一种分离合成气中co2的方法及设备
技术领域
1.本发明涉及一种工业节能技术领域，具体涉及一种利用低温闪蒸气冷凝分离合成气中co2的方法。


背景技术：

2.合成气经变换后co2含量43%，h2s含量0.05
‑
0.15%，目前常用的脱硫脱碳工艺为低温甲醇洗，合成气通过低温甲醇洗h2s、co2依次被低温甲醇吸收，合成气得以净化，吸收h2s、co2的富甲醇液经闪蒸解析出co2，压力为0.25mpa，由二氧化碳压缩机经四级压缩加压至15mpa去尿素工序。由于压缩比大，动力消耗高，因此，研究一种低能耗分离合成气co2的方法是十分必要的。


技术实现要素：

3.针对目前合成气co2分离能耗高的问题，本发明提供一种分离合成气co2的方法，利用低温闪蒸气冷凝富co2合成气从而将co2变为液体实现分离，节省大量动力消耗。
4.为实现上述目的，本发明采用如下技术方案。
5.一种分离合成气中co2的方法，包括以下步骤：（1）高压合成原料气经高压气态co2和低压气态co2冷却至
‑
15~
‑
20℃，得到低温高压合成原料气，产生的高温低压co2和高温高压co2去往尿素工序；（2）低温高压合成原料气以富co2甲醇脱硫，获得脱硫合成气，产生富甲醇液；富甲醇液依次解析h2s和co2并通过再生工序，获得贫甲醇液，产生低温解析气态co2和h2s；（3）脱硫合成气经低温解析气态co2冷却至
‑
40~
‑
45℃，获得夹液态co2的脱硫合成气，产生低压气态co2返回步骤（1）；（4）夹液态co2的脱硫合成气经液态co2蒸发冷却至
‑
45~
‑
50℃，获得气液混合物，产生低温高压气态co2返回步骤（1）；（5）气液混合物进行气液分离，获得一次脱碳合成气，产生液态co2返回步骤（4）；（6）一次脱碳合成气经含co2甲醇液脱co2，获得二次脱碳合成气，产生富co2甲醇返回步骤（2）；（7）二次脱碳合成气经贫甲醇液
‑
56—
‑
60℃再次脱co2，获得净化合成气，产生含co2甲醇液返回步骤（6）。
6.所述合成原料气中，co2含量为35%
‑
45%v/v，h2s含量为0.05%
‑
0.15%v/v。
7.所述合成原料气的压力为5.9
‑
6.2mpa。
8.步骤（1）中，所述高压气态co2的温度为
‑
45~
‑
53℃；所述低压气态co2的温度为
‑
53℃~
‑
55℃。所述高温低压co2的压力为0.21
‑
0.25mpa，所述高温高压co2的压力为0.62
‑
0.65mpa。
9.步骤（3）中，所述脱硫合成气的压力为2.1
‑
2.58mpa。
10.所述净化合成气中，co2含量为5ppm，h2s含量为0.1ppm。
11.一种分离合成气中co2的装置，包括：通过管道依次连接的第一冷却器，洗涤塔，h2s闪蒸塔，co2闪蒸塔，第二冷却器，co2蒸发器和co2分离器；所述洗涤塔由上到下依次设置上封头、中封头、下封头，由下到上依次被分隔为第一洗涤区、第二洗涤区、第三洗涤区和第四洗涤区；所述下封头呈倒u形，所述上封头和中封头为平板并在中心设置出气口，所述出气口上方设置导流板；所述第三洗涤区通过管道与第一洗涤区连接；所述下封头顶部设管道与第二冷却器连接；所述第一洗涤区下部设管道与第一冷却器连接；所述第二洗涤区下部设管道与co2分离器连接；所述第四洗涤区上部设置管道；所述洗涤塔底部设管道与h2s闪蒸塔连接；所述洗涤塔顶部设出气管；所述h2s闪蒸塔顶部设置出气管，底部设置管道与co2闪蒸塔连接；所述co2闪蒸塔顶部设置出气管与第二冷却器连接，底部设置出料管；所述第二冷却器通过管道分别与co2蒸发器和第一冷却器连接；所述co2蒸发器设置出气管和出料管，所述出气管与第一冷却器连接，所述出料管与co2分离器连接；所述co2分离器底部设置出料口，顶部设置出气管，所述出料口连接co2蒸发器，所述出气管连接洗涤塔的第二洗涤区。
12.本发明具有以下优点：本发明提供了一种分离合成气中co2的方法，综合利用了系统内的能量：利用液态二氧化碳蒸发和解析二氧化碳作为冷源，对合成气脱碳过程中各步骤进行冷却节省了冷却能源；同时产生一部分高压气态二氧化碳，能够节省后续的压缩功耗；脱碳和脱硫甲醇依次使用，能够减少甲醇循环动力消耗。该方法能够有效降低分离合成气中co2的动力消耗，更加节能环保、经济性高。
13.本发明的装置将冷却器与二氧化碳连接，充分利用了系统内的能量；该设备中将脱硫和脱碳设备整合在同一洗涤塔，使甲醇的循环流程缩短，减少甲醇的循环动力。该装置减少了合成气脱碳工序的设备数量，降低了动力消耗。
14.本发明的方法和装置可减少75%以上的低温甲醇循环量，降低了循环泵的动力消耗。分离出的co2含有气压高的部分，使每压缩1nm
3 co2可节省压缩功55w，每吨尿素至少可节约电能22kw
·
h。
附图说明
15.图1为分离合成气中co2的流程示意图；图2为分离合成气中co2的设备示意图；其中，1
‑
洗涤塔，2
‑
第二冷却器，3
‑
co2蒸发器，4
‑
第一冷却器，5
‑
co2分离器，6
‑
h2s闪蒸塔，7
‑
co2闪蒸塔。
具体实施方式
16.下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明，但本发明不受下述实施例的限制。
17.实施例1 合成气中co2的分离如图1所示，的设备分离合成气中co2的工艺，流程如图2所示，包括以下步骤：
（1）压力为5.9
‑
6.2mpa的高压合成原料气（其中，co2含量为35%
‑
45%v/v，h2s含量为0.05%
‑
0.15%v/v）经
‑
45~
‑
53℃的高压气态co2和
‑
53℃~
‑
55℃的低压气态co2冷却至
‑
14.9℃，得到低温高压合成原料气，产生的0.21
‑
0.25mpa的高温低压co2和0.62
‑
0.65mpa的高温高压co2均压缩至15mpa后去往尿素工序；（2）低温高压合成原料气以富co2甲醇脱硫，获得脱硫合成气，产生富甲醇液；富甲醇液依次解析h2s和co2并通过再生工序，获得贫甲醇液，产生低温解析气态co2和h2s，h2s进行吸收回收s；（3）将压力为2.1
‑
2.58mpa的脱硫合成气经低温解析气态co2冷却至
‑
40~
‑
45℃，获得夹液态co2的脱硫合成气，产生低压气态co2返回步骤（1）；（4）夹液态co2的脱硫合成气经液态co2蒸发冷却至
‑
45~
‑
50℃，获得气液混合物，产生低温高压气态co2返回步骤（1）；（5）气液混合物进行气液分离，获得一次脱碳合成气，产生液态co2返回步骤（4）；（6）一次脱碳合成气经含co2甲醇液脱co2，获得二次脱碳合成气，产生富co2甲醇返回步骤（2）；（7）二次脱碳合成气经贫甲醇液、新甲醇或添加新甲醇的贫甲醇液再次脱co2，获得净化合成气，产生含co2甲醇液返回步骤（6）；净化合成气中。
18.实施例2 分离合成气中co2的设备如图1所示的分离合成气中co2的设备，包括通过管道依次连接的第一冷却器4，洗涤塔1，h2s闪蒸塔6，co2闪蒸塔7，第二冷却器2，co2蒸发器7和co2分离器3；所述洗涤塔1由上到下依次设置上封头、中封头、下封头，由下到上依次被分隔为第一洗涤区、第二洗涤区、第三洗涤区和第四洗涤区；所述下封头呈倒u形，所述上封头1
‑
1和中封头为平板并在中心设置出气口，所述出气口上方设置导流板；所述第三洗涤区通过管道与第一洗涤区连接；所述下封头顶部设管道与第二冷却器2连接；所述第一洗涤区下部设管道与第一冷却器4连接；所述第二洗涤区下部设管道与co2分离器5连接；所述第四洗涤区上部设置管道用于进甲醇；所述洗涤塔1底部设管道与h2s闪蒸塔6连接；所述洗涤塔1顶部设出气管用于出净化合成气；所述h2s闪蒸塔6顶部设置出气管，底部设置管道与co2闪蒸塔7连接；所述co2闪蒸塔7顶部设置出气管与第二冷却器2连接，底部设置出料管用于出贫液；所述第二冷却器2通过管道分别与co2蒸发器3和第一冷却器4连接；所述co2蒸发器7设置出气管和出料管，所述出气管与第一冷却器4连接，所述出料管与co2分离器5连接；所述co2分离器5底部设置出料口，顶部设置出气管，所述出料口连接co2蒸发器3，所述出气管连接洗涤塔1的第二洗涤区。
19.使用该设备分离合成气中co2时流程如下：（1）高压合成原料气在第一冷却器4中经高压气态co2和低压气态co2冷却至约
‑
15℃，得到低温高压合成原料气，产生的高温低压co2和高温高压co2去往尿素工序；（2）低温高压合成原料气在洗涤塔1的第一洗涤区以富co2甲醇脱硫，获得脱硫合
成气，产生富甲醇液；富甲醇液依次通过h2s闪蒸塔6和co2闪蒸塔7分别解析出h2s和co2并通过再生工序，获得贫甲醇液，产生低温解析气态co2和h2s，h2s进入硫回收工序；（3）脱硫合成气在第二冷却器2中经低温解析气态co2冷却至
‑
40~
‑
45℃，获得夹液态co2的脱硫合成气，产生低压气态co2通过管道流经第一冷却器4；（4）夹液态co2的脱硫合成气在co2蒸发器3中经液态co2蒸发冷却至
‑
45~
‑
50℃，获得气液混合物，产生低温高压气态co2通过管道流经第一冷却器4；（5）气液混合物在co2分离器5进行气液分离，获得一次脱碳合成气，产生的液态co2流入co2蒸发器3中；（6）一次脱碳合成气由下至上流经洗涤塔1的第二、三洗涤区通过由上到下流动的冷的含co2甲醇液脱co2，获得二次脱碳合成气，产生富co2甲醇通过管道流入洗涤塔1的第一洗涤区；（7）二次脱碳合成气由下至上流经洗涤塔1的第一洗涤区通过由上到下流动的冷的贫甲醇液、新甲醇或添加新甲醇的贫甲醇液再次脱co2，获得净化合成气由顶部出气进入氨合成工序，产生的含co2甲醇液向下流经洗涤塔1的第二、三洗涤区。