一种用于低温甲醇洗系统中氨的捕集采出方法与流程

1.本发明涉及氨回收技术领域，具体涉及一种用于低温甲醇洗系统中氨的捕集采出方法。


背景技术：

2.以煤为原料的化工生产中，经过co耐硫变换后的变换气中含有大量多余的co2、少量的h2s、cos等酸性气体，这些酸性气体对下游生产是非常不利的，尤其是硫化物会造成下游生产中的催化剂中毒，因此必须将其进行脱除。低温甲醇洗工艺以冷甲醇为吸收溶剂，利用甲醇在低温下对酸性气体(co2、h2s、cos等)溶解度极大的优良特性，用物理吸收的方法脱除变换气中的酸性气体，以达到后续工段的使用要求。目前使用较多的有德国林德低温甲醇洗、鲁奇低温甲醇洗、大连佳纯低温甲醇洗等工艺包。
3.从变换装置进入低温甲醇洗的变换气中含有微量的nh3，根据变换气中各组分在相同压力和温度下，在低温甲醇中的溶解度，得出各组分在甲醇中溶解能力为：nh3＞h2s＞cos＞co2＞ch4＞co＞n2＞h2，所以在相同条件下是原料气各组分中最能溶于甲醇的是nh3。在低温甲醇洗系统中，通过减压闪蒸、气提区域是无法将其与甲醇进行有效分离的，只能在甲醇热再生塔区域进行不完全解析；随着低温甲醇洗系统的甲醇循环利用，甲醇中nh3会逐渐进行累积和浓缩，当达到一定程度后，在现有的温度和压力下，由co2及h2s为主要组分的酸性气管线中会形成氨结晶现象，堵塞管线及设备，其主要影响：(1)低温甲醇洗系统酸性气管线超压或压力大幅波动，打破甲醇热再生塔温度、流量、液位等的平衡，威胁甲醇的再生效果，使低温甲醇洗对变换气的脱硫效果变差，严重时造成出甲醇洗涤塔顶部的净化气中h2s含量超标，引起合成催化剂中毒失活；(2)低温甲醇洗系统副产的酸性气无法外送，只能通过就近管线排至酸性气火炬系统进行管线疏通，引起硫回收系统减负荷或者切气，同时造成一定的环境污染。
4.为了实现上述目的，本领域技术人员通常采用局部置换甲醇方法、酸性气管线热洗方法以及酸性气管线设置防氨结晶手阀方法；
5.局部置换甲醇方法：当低温甲醇洗系统酸性气管线出现氨结晶现象后，从低温甲醇洗系统甲醇中nh3最高的地方排出高浓度含nh3甲醇，再从罐区对低温甲醇洗系统补充新鲜的精甲醇(不含nh3)，以对低温甲醇洗系统甲醇中的nh3含量进行稀释，避免酸性气系统出现氨结晶现象。经过长期的运行数据统计，变换工艺气在7.5mpag压力下进入德国林德低温甲醇洗系统7塔全贫液流程，对应180wt/合成甲醇装置，低温甲醇洗局部置换排出含nh3甲醇(组份：h2o 1.03％；nh
3 4.08g/l；h2s 5.6％；ph 8.3)量约150t～200t/月。此方法在大量浪费精甲醇同时，对排出的含nh3甲醇目前暂无相关工业应用的处理工艺，造成置换排出的含nh3甲醇存储风险极大。
6.酸性气管线热洗方法：当低温甲醇洗系统酸性气管线出现氨结晶现象后，将酸性气切至酸性气火炬进行燃烧排放，通过提高酸性气温度的方法，使氨结晶体分解为co2和nh3，达到消除氨结晶的目的，同时大量甲醇也会随着酸性气管线进入酸性气火炬系统。此
方法不会产生含nh3甲醇排放，但富含h2s酸性气放至火炬燃烧后产生的so2对大气环境造成一定污染，加剧了低温甲醇洗系统甲醇消耗；含nh3酸性气进入火炬管线后，可能使酸性气火炬系统产生氨结晶现象，影响酸性气火炬的安全稳定运行。
7.酸性气管线设置防氨结晶手阀方法：在低温甲醇洗系统酸性气管线冷热酸性气换热器上，设置防氨结晶手阀(即热酸性气跨线阀)。当低温甲醇洗系统酸性气管线出现氨结晶现象后，打开酸性气管线防氨结晶手阀，使酸性气管线氨结晶体分解为co2和nh3，达到消除氨结晶的目的。此方法不会产生含nh3甲醇，也不会造成酸性气放空影响环境，但此阀的投用会使未经分液的含甲醇酸性气经酸性气管线带入硫回收系统，在高温反应下，容易引起硫回收克劳斯反应器大量积碳，造成硫回收克劳斯反应器催化剂活性变差，克劳斯反应器压差增大，影响硫回收率；严重时造成尾气so2指标排放超标；影响硫磺产品的品质。
8.为此，提供一种用于低温甲醇洗系统中氨的捕集采出方法具有重要的社会意义和经济价值。


技术实现要素：

9.为了克服现有技术中的不足，本发明提供了一种用于低温甲醇洗系统中氨的捕集采出方法。通过对低温甲醇洗系统甲醇中nh3的进行捕集采出，对低温甲醇洗系统甲醇中nh3含量进行有效控制，在不产生含nh3甲醇减少精甲醇消耗、不使用酸性气管线热洗方法保护环境及降低低温甲醇洗系统甲醇消耗、不使用防氨结晶阀有效维持硫回收工况稳定运行的同时，避免了低温甲醇洗系统酸性气管线出现氨结晶现象，有效的解决了低温甲醇洗系统酸性气管线氨结晶的瓶颈问题。
10.本发明的目的提供一种用于低温甲醇洗系统中氨的捕集采出方法，采用氨采出捕集装置对含nh3酸性气体中的氨进行捕集采出；
11.所述氨采出捕集装置包括：
12.捕集容器，及
13.所述捕集容器内从下至上依次交替设置有至少一层填料层和至少一层氨捕集层，且设置最底层为填料层，设置最顶层为氨捕集层；
14.所述捕集容器上位于最底层的所述填料层下方连通有用于通入含nh3酸性气体的进气管；
15.所述捕集容器上位于最顶层的所述氨捕集层上方连通有排气管；
16.具体氨的捕集采出方法，包括以下步骤：
17.s1、将含nh3酸性气体通过进气管通入所述氨采出捕集装置中，所述氨采出捕集装置中内的填料层和氨捕集层对酸性气体中的氨进行捕集，当排气管与进气管之间差达到一定的压力差值时，停止将含nh3酸性气体通入所述氨采出捕集装置中；
18.s2、排出所述氨采出捕集装置内的残留含nh3酸性气体；
19.s3、将氨采出捕集装置内的氨捕集层取出采出富集于所述氨捕集层上的氨结晶体；
20.或通过向氨采出捕集装置内通入脱盐水，将富集于所述氨捕集层上的氨结晶体溶于脱盐水后，将含有氨的脱盐水排出，并对氨进行收集处理。
21.优选的，所述捕集容器顶部还连通有用于输出气体或液体输出管；所述输出管上
设有控制阀；
22.所述捕集容器底部连通有氮气或惰性气体充入管，所述充入管上设有气体控制阀；
23.所述捕集容器内从下至上依次交替设置有三层填料层和三层氨捕集层；位于中间的所述填料层和所述氨捕集层之间设有筛板；所述筛板包括从下至上叠层设有至少三层筛网，且从下至上的筛网网孔数目依次增多；
24.所述捕集容器上位于所述筛板的一侧连通有用于通入脱盐水的进水管，所述进水管上设有水控制阀；
25.所述捕集容器上位于所述最顶层的所述氨捕集层上部处设有溢流阀；
26.所述捕集容器底部连通有导淋管，所述导淋管上设有排液控制阀。
27.更优选的，将所述氨采出捕集装置通入含nh3酸性气体前，对其进行预冷至
‑
32～
‑
25℃。
28.更优选的，排出所述氨采出捕集装置内的残留含nh3酸性气体具体是按照如下步骤进行：
29.打开输出管上设有的控制阀，并通过氮气或惰性气体充入管向氨采出捕集装置内通入氮气或惰性气体进行气体置换，将氨采出捕集装置内残留的酸性气体排放至酸性气火炬系统。
30.更优选的，
31.将富集于所述氨捕集层上的氨结晶体溶于脱盐水后，将含有氨的脱盐水排出具体是按照如下步骤进行：
32.步骤一，通过向氨采出捕集装置内通入脱盐水之前需检测，氨采出捕集装置内的温度和h2s含量，当温度≥5℃，h2s含量≤6.5ppm时，从进水管向所述氨采出捕集装置内进行注脱盐水至溢流阀有水溢出，停止注水；
33.步骤二，通过氮气或惰性气体充入管向氨采出捕集装置内通入氮气或惰性气体对所述氨捕集层进行搅拌洗涤，并富集于所述氨捕集层的氨结晶体溶解于所述脱盐水中，
34.步骤三，将含有氨的脱盐水通过导淋管排出至收集桶中；
35.步骤四，重复步骤一～三，直至所述氨采出捕集装置内捕集的氨结晶洗涤完全。
36.更优选的，s1中，所述排气管相对于所述进气管的压降值为≤110～150kpa。
37.更优选的，将所述氨采出捕集装置内捕集的氨结晶洗涤至洗涤液中nh
4
含量为≤10mg/l，停止洗涤。
38.更优选的，对所述氨采出捕集装置内捕集的氨结晶洗涤完全，并对所述氨采出捕集装置经清洗、干燥后，再次通入含nh3酸性气体对氨进行捕集采出。
39.与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
40.本发明是基于低温甲醇洗系统中在酸性气浓缩管线上增加氨捕集采出装置，通过在捕集容器从下至上依次交替设置有至少一层填料层和至少一层氨捕集层对低温甲醇洗系统甲醇中nh3的进行捕集采出，对低温甲醇洗系统甲醇中nh3含量进行有效控制，在不产生含nh3甲醇减少精甲醇消耗、也不使用酸性气管线热洗方法保护环境及降低低温甲醇洗系统甲醇消耗、也不使用防氨结晶阀有效维持硫回收工况稳定运行的同时，避免了低温甲醇洗系统酸性气管线出现氨结晶现象，有效的解决了低温甲醇洗系统酸性气管线氨结晶的瓶
颈问题。
41.本发明提供的方法将低温甲醇洗系统甲醇中含nh3进行有效采出，将低温甲醇洗系统甲醇中nh3含量有效控制在结晶浓度c1≤10mg/l(或甲醇热再生塔回流罐底部甲醇中nh3含量≤0.5％)值以下，从而避免低温甲醇洗系统酸性气管线发生氨结晶现象。
附图说明
42.图1是实施例中用于低温甲醇洗系统中氨的捕集采出方法的采用的氨的捕集装置结构示意图。
具体实施方式
43.下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
44.需要说明的是，下述实施例中所采用的填料层、氨捕集层及筛板均由不锈钢材质制成。
45.下述实施例中采用的氨的捕集采出装置，如图1所示，包括：
46.捕集容器1，及
47.捕集容器1内从下至上依次交替设置有至少一层填料层11和至少一层氨捕集层12，且设置最底层为填料层，设置最顶层为氨捕集层；
48.捕集容器1上位于最底层的填料层11下方连通有用于通入含nh3酸性气体的进气管101；
49.捕集容器1上位于最顶层的氨捕集层12上方连通有排气管102。
50.为此，将低温甲醇洗系统中氨的捕集采出装置通过进气管和排气管连通于低温甲醇洗系统中的酸性气浓缩管线上，将含nh3酸性气体通过进气管通入捕集容器中，捕集容器可以是罐体，依次经过交替设置有至少一层填料层11和至少一层氨捕集层12，对气体中的氨分别与填料层产生节流效应后使氨结晶，将结晶的氨富集于氨捕集层上，从而实现了对氨的捕集采出；有效解决了低温甲醇洗系统酸性气管线氨结晶瓶颈问题。
51.为了判断是否将氨采出，将在进气管101与排气管102上分别设有第一压力计111和第二压力计112；通过判断第一压力计111和第二压力计112之间的差值，来判断捕集容器中氨的采集，当排气管相对于进气管的压降值为110～150kpa时，且排气管中nh3含量累积达到较低浓度≤50mg/l(或甲醇热再生塔回流罐底部甲醇中nh3含量≤1.0％)时，说明在氨捕集采出装置内形成氨结晶体，从而进一步明确捕集容器中对氨的成功捕集采出。为了进一步提升通入捕集容器内的气流压力，则在进气管101上还设有增压泵。
52.为了能够通过进气管通入的含nh3酸性气体均匀的分散于最低层的填料层下方，在捕集容器1内设有气体分布器10；气体分布器10设置于最底层的填料层11的下方，且位于捕集容器1与进气管101连通处的上方。
53.为了对含nh3酸性气体中的氨能够更好的捕集采出，将捕集容器1内从下至上依次交替设置有三层填料层11和三层氨捕集层12；位于中间的填料层11和氨捕集层12之间设有筛板13；筛板包括从下至上叠层设有至少三层筛网，且从下至上的筛网网孔数目依次增多；每个填料层均由两层叠层设置的规整填料层组成，每层规整填料层上的开孔尺寸为1～
2mm；每个氨捕集层均由3～4层叠层设置的滤网组成，且每层滤网网孔尺寸为10μm。为此，能够进一步对气体中的氨分别与填料层产生节流效应后使氨结晶，将结晶的氨富集于氨捕集层上，从而实现了对氨的捕集采出；有效解决了低温甲醇洗系统酸性气管线氨结晶瓶颈问题。
54.完成氨的捕集后，停止将含nh3酸性气体通入捕集容器中，为了将捕集容器中多余的气体排出，将捕集容器1顶部连通有用于气体或液体输出管106；输出管106上设有控制阀。同时在捕集容器1底部连通有氮气或惰性气体充入管104，充入管104上设有气体控制阀。
55.需要说明的是，在采集的过程中，输出管106上设有的控制阀和充入管104上设有气体控制阀处于关闭状态，为此，当捕集容器中的排气管的压降值达到一定值时，停止将含nh3酸性气体通入捕集容器中，为了将捕集容器中多余的气体排出，关闭进气管及排气管上的控制阀，将打开连通于捕集容器1顶部用于输出气体或液体输出管106的上设有控制阀，在泄压的同时，将多余的气体通过输出管106排出且连通有支管1061输送至火炬进行燃烧处理，为了能够将捕集容器内的气体进一步排出，将在捕集容器1底部连通有氮气或惰性气体充入管104，充入管104上设有气体控制阀，打开充入管104上设有气体控制阀向捕集容器内通入氮气或惰性气体将氨采出捕集装置内残留的酸性气体通过输出管106输送至酸性气火炬系统。
56.通过上述将捕集容器内的残留气体排出后，为了能够将捕集的氨排出，将在捕集容器1上位于筛板13的一侧连通有用于通入脱盐水的进水管107，进水管107上设有水控制阀；
57.捕集容器1上位于最顶层的氨捕集层12上部处设有溢流阀105；
58.捕集容器1底部连通有导淋管103，导淋管103上设有排液控制阀。另外，输出管106还通过第二支管1062连通有分液罐2，第二支管1062上设有控制阀；
59.为此，通过进水管107向捕集容器中充入脱盐水，且随着不断的充入脱盐水，通过溢流阀105判断，捕集容器中的脱盐水是否将氨捕集层浸泡其中，一旦溢流阀105有脱盐水排出，将关闭溢流阀，以及关闭支管1061上设有的控制阀体，且打开第二支管1062上设有的控制阀，同时，通过打开充入管104上设有气体控制阀向捕集容器内通入氮气或惰性气体不断的对捕集容器内的脱盐水进行搅拌，而氮气或惰性气体经脱盐水后进入输出管106将含有液体的氮气或惰性气体通过第二支管1062输送至分液罐2内，利用分液罐2进行气液分离，分离后的气体通入火炬系统燃烧处理。
60.经气体搅拌后的脱盐水将捕集至捕集层上的氨结晶体溶解后，再通过打开导淋管103上设有排液控制阀，将含有氨的脱盐水通过导淋管103排出，进行后续处理，实现了对捕集容器内捕集到的氨进行溶解排出，随后对捕集装置进行洗剂干燥处理再次投入氨的捕集采出工艺中。为此，有效解决了低温甲醇洗系统酸性气管线氨结晶瓶颈问题。
61.另外，为了确保整个工艺的安全操作，将每个设有控制阀的管体上均设有双控制阀。
62.实施例
63.一种用于低温甲醇洗系统中氨的捕集采出方法，如图1所示，包括以下步骤：
64.s1、将含nh3酸性气体通过进气管101通入氨采出捕集装置中，氨采出捕集装置中
内的填料层11和氨捕集层12对酸性气体中的氨进行捕集，当排气管102与进气管101之间差达到一定的压力差值时，停止将含nh3酸性气体通入氨采出捕集装置中；将氨采出捕集装置通入含nh3酸性气体前，对其进行预冷至
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32～
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25℃；排气管102相对于进气管101的压降值为110～150kpa。
65.s2、排出氨采出捕集装置内的残留含nh3酸性气体；具体是按照如下步骤进行：
66.打开输出管106上设有的控制阀，并通过氮气或惰性气体充入管104向氨采出捕集装置内通入氮气或惰性气体进行气体置换，将氨采出捕集装置内残留的酸性气体排放至酸性气火炬系统。
67.s3、将氨采出捕集装置内的氨捕集层12取出采出富集于氨捕集层12上的氨结晶体；
68.或通过向氨采出捕集装置内通入脱盐水，将富集于氨捕集层12上的氨结晶体溶于脱盐水后，将含有氨的脱盐水排出，并对氨进行收集处理；
69.将富集于氨捕集层12上的氨结晶体溶于脱盐水后，将含有氨的脱盐水排出具体是按照如下步骤进行：
70.步骤一，通过向氨采出捕集装置内通入脱盐水之前需检测，氨采出捕集装置内的温度和h2s含量，当温度≥5℃，h2s含量≤6.5ppm时，从进水管107向氨采出捕集装置内进行注脱盐水至溢流阀105有水溢出，停止注水；
71.步骤二，通过氮气或惰性气体充入管104向氨采出捕集装置内通入氮气或惰性气体对氨捕集层12进行搅拌洗涤，并富集于氨捕集层12的氨结晶体溶解于脱盐水中，
72.步骤三，将含有氨的脱盐水通过导淋管103排出至收集桶中；
73.步骤四，重复步骤一～三，直至氨采出捕集装置内捕集的氨结晶洗涤完全；将氨采出捕集装置内捕集的氨结晶洗涤至洗涤液中nh
4
含量为≤10mg/l，停止洗涤。
74.对氨采出捕集装置内捕集的氨结晶洗涤完全，并对氨采出捕集装置经清洗、干燥后，再次通入含nh3酸性气体对氨进行捕集采出。
75.使用此方法可将低温甲醇洗系统甲醇中nh3进行有效采出，将低温甲醇洗系统甲醇中nh3含量有效控制在结晶浓度≤10mg/l或甲醇热再生塔回流罐底部甲醇中nh3含量≤0.5％，从而避免低温甲醇洗系统酸性气管线发生氨结晶现象。
76.综上，本发明有效解决低温甲醇洗系统酸性气管线氨结晶瓶颈问题，填补国、内外此类问题在工业应用领域解决方法的空白，为同类型企业提供借鉴。
77.本发明替代目前的甲醇置换方法流程，有效降低低温甲醇洗系统甲醇消耗；从源头上有效遏制了置换出的含nh3甲醇后期存储及处理风险。
78.本发明替代目前的酸性气放空热洗流程，有效保证酸性气火炬管线安全运行；有效降低低温甲醇洗系统甲醇消耗；确保酸性气尽量送往硫回收进行处理，极大保护环境。
79.本发明替代目前的防氨结晶阀流程，有效降低低温甲醇洗系统甲醇消耗；硫回收工段可省略酸性气进硫回收热反应器前的甲醇水洗塔，有效降低硫回收投资；由于硫回收克劳斯反应器积碳频次减少，极大提高硫回收克劳斯催化剂使用周期。
80.以上公开的仅为本发明的具体实施例，但是，本发明实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。