年产20万吨煤制甲醇生产工艺初步设计

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锅炉给水加热器（E2005），温度升至135℃，分成两部分，一部分去硫回收系统，另一部分去变换气第一废热锅炉（E2003）产生的1.4MPa(A)蒸汽。0.5MPa(A)蒸汽除一小部分本工段利用外绝大部分与1.4MPa(A)蒸汽一起送出本工段。

蒸汽网脱硫系统脱盐水火炬水煤气锅炉补给水脱硫脱碳系统脱盐水图5 变换工艺流程

3.2.2NHD脱硫脱碳

来自变换及燃气热回收系统的煤气（36℃，3.7MPa(A)，含H2S 1.18%）与燃气脱硫塔（T3004）顶部出口的燃气脱硫气换热至14.9℃进入燃气脱硫塔（T3004）下部，在塔内NHD吸收了煤气中大部分的H2S气体，同时也带走部分CO2、COS、H2等气体。除去H2S的煤气称之为燃气脱硫气，与进塔的煤气在气体换热器E3001A,B换热，温度由8.5℃升至30℃，为满足燃气发电对硫含量的要求，燃气脱硫气首先进入预脱硫槽R3001脱除H2S气体，然后在精脱硫槽预热器E3008中被变换气加热到80℃，进入精脱硫槽R3002A,B，精脱硫槽上部装水解催化剂，下部装精脱硫剂，精脱硫后的气体（H2S+COS<20ppm）返回到燃气热回收系统。

从变换工段过来的变换气（36℃，3.7MPa(A)，含H2S0.98%）与脱硫脱碳闪蒸气及浓缩塔顶气提气混合，经NHD脱碳工段的气体换热器换热冷却到18.9℃进入变换气脱硫塔（T3001）底部，与塔内自上而下的0℃ NHD溶液逆流接触吸收绝大部分H2S气体及部分CO2、COS、H2等气体，出脱硫塔的脱硫气温度为16.45℃，含

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H2S+COS<80ppm，含CO233.9%，经脱硫气分离器（V3002）分离掉夹带的NHD溶液后，去NHD脱碳。

变换气脱硫塔（T3001）底排出的约20.5℃的NHD富液和燃气脱硫塔（T3004）底出来的14.1℃左右的NHD富液一起由富液泵（P3003A,B）提压到4.5Mpa(G)经贫富液换热器I（E3002）换热至50℃；贫富液换热器II（E3003）加热到130℃，进入浓缩塔（T3002）。采用甲醇驰放气（40℃，4.6MPa(A)）作为气提气进入浓缩塔下部，塔顶出来的气提气中主要是CO2 、H2及少量H2S、COS等气体，该气体与从脱碳闪压机而来的约3.6Mpa(G)闪蒸气合并经闪蒸气水冷器I（E3004）冷却至40℃返回进NHD脱硫入口以回收高压闪蒸气中的H2。从浓缩塔底出来底NHD富液由脱硫水力透平（HT3001）回收能量后进入脱硫高压闪蒸槽（V3004），闪蒸压力为1.3MPa(A)，出口闪蒸气去脱碳闪压机。

从脱硫高压闪蒸槽底出来的富含H2S、CO2的闪蒸液进入再生塔（T3003），再生塔底部由变换气煮沸器（E3007）加热，使NHD富液中的气体全部解吸出来，得到约147℃的NHD贫液。贫液经贫富液换热器II（E3003）冷却到57℃，然后由贫液泵II（P3002A,B）加压到4.1Mpa(G)送入贫富液换热器I（E3002）；而在贫液进入贫富液换热器I前面有一旁路，把部分贫液减压到0.6Mpa(G)进入溶液过滤器（M3001A,B），过滤后的贫液再返回贫液泵II的入口。出贫富液换热器I的NHD贫液已降温到23.6℃，再被脱碳工段的氨冷器I冷却至0℃，然后将出氨冷器I的贫液分为两部分，一部分贫液直接进入燃气脱硫塔（T3004）；另一部分则进入NHD脱碳工段的脱碳塔上塔，在塔内吸收脱碳塔下塔过来的净化气中微量的H2S和CO2，出塔后经脱硫贫液泵I增压到4.25Mpa(G)进入变换气脱硫塔（T3001）。

出再生塔（T3003）填料段的再生气经塔上部的旋流板，用塔顶回流的40℃的冷凝液洗涤冷却到106℃左右进入酸性气水冷器（E3006）冷却到40℃，经酸性气分离器（V3005）分离掉酸性气中夹带水分，使酸性气中含H2S>25%，进入硫回收工段。

来自脱硫工段的脱硫气（温度16.45℃、压力3.55Mpa(A)、CO2、34%含COS＋H2S <80ppm）进入脱碳塔（T4001）下塔，气体自下而上与从下塔顶部而来的NHD溶剂逆流接触，下塔塔内有三层QH-1型碳钢扁环散堆填料，气体中的CO2被溶剂吸收，部分H2S、COS被吸收。从下塔顶出来的净化气（CO2<4%(V)、温度-2.5℃）直接进入脱碳塔上塔底部与从脱硫工段过来的被氨冷器I（E4002）冷却至0℃的NHD贫液逆相接

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触，从上塔顶出来的净化气（CO2约2～3%(V)、COS和H2S<5ppm、温度1.12℃），经净化气分离器（V4002）除去少量雾沫夹带的NHD后，进入气-气换热器（E4001A），温度升至30℃，压力3.47MPa(A)，然后将净化气送去精脱硫。精脱硫时，净化气先进入水解槽预热器（E4004）被变换气冷凝液加热到80℃，经水解槽（R3001）水解后，在水解气冷却器（E4005）中冷却至40℃，进到精脱硫槽（R3002A，B）精脱硫，得到符合甲醇合成所需的净化气体（CO2：2～3%，COS和H2S<0.1ppm），送入合成甲醇工段。

吸收了少量CO2、H2S和COS的NHD贫液从脱碳塔（T4001）上塔底部出来后返回到NHD脱硫工段。

进脱碳塔下塔上部的NHD贫液温度为-5℃，在塔内吸收CO2的过程中，由于CO2

的溶解热使溶液温度升高，出塔底的NHD富液温度达到14.1℃、压力3.52Mpa(A)。富液进入水力透平（HT4001A,B）回收静压能，压力降至1.3MPa(A)后进入脱碳高压闪蒸槽（V4003），脱碳高压闪蒸槽设备为板式塔，部分溶解的CO2和大部分H2在此解吸出来，此气体即谓脱碳高压闪蒸气。高压闪蒸气和来自脱硫工段的脱硫高压闪蒸气混合后进入闪蒸气压缩机（C4001A，B），闪蒸气升压至3.7Mpa(A)、经闪蒸气水冷器冷却到40℃与变换气混合，经气体换热器（E6401A，B）降温后再去脱硫工段循环吸收。

从脱碳高压闪蒸槽底部出来的溶液，减压进入低压闪蒸槽（V4004），在此塔内NHD实液中溶解的大部分CO2气体解吸出来，温度为0.55℃，此气体即谓CO2气，CO2气进入脱碳气体换热器（E4001B）回收冷量后放空。

低压闪蒸槽（V4005）底部出来的富液自流进入气提塔（T4002）塔内有五层QH-1型扁环散堆填料，溶液与气提氮气在填料层内逆流接触，此时溶液中溶解的CO2被气提出来，排至大气。从气提塔底出来的贫液经氨冷器（E4003）冷却到-5℃，由脱碳贫液泵（P4001A，B）提压至3.9 Mpa(A)进入脱碳塔下塔上部。

系统中各排液、导淋回收的NHD溶液，经排液总管送入溶剂系统贮槽内。

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甲醇合成硫回收燃气热回收图6 NHD脱硫脱碳工艺流程

3.2.3硫回收

来自脱硫工段的酸性气经酸性气分水罐（V6001）分离掉酸性水，进入酸性气燃烧炉（F6001）与按一定比例配入的富氧空气混合燃烧，使炉膛温度保持在950℃左右。炉内发生H2S部分氧化反应，三分之一的H2S燃烧转化成SO2，生成的SO2再与剩下的H2S发生克劳斯发应生成单质硫。炉膛内发生的化学反应如下：

H2S + 3/2 O2 → SO2 + H2O + Q1 H2S + 1/2 SO2 → H2O + 3/4 S2 + Q2

燃烧后从炉内出来的混合气分成三股，一股去一级高温掺合阀（TV6001），一股去二级高温掺合阀（TV6002）,另一股经加氢预热器（E6003）与加氢工艺气体换热冷却到810℃，再经过废热锅炉（E6004）降温到330℃，然后进入一级冷凝器（E6005）冷却到150℃分离出液硫，同时冷凝器壳程产生0.3MPa（G）的低压蒸汽。从一级冷凝器（E6005）出来被冷却至150℃的气体与酸性气燃烧炉出口的一级高温掺合阀（TV6001）热口进来的高温气体掺合提温到270℃进入一级Claus转化器（R6001）发生催化转化反应。其中主要反应：

2H2S + SO2 → 3/2 S2 + 2H2O + Q

反应后的气体进入二级冷凝器（E6006），冷却到150℃分离出液硫，同时冷凝器壳程

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