一種低溫甲醇洗尾氣水洗裝置及其工藝方法與流程
2023-05-07 05:37:11 1
本發明屬於煤化工領域，尤其是涉及一種低溫甲醇洗尾氣水洗裝置及其工藝方法。
背景技術：
低溫甲醇洗工段憑藉能耗低、裝置處理能力大等特點，在新建煤化工項目中廣泛應用。目前，大型煤化工項目酸性氣脫除工段多採用低溫甲醇洗技術。隨著環保要求日益嚴格，根據GB31571-2015的要求，低溫甲醇洗尾氣中的甲醇排放不得超過50mg/m3。傳統的低溫甲醇洗尾氣水洗工藝採用的是脫鹽水吸收尾氣中的甲醇，為滿足最新環保要求，脫鹽水用量大增，同樣直接導致產生大量含甲醇廢水，對應的汙水處理單元能力也需要提高。
技術實現要素：
有鑑於此，本發明旨在提出一種低溫甲醇洗尾氣水洗裝置，以在實現低溫甲醇洗尾氣中的甲醇排放小於50mg/m3指標的同時，降低脫鹽水的使用量，進而降低含甲醇廢水排放量，減輕汙水處理壓力。
為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的：
一種低溫甲醇洗尾氣水洗裝置，包括用管線連接的尾氣水洗塔、甲醇水分離塔、換熱器、甲醇汽提塔和放空筒；所述各管線上均設有閥門；
所述尾氣水洗塔上端入口連接有脫鹽水源，所述尾氣水洗塔頂部出口與所述放空筒入口連通；所述尾氣水洗塔底部入口連接含甲醇尾氣源，所述尾氣水洗塔底部出口與所述換熱器冷端的入口和甲醇水分離塔入口連通；
所述換熱器冷端出口與所述甲醇汽提塔上端入口連通，所述換熱器熱端入口與所述甲醇氣提塔底部出口連通；所述換熱器熱端出口與所述尾氣水洗塔上端入口連通；
所述甲醇汽提塔頂部出口與所述放空筒入口連通；所述甲醇汽提塔頂部出口與所述放空筒入口之間的管線，與所述尾氣水洗塔頂部出口與所述放空筒入口之間的管線連通；所述甲醇汽提塔內下端設有再沸器。
進一步的，所述尾氣水洗塔底部出口與所述換熱器冷端入口之間的連接管線上設有壓力泵；所述換熱器冷端出口與所述甲醇汽提塔上端入口之間的連接管線上設有壓力調節閥；所述換熱器熱端入口與所述甲醇汽提塔底部出口之間的連接管線上設有壓力泵；所述甲醇汽提塔頂部出口與所述放空筒入口之間的管線上設有真空泵。
進一步的，所述真空泵為水環真空泵。
進一步的，所述再沸器入口連接熱源，所述再沸器出口連通熱水管網或煙道。
進一步的，所述熱源為溫度在85～95℃的水，或者溫度在95～180℃的煙道氣。
進一步的，所述尾氣水洗塔為填料塔；所述尾氣水洗塔上端入口數量為1個。
進一步的，所述尾氣水洗塔為板式塔；所述尾氣水洗塔上端入口數量為2個，分別為第一入口和第二入口；所述第一入口位於所述尾氣水洗塔從上至下的第一塊塔板處，所述第二入口位於所述尾氣水洗塔從上至下的第二塊塔板處；所述第一入口連接所述脫鹽水源，所述第二入口與所述換熱器熱端出口連通。
進一步的，所述換熱器為板式換熱器或管殼式換熱器；所述閥門為自動電磁閥。
本發明的另一目的在於提出一種應用如上所述的低溫甲醇洗尾氣水洗裝置的工藝方法，以利用上述水洗裝置，實現含甲醇尾氣達標排放的同時降低脫鹽水的使用量。
為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的：
一種應用低溫甲醇洗尾氣水洗裝置的工藝方法，包括以下步驟：
(1)含有二氧化碳、氮氣和少量甲醇的低溫甲醇洗尾氣自尾氣水洗塔底部進入尾氣水洗塔，與從尾氣水洗塔的上端進入所述尾氣水洗塔的脫鹽水逆流接觸；經過脫鹽水洗滌的尾氣從所述尾氣水洗塔頂部排出至放空筒，含有甲醇的廢棄脫鹽水從所述尾氣水洗塔底部出口離開尾氣水洗塔，該廢水分為兩股，一股送至甲醇水分離塔，另一股經壓力泵增壓送至換熱器升溫；
(2)經所述換熱器升溫的廢水經壓力調節閥減壓後進入甲醇汽提塔汽提處理；甲醇汽提塔中的氣相從塔頂排出經真空泵增壓後排至排氣管，與所述尾氣水洗塔中經脫鹽水洗滌的尾氣混合，並一起送至放空筒；甲醇汽提塔塔底的貧液一股送至換熱器降溫，另一股經塔底的再沸器加熱再沸後返回甲醇汽提塔；
(3)經過換熱器降溫的貧液經加壓後從所述尾氣水洗塔中上部進入尾氣水洗塔，與脫鹽水一起與從所述尾氣水洗塔底部進入的低溫甲醇洗尾氣逆流接觸，開始下一個工作循環。
優選的，所述步驟(1)中送至甲醇水分離塔的廢水和送至換熱器的廢水體積比為1:4。
步驟(1)中，含有二氧化碳、氮氣和少量甲醇的低溫甲醇洗尾氣(甲醇體積含量為0.01％)，其低溫甲醇洗工段溫度在-40℃左右，待該尾氣進入尾氣水洗塔時溫度已達到20-30℃，但該尾氣在尾氣水洗塔中與脫鹽水逆流接觸後從尾氣水洗塔塔頂排出時溫度降至15-18℃。
步驟(2)中，廢水進入換熱器的冷端經換熱器升溫至50-60℃，升溫的目的是該廢水要送甲醇汽提塔，而甲醇汽提塔操作溫度較高，升溫相當於對廢水預熱，預熱後的廢水汽提效果好。從換熱器升溫出來後的廢水經壓力調節閥加壓至70-80kpaA，以降低甲醇的沸點，方便後續再沸器中採用低溫熱水(85-95℃)或者溫度在95-180℃之間的其他工藝介質(比如煙道氣或採暖水)作為加熱介質，減低能源消耗。甲醇汽提塔中的氣相從塔頂排出經真空泵增壓至130kpaA，該氣相溫度為50℃左右，與尾氣水洗塔頂部排出的尾氣混合後混合氣體的溫度接近常溫，可避免尾氣水洗塔中排出的尾氣在飽和狀態下遇到溼度比較大的天氣可能造成空氣中水汽凝結問題(凝結在放空筒壁上)。甲醇汽提塔中的氣相組成為二氧化碳、氮氣、甲醇和水蒸氣，其中甲醇含量在35mg/m3，水蒸氣體積含量在1％左右。甲醇汽提塔塔底的貧液進入換熱器的熱端，該貧液中甲醇含量低至75ppm。
步驟(3)中，經過換熱器降溫的貧液加壓至0.4MpaA後從所述尾氣水洗塔中上部進入尾氣水洗塔。
相對於現有技術，本發明所述的一種低溫甲醇洗尾氣水洗裝置具有以下優勢：
本發明所述的一種低溫甲醇洗尾氣水洗裝置，由於設置了尾氣水洗塔、換熱器和甲醇汽提塔，可降低進入裝置的尾氣甲醇含量，同時將部分甲醇汽提塔底的貧液返回尾氣水洗塔作為洗滌液的一部分，可減少整個裝置中脫鹽水的使用量，進而降低含甲醇廢水排放量。此外，將從尾氣水洗塔頂部排出的尾氣和從甲醇氣提塔頂部排出的氣體混合排放，可避免從尾氣水洗塔頂部排出的尾氣單獨排放可能造成的空氣中水汽凝結問題，同時有效利用了從甲醇氣提塔頂部排出的氣體中的熱量。
相對於現有技術，本發明所述的一種應用低溫甲醇洗尾氣水洗裝置的工藝方法具有以下優勢：
(1)通過減壓汽提含甲醇廢水得到甲醇濃度很低的貧液，送至尾氣水洗塔作為洗滌水，降低了低溫甲醇洗裝置的脫鹽水消耗；
(2)該方法尾氣水洗塔送甲醇水分離塔的含醇水大大減少，降低了甲醇水分離塔的操作負荷，同時甲醇水分離塔塔底的廢水量也隨之大大減少；
(3)傳統低溫甲醇洗尾氣經水洗後溫度很低，造成夏天操作尾氣排放筒內大量水凝結，尾氣放空筒積液嚴重，該流程下甲醇汽提塔頂尾氣溫度較高，和尾氣水分離塔塔頂的尾氣混合後接近常溫，尾氣放空時不會造成空氣中水汽凝結；
(4)將煤化工裝置大量的低位熱(低溫熱水或煙道氣等)引入再沸器作為熱源，可實現整個煤化工生產中的餘熱利用，節省能源。
附圖說明
構成本發明的一部分的附圖用來提供對本發明的進一步理解，本發明的示意性實施例及其說明用於解釋本發明，並不構成對本發明的不當限定。在附圖中：
圖1為本發明實施例所述的一種低溫甲醇洗尾氣水洗裝置的簡單示意圖。
附圖標記：
1-尾氣水洗塔；2-甲醇水分離塔；3-換熱器；4-甲醇汽提塔；5-放空筒；6-脫鹽水源；7-含甲醇尾氣源；8-再沸器；9-壓力泵；10-真空泵。
具體實施方式
除非另外說明，本文中所用的術語均具有本領域技術人員常規理解的含義，為了便於理解本發明，將本文中使用的一些術語進行了下述定義。
所有的數字標識，例如pH、溫度、時間、濃度，包括範圍，都是近似值。要了解，雖然不總是明確的敘述所有的數字標識之前都加上術語「約」。同時也要了解，雖然不總是明確的敘述，本文中描述的試劑僅僅是示例，其等價物是本領域已知的。
下面結合實施例來詳細說明本發明。
如圖1所示，一種低溫甲醇洗尾氣水洗裝置，包括用管線連接的尾氣水洗塔1、甲醇水分離塔2、換熱器3、甲醇汽提塔4和放空筒5；所述各管線上均設有閥門；
所述尾氣水洗塔1上端入口連接有脫鹽水源6，所述尾氣水洗塔1頂部出口與所述放空筒5入口連通；所述尾氣水洗塔1底部入口連接含甲醇尾氣源7，所述尾氣水洗塔1底部出口與所述換熱器3冷端的入口和甲醇水分離塔2入口連通；
所述換熱器3冷端出口與所述甲醇汽提塔4上端入口連通，所述換熱器3熱端入口與所述甲醇汽提塔4底部出口連通；所述換熱器3熱端出口與所述尾氣水洗塔1上端入口連通；
所述甲醇汽提塔4頂部出口與所述放空筒5入口連通；所述甲醇汽提塔4頂部出口與所述放空筒5入口之間的管線，與所述尾氣水洗塔1頂部出口與所述放空筒5入口之間的管線連通；所述甲醇汽提塔4內下端設有再沸器8。
所述尾氣水洗塔1底部出口與所述換熱器3冷端入口之間的連接管線上設有壓力泵9；所述換熱器3冷端出口與所述甲醇汽提塔4上端入口之間的連接管線上設有壓力調節閥；所述換熱器3熱端入口與所述甲醇汽提塔4底部出口之間的連接管線上設有壓力泵9；所述甲醇汽提塔4頂部出口與所述放空筒5入口之間的管線上設有真空泵10。
所述真空泵10為水環真空泵。
所述再沸器8入口連接熱源，所述再沸器8出口連通熱水管網或煙道。
所述熱源為溫度在90℃的水。
所述尾氣水洗塔1為板式塔；所述尾氣水洗塔1上端入口數量為2個，分別為第一入口和第二入口；所述第一入口位於所述尾氣水洗塔1從上至下的第一塊塔板處，所述第二入口位於所述尾氣水洗塔1從上至下的第二塊塔板處；所述第一入口連接所述脫鹽水源6，所述第二入口與所述換熱器3熱端出口連通。
所述換熱器3為板式換熱器；所述閥門為自動電磁閥。
應用上述裝置的工藝方法，包括以下步驟：
(1)含有二氧化碳、氮氣和少量甲醇(甲醇體積含量為0.01％)的低溫甲醇洗尾氣(尾氣溫度25℃)自尾氣水洗塔1底部入口進入所述尾氣水洗塔1，與所述從尾氣水洗塔1的上端進入所述尾氣水洗塔1的脫鹽水逆流接觸；經過脫鹽水洗滌的尾氣(溫度16℃)從所述尾氣水洗塔1頂部排出至放空筒5，含有甲醇的廢棄脫鹽水從所述尾氣水洗塔1底部出口離開尾氣水洗塔1，該廢水分為兩股，一股(佔廢水量體積的1/5)送至甲醇水分離塔2，另一股(佔廢水量體積的4/5)經壓力泵9增壓送至換熱器3升溫；
(2)經所述換熱器3升溫的廢水達到溫度55℃後，經壓力調節閥減壓至76kpaA後進入甲醇汽提塔4汽提處理；甲醇汽提塔4中的含有二氧化碳、氮氣、甲醇和水蒸氣(甲醇含量為35mg/m3，水蒸氣體積含量為0.97％)，溫度為50℃的氣相從塔頂排出，經真空泵10增壓至130kpaA後排至排氣管，與所述尾氣水洗塔1中經脫鹽水洗滌的尾氣混合，並一起送至放空筒5；甲醇汽提塔4塔底的貧液(甲醇含量為75ppm)一股送至換熱器3降溫，另一股經塔底的再沸器8加熱再沸後返回甲醇汽提塔4；
(3)經過換熱器3溫的貧液經加壓後從所述尾氣水洗塔1的第二塊塔板進入尾氣水洗塔1，與脫鹽水一起與從所述尾氣水洗塔1底部進入的低溫甲醇洗尾氣逆流接觸，開始下一個工作循環。
經檢測，採用以上水洗裝置和工藝方法，排至放空筒的尾氣甲醇含量低於50mg/m3，脫鹽水使用量相比原來可減少70％。
以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。