煤制烯烃设计
以脱除CO2 和H2S为主要任务的酸性气体脱除方法主要有液体物理吸收、液体化学吸收、低温蒸馏和吸附四大类，其中以液体物理吸收和化学吸收两者使用最为普遍。 国内应用较多的液体物理吸收法主要有低温甲醇洗法、NHD法、碳酸丙烯酯法，应用较多的化学吸收法主要有热钾碱法和MDEA法。
液体物理吸收法适用于压力较高的场合，化学吸收法适用于压力相对较低的场合。液体物理吸收法中以低温甲醇洗法能耗最低，但是对气体中高碳烃类含量有要求。低温甲醇洗、NHD和MDEA三种广泛使用的酸性气体脱除工艺比较列入表5-7。
表5-7酸性气体脱除工艺比较
项目低温甲醇洗
NHD MDEA 相对电耗
1 1.1 1.
2 相对蒸汽消耗 1 2.8 3.2 相对冷却水消耗 1 1.
3
4 相对汽提氮消耗 1 0.7 —相对化学品消耗 1 1.8 0.7
5 相对装置投资 1 0.77 1.01 相对能耗 1 2.25 2.7 脱硫效果 < 0.1ppm <1 ppm < 1ppm 脱CO2效果
< 0.1ppm
100ppm
100ppm
从上表可以看出，MDEA法投资和能耗均较高。与NHD法比，低温甲醇洗法虽然一次投资相对较高，但其能耗（运行费用）大大低于NHD 法。
在本项目中，进入酸性气体脱除工序气体的压力较高，为 3.8 MPa 左右，而且气体中CO2 含量高，采用液体物理吸收法脱除酸性气体更为有利。采用低温甲醇洗法气体净化效果最好，该方法在大型工业化装置中应用业绩甚多，工艺先进、成熟，故本报告推荐采用低温甲醇洗酸性气体脱除工艺。 5.5.2 工艺说明
自变换工序来的变换气，压力约为3.7MPa，温度为30℃，在变换气/净化气换热器I和变换气氨冷器I中冷却到7℃左右，经变换气分离器分离冷凝水，然后向变换气中喷入少量甲醇以防止变换气中水分冷却后结冰堵塞管道。变换气随后分成二股物流，一股进入变换气/净化气换热器II，另一股进入变换气/CO2产品换热器换热冷却。两股物流汇合后经变换气氨冷器II进一步冷却至-23℃，然后进入H2S 吸收塔。 在H2S吸收塔中，变换气中的H2S 和COS被来自CO2吸收塔的部分富CO2 甲醇溶液吸收。脱硫后的气体进入CO2 吸收塔下塔。在CO2 吸收塔内，甲醇溶液自上而下与气体接触，气体中的CO2 被吸收，出CO2 吸收塔的气体得以净化。CO2 吸收塔中间两次引出甲醇溶液用氨冷却和下游来的甲醇冷却，以降低由于溶解热造成的温升。
出CO2 洗涤塔的净化气经变换气/净化气换热器II和变换气/净化气换热器I换热，回收冷量，升温至32℃后去合成装置。CO2 吸收塔底部出来的富CO2甲醇溶液，一部分经泵加压后去H2S吸收塔氨冷器冷却，作为H2S吸收塔的吸收介质；另一部分进入
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CO2 吸收塔底部的闪蒸段，在中压下闪蒸出溶解的H2S和部分CO2 。这部分气体与H2S 吸收塔底部闪蒸出来的气体一起，经循环气压缩机送至变换气/净化气换热器I前与变换气混合。
由CO2 吸收塔闪蒸段出来的富含CO2 甲醇溶液分成二部分。大部分去再吸收塔上部的低压CO2 闪蒸段，闪蒸出部分纯CO2 ，闪蒸段底部甲醇自流到再吸收塔的主再吸收段；另一部分甲醇去再吸收塔CO2 回收段，闪蒸出一定量的纯CO2。
H2S吸收塔底部出来的富含H2S/CO2甲醇溶液也分成二部分。大部分进入再吸收塔CO2 回收段的底部。在这里，CO2 和少量 H2S 、COS解吸出来，硫化物被自上而下的富含CO2 甲醇溶液再吸收，CO2 汇入塔顶的低压闪蒸段，在低压闪蒸段的顶部用少量富含CO2甲醇闪蒸冷却。CO2 气体与变换气在变换气/ CO2 气体换热器中换热，升温至0℃放空。
H2S吸收塔底部出来的另一部分甲醇与再吸收塔CO2回收段底部甲醇一道，进入再吸收塔的主再吸收段，解吸出大部分残存的CO2 和部分H2S、COS。解吸气与下段来的气体，被低压闪蒸段来的甲醇逆流洗涤，以脱除气体中的硫化物。离开该段顶部的尾气，分别在氨气冷却器和H2S气体/尾气换热器回收冷量后去水洗塔。
在水洗塔中，尾气在上塔被锅炉给水、下塔被甲醇废水脱除其夹带的甲醇。出塔尾气排放至大气。出再吸收塔主再吸收段的甲醇经再吸收塔/贫甲醇换热器换热后进入下塔的上部。N2气引入再吸收塔下塔底部。在再吸收塔下塔，甲醇溶液与进入该塔的含H2S 酸性循环气体逆流接触，脱除气体中硫化物。脱硫后的气体通过升气管进入再吸收塔的主再吸收段。
由再吸收塔下塔底部出来的富含H2S甲醇溶液，用热再生塔给料泵升压，经甲醇循环冷却器和富甲醇/贫甲醇换热器换热升温后送至热再生塔。
进入热再生塔的甲醇用甲醇蒸汽汽提，达到完全再生的目的。该蒸汽部分来自于热再生塔塔底蒸汽煮沸器，另一部分来自甲醇/水分离塔塔顶。
热再生塔顶部出来的甲醇蒸汽/气体混合物经过几次冷却将甲醇冷凝下来。首先，大部分甲醇蒸汽/气体混合物在进热再生塔底部再生段之前，经热再生塔顶水冷凝器，含H2S酸性气体冷凝下来。余下不凝气体在含H2S酸性气体/氨冷器和含H2S酸性气体/尾气换热器中继续冷却，并通过含H2S酸性气体分离器分离冷凝液。然后，含H2S酸性气体分为两股。一股在含H2S酸性气体再热器中换热，于30℃后去硫磺回收装置，另一股循环到再吸收塔下塔以提高含H2S酸性气体中H2S浓度。
收集在热再生塔底部再生完全的甲醇，由CO2 吸收塔给料泵加压后，经甲醇/贫甲醇换热器和再吸收塔甲醇换热器换热后，送至CO2 吸收塔顶部。
热生塔下部抽出少量甲醇送至该塔增水段，由热再生塔再沸器向该蒸馏段提供热量。用甲醇/水分离塔给料泵从该段底部将含水甲醇送至甲醇/水分离塔，分离甲醇中的水，以保证循环甲醇中水含量小于0.5%。甲醇/水分离塔底部由甲醇/水分离塔再沸器供热。顶部甲醇蒸汽作为热再生塔汽提介质，塔底废水一部分循环到水洗，另一部分
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送至污水处理系统。 5.5.3 主要设备
采用板式H2S吸收塔，内径2400mm，总高约30000mm。采用板式CO2 吸收塔，内径2500 mm，总高约44000mm。采用板式热再生塔，内径2500/3500 mm，总高约32000mm。 5.6 冷冻技术
冷冻工序设置的目的是为酸性气体脱除工序和空分制氧单元提供所需的冷冻量。采用液氨蒸发制冷，气氨压缩机采用离心式压缩机。 5.6.1 冷冻技术选择
目前国内外大型工业冷冻设备多采用液氨蒸发制冷技术。液氨蒸发制冷设备中气氨压缩主要采用活塞、螺杆及离心式压缩方式。
活塞式和螺杆氨压缩机适用于冷冻量相对较小的场合，投资较低。离心式氨压缩机适用于冷冻量大，冷冻深度不一场合，投资较高。在本装置中，冷冻工序的任务是为酸性气体脱除工序和空分制氧单元提供冷冻量，由于所需冷冻量很大，且冷冻深度不一，因此，本研究推荐离心式氨压缩机液氨蒸发制冷工艺。 5.6.2 工艺说明
从低温甲醇洗各冷点蒸发后的-40℃氨气体，压力约0.07Mpa，进入氨分离器，将气体中的液滴分离出来后进入离心式制冷压缩机进口，经压缩后，出压缩机气体压力升为1.7Mpa，温度约130℃，进入氨
冷凝器。氨蒸汽通过冷却水冷凝成液体后，靠重力排入氨储槽。由储槽出来的温度为40℃氨液体一部分直接送空分装置使用，剩余部分截流到0.5Mpa进入氨闪蒸槽，氨液体降温至约4℃，氨闪蒸气与空分装置来的氨气合并进入压缩机补气口进一步压缩至排气压力。出闪蒸槽的氨液体送往低温甲醇洗工序各冷点，再次经各冷点调节阀节流至-40℃，蒸发后的气体返回本系统完成制冷循环。 5.6.3 主要设备
选用制冷机组2套，总制冷量为 -40℃： 8400KW 0℃～4℃： 5544KW 本工序设备由国内制造商供货。 5.7 硫磺回收 5.7.1 概述
硫磺回收装置的作用是将净化装置排出的富H2S酸性气体进行处理以达到环保排放要求，并回收副产品硫磺。本项目设置硫磺回收装置一套，硫磺生产能力为5311t/a。本装置由CLAUS转化系统和Clinsulf-DO尾气回收系统组成。CLAUS转化系统可回收气体中96%的硫，Clinsulf-DO尾气回收系统可收回CLAUS尾气中94%硫，总硫回收率达99.8%以上，尾气排放完全满足环保要求
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