导致甲醇溶剂对酸性气体的吸收能力降低，不利于提高整个甲醇洗工艺流程的酸性气体净化能力；
7.3)为防止由于酸性气体在吸收塔和解析塔之外的管道中大规模析需要提高对相关部件的密封，这会增大甲醇洗工艺流程的建设和维护成本。


技术实现要素：

8.本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种低温甲醇洗工艺流程中使用的减压节能方法及系统，该方法及系统减少富甲醇溶液流经吸收塔与解析塔之间时减压过程中的酸性气体的析出量，同时降低高压液体节流过程的压力头耗散对系统性能的影响。
9.为达到上述目的，本发明所述的低温甲醇洗工艺流程中使用的减压节能方法包括以下步骤：吸收塔下端输出的高压低温富甲醇溶液进入到液体膨胀机中，通过液体膨胀机将高压低温富甲醇溶液的压力能转换为动能，然后排入下游解析塔中。
10.具体包括以下步骤：
11.吸收塔下端输出的高压低温富甲醇溶液进入到液体膨胀机的蜗壳中，再均匀分配到喷嘴环中，然后在液体膨胀机中的可调喷喷嘴内进行膨胀加速，将高压低温甲醇溶液的压力能转换为动能，以推动液体膨胀机中的叶轮转动，液体膨胀机输出的甲醇溶液进入到解析塔中。
12.一种低温甲醇洗工艺流程中使用的减压节能装置，安装于吸收塔与解析塔之间，包括节流阀、液体膨胀机、第一截止阀及第二截止阀，其中，吸收塔下端的出口分为两路，其中一路与第一截止阀的一端相连通，另一路与节流阀的一端相连接，第一截止阀的另一端与液体膨胀机的入口相连通，液体膨胀机的出口与第二截止阀的一端相连通，第二截止阀的另一端与节流阀的另一端通过管道并管后与解析塔的入口相连通。
13.液体膨胀机的输出轴连接有发电机或者动力设备。
14.还包括冷箱，液体膨胀机位于冷箱内。
15.冷箱的侧壁上设置有隔热保温层。
16.本发明具有以下有益效果：
17.本发明所述的低温甲醇洗工艺流程中使用的减压节能方法及系统在具体操作时，利用高压低温的富甲醇溶液的减压节流效应，使得进入液体膨胀机的富甲醇溶液的压力头经过喷嘴加速后，在叶轮中将压力能和动能转化为机械能，实现减压节能的效益，同时避免减压节流过程中富甲醇溶液温度升高而造成的酸性气体大规模析出，以提高甲醇洗工艺流程对酸性气体的脱除性能，提高系统的单位能耗产出。另外，本发明使用液体膨胀机并联节流阀，使得在节流减压过程中富甲醇溶液的温度下降，不但避免了减压节流过程中由于温度升高导致酸性气体的大规模析出而产生的空化流动，还可以有效地提高甲醇溶液对酸性气体的吸收能力，提高系统的单位能耗产出。
附图说明
18.图1为甲醇洗工艺的框图；
19.图2为本发明的结构示意图。
20.其中，1为节流阀、21为第一截止阀、22为第二截止阀、3为发电机、4为液体膨胀机、5为吸收塔、6为解析塔、7为浓缩塔、8为再生塔、9为分离塔、10为甲醇泵。
具体实施方式
21.下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
22.本发明所述的低温甲醇洗工艺流程中使用的减压节能方法包括以下步骤：将吸收塔5下端输出的高压低温富甲醇溶液输入到液体膨胀机4中，通过液体膨胀机4将高压低温富甲醇溶液的压力能转换为动能。
23.具体包括以下步骤：吸收塔5下端输出的高压低温富甲醇溶液进入到液体膨胀机4的蜗壳中，再均匀分配到喷嘴环中，然后在液体膨胀机4中的可调喷喷嘴内进行膨胀加速，将高压低温甲醇溶液的压力能转换为动能，以推动液体膨胀机4中的叶轮转动，液体膨胀机4输出的甲醇溶液进入到解析塔6中。
24.参考图1及图2，本发明所述的低温甲醇洗工艺流程中使用的减压节能装置，安装
于吸收塔5与解析塔6之间，包括节流阀1、液体膨胀机4、第一截止阀21及第二截止阀22，其中，吸收塔5下端的出口分为两路，其中一路与第一截止阀21的一端相连通，另一路与节流阀1的一端相连接，第一截止阀21的另一端与液体膨胀机4的入口相连通，液体膨胀机4的出口与第二截止阀22的一端相连通，第二截止阀22的另一端与节流阀1的另一端通过管道并管后与解析塔6的入口相连通，其中，液体膨胀机4的输出轴连接有发电机3或者动力设备。
25.本发明还包括冷箱，液体膨胀机4位于冷箱内；冷箱的侧壁上设置有隔热保温层。
26.在具体工作时，在现运行的甲醇洗工艺流程中稳定运行时，关闭节流阀1，打开第一截止阀21及第二截止阀22，液体膨胀机4稳定运行，并拖动发电机3达到并网发电转速，具体过程为：
27.首先，高压低温的贫甲醇溶剂在吸收塔5内对原料气净化，吸收酸性气体(h2s、cos及co2等)并收集为吸收塔5下段的富甲醇溶液，然后从吸收塔5下端引出富甲醇溶液，导入蜗壳中将富甲醇溶液均匀分配到喷嘴环上，然后在可调喷嘴内对富甲醇溶液进行膨胀加速，将压力能转化为动能，推动液体膨胀机4的叶轮高速旋转，继而将其压力能及动能转化为转子的旋转机械能并输出轴功，最后富甲醇溶液流出扩压管，达到甲醇洗工艺流程所需压力的富甲醇溶液后进入到下游解析塔6中。
28.以上所述仅是本发明一种较佳的具体实施方式而不限制本发明的保护范围，本领域技术人员凡依照本发明专利所述内容所作的等价形式的修改，均应涵盖在本发明的专利保护范围内。