一種吸收液再生的方法及其專用裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種吸收液再生的方法及其專用裝置，其包括以下過程：含酸性氣體的吸收液送入膜接觸器的管程或殼程進(jìn)行解吸再生，膜接觸器殼程或管程采用氮?dú)獯祾摺４祾吆蟮牡獨(dú)夂嵝詺怏w，進(jìn)入采用酸性氣體分離膜的膜分離裝置進(jìn)行酸性氣體分離，分離出的氮?dú)庠偻ㄈ肽そ佑|器殼程或管程用于膜接觸器中酸性氣體的吹掃，使氮?dú)獾靡匝h(huán)利用。此外，采用氧氮分離膜的膜分離裝置分離出壓縮氣體中氮?dú)?，以補(bǔ)充操作過程中損失的氮?dú)狻１景l(fā)明通過使用膜接觸器法再生吸收液，提高了傳質(zhì)面積，降低了吸收液再生溫度，并通過吹掃氮?dú)獾难h(huán)利用，有效降低了吸收液的再生能耗。本發(fā)明設(shè)備簡單，易于操作。
【專利說明】一種吸收液再生的方法及其專用裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種吸收液再生的方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]天然氣是當(dāng)今世界的第三大化石燃料能源，在能源結(jié)構(gòu)中有舉足輕重的地位。采出的天然氣含有一定量的酸性氣體，如二氧化碳、硫化氫等。這些酸性氣體會降低燃?xì)獾臒嶂?，并在運(yùn)輸過程中腐蝕管路，因此需要分離脫除。目前最常用脫除酸性氣體的方法是吸收液吸收法，吸收液在吸收酸性氣體后需再生并循環(huán)利用，然而傳統(tǒng)的汽提塔再生法能耗高、操作溫度高、吸收液中有效成分易分解，并且在操作過程中常常會產(chǎn)生霧沫夾帶、液泛、漏液等問題。探索新型的吸收液是研究者們比較關(guān)注的課題，專利200510040994.0公開了一種用于膜接觸器吸收酸性氣體的復(fù)合溶液，該復(fù)合溶液由氨基酸鹽和活化劑兩部分組成，有效地提高了吸收性能和再生性能，但探索新型的復(fù)合吸收液沒有根本地解決吸收液再生溫度高，易分解等問題。
[0003]膜接觸器將膜技術(shù)與傳統(tǒng)解吸過程進(jìn)行耦合，是用于實(shí)現(xiàn)氣液兩相傳質(zhì)而不直接接觸的系統(tǒng)。單位體積膜接觸器的界面面積在1500-3000m2/m3，膜接觸器能提供較大的傳質(zhì)面積，有較高的傳質(zhì)效率，因此能降低吸收液再生溫度而達(dá)到較好的再生效果。專利201010169524.5公開了一種富二氧化碳吸收劑溶液中空纖維膜接觸器再生系統(tǒng)及方法，該發(fā)明由蒸汽吹掃吸收液中釋放的二氧化碳，混合了二氧化碳的蒸汽經(jīng)冷凝后得到高濃度二氧化碳，能有效地降低吸收液再生溫度，提高再生效率。但是該發(fā)明中使用蒸汽吹掃并冷凝從而獲得高濃度二氧化碳，因此蒸汽發(fā)生和冷凝過程中都會增加能耗。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種吸收液再生的方法及裝置。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
[0006]含酸性氣體的吸收液送入膜接觸器管程或殼程進(jìn)行解吸再生，膜接觸器殼程或管程用氮?dú)獯祾摺４祾吆蟮牡獨(dú)夂嵝詺怏w，進(jìn)入采用酸性氣體分離的膜分離裝置進(jìn)行酸性氣體分離，使氮?dú)獾靡匝h(huán)利用。此外，用采用氧氮分離膜的分離膜裝置分離出壓縮氣體中的氮?dú)?，以補(bǔ)充損失的氮?dú)猓旌虾筮M(jìn)入膜接觸器使用。本發(fā)明裝置包括膜接觸器、氣體增壓機(jī)、采用酸性氣體分離膜的膜分離裝置、采用氧氮分離膜的分離裝置、第一換熱器和第二換熱器。
[0007]所述氮?dú)馐峭ㄟ^壓縮空氣或者煙道氣中的一種或其混合氣經(jīng)采用氧氮分離膜的膜分離裝置分離獲得，經(jīng)氧氮分離膜分離出的氮?dú)庵苯舆M(jìn)入膜接觸器；或經(jīng)氧氮分離膜分離出的氮?dú)馀c經(jīng)膜分離裝置進(jìn)行酸性氣體分離后的氮?dú)?，混合后進(jìn)入膜接觸器使用，以補(bǔ)充膜分離裝置中損失的氮?dú)猓?br> [0008]富含酸性氣體的吸收液被送入膜接觸器中，酸性氣體擴(kuò)散通過膜孔，并傳質(zhì)到膜另一側(cè)流動的吹掃氮?dú)庵校刮找旱玫浇馕偕?。[0009]進(jìn)入膜接觸器吸收液的再生溫度為30-120°C，壓力為0.1-10.0MPa ;用于膜接觸器中吹掃酸性氣體的氮?dú)鉁囟葹?0-120°C，壓力為0.1-10.0MPa ;操作時(shí)氣液兩相壓力保持一致或液相高于氣相0.02-0.04MPa ；
[0010]用于解吸的吸收液可為水、食鹽水、離子液體溶液、氨基酸鹽溶液、2，2-甲基二乙醇胺(MDEA )、二乙醇胺(DEA )、二乙烯三胺(DETA )、三乙烯四胺(TETA )中的一種或二種以上的混合溶液。
[0011]氮?dú)饨?jīng)氣體增壓機(jī)增壓、換熱器加熱后進(jìn)入膜接觸器，含酸性氣體的吸收液經(jīng)換熱器加熱后進(jìn)入膜接觸器。
[0012]含酸性氣體的吸收液為在凈化天然氣或煙道氣的吸收塔或膜接觸器中吸收了酸性氣體的吸收液。
[0013]用于吹掃的氮?dú)庾吣そ佑|器的殼程或管程，吸收液與氮?dú)饽媪骰虿⒘鹘佑|；
[0014]氮?dú)庠谀そ佑|器中吹掃后含有酸性氣體，進(jìn)入酸性氣體分離膜進(jìn)行分離，脫除酸性氣體后的氮?dú)饪裳h(huán)使用，進(jìn)入酸性氣體分離器的氣體可增壓或不增壓；
[0015]壓縮氣體，可以是空氣或者煙道氣中的一種或其混合氣；壓縮氣體在氧氮分離膜中分離出氮?dú)夂笈c吹掃氮?dú)饣旌?，以補(bǔ)充損失的氮?dú)?。進(jìn)入氧氮分離膜中的壓縮氣體可以增壓或不增壓；
[0016]氮?dú)馀c吹掃氣混合后返回膜接觸器使用，此混合氣體可增壓或不增壓。
[0017]所述膜接觸器中采用膜為中空纖維膜或卷式膜或平板膜結(jié)構(gòu)；
[0018]膜接觸器中的膜為疏水性膜，如聚丙烯(PP)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)或經(jīng)表面疏水改性處理的PP、PVDF或PTFE中空纖維膜中的一種。
[0019]所述方法的專用裝置，此裝置包括膜接觸器、氣體增壓機(jī)、采用酸性氣體分離膜的膜分離裝置、采用氧氮分離膜的膜分離裝置、第一換熱器、第二換熱器；
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明裝置示意圖。
[0021]I為膜接觸器、2為含酸性氣體的吸收液儲罐、3為第二換熱器、4為采用酸性氣體分離膜的膜分離裝置、5為氣體增壓機(jī)、6為第一換熱器、7為采用氧氮分離膜的膜分離裝置。
【具體實(shí)施方式】
[0022]一種吸收液再生的方法是含有酸性氣體的吸收劑在壓差作用下從含酸性氣體的吸收液儲罐2進(jìn)入第二換熱器3加熱至30-120°C，加熱后的含酸性氣體的吸收劑調(diào)節(jié)流量后自下而上進(jìn)入膜接觸器I的管程或殼程，采用氧氮分離膜的膜分離裝置7分離出氮?dú)饨?jīng)氣體增壓機(jī)5增壓和第一換熱器6加熱后自上而下進(jìn)入膜接觸器I的課程或管程，氣相和液相同時(shí)升壓至0.1-10.0MPa下穩(wěn)定操作。含酸性氣體的吸收劑在加熱情況下酸性氣體逐漸擴(kuò)散至膜另一側(cè)，脫除酸性氣體的吸收液成為吸收劑貧液，吸收劑貧液用儲罐儲存或進(jìn)入下一工序繼續(xù)循環(huán)使用。
[0023]從膜接觸器I中流出的含酸性氣體的氮?dú)饣旌衔镞M(jìn)入采用酸性氣體分離膜的膜分離裝置4，經(jīng)酸性氣體分離膜分離混合氣中酸性氣體，剩余氮?dú)庋h(huán)使用。壓縮氣體在氧氮分離膜中分離出氮?dú)夂笈c吹掃氮?dú)饣旌?，以補(bǔ)充損失的氮?dú)狻?br> [0024]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0025]實(shí)施例1
[0026]從膜接觸器中出來的MDEA溶液含CO2氣體的濃度為3.3wt%,流量為250L/h，壓力為6.0MPa，溫度為40°C，加熱到70°C后自下而上進(jìn)入膜接觸器管程進(jìn)行再生；流量為500m3/h的吹掃氮?dú)猓瑵舛鹊陀?.08%,增壓至6.0MPa后進(jìn)入加熱器加熱至90°C，然后自上而下進(jìn)入膜接觸器殼程與MDEA吸收劑富液逆向接觸，MDEA吸收劑富液在熱效應(yīng)下釋放酸性氣體，并由吹掃氣從殼程帶出，膜接觸器出口的MDEA吸收劑中酸性氣體濃度降低至0.18wt%0
[0027]吹掃氣從膜接觸器中出來后含CO2氣體，濃度為1%，進(jìn)入CO2分離膜進(jìn)行CO2氣體分離，分離系數(shù)為30, CO2分離膜出口氮?dú)庵泻珻O2氣體低于0.1%,氮?dú)鈸p失114m3/h。壓縮空氣進(jìn)入氧氮分離膜分離出氮?dú)?，流量?16m3/h，氧氮分離膜分離系數(shù)為5，出口氮?dú)饬髁繛?14m3/h，含氧量低于1%，分離出的氮?dú)馀c吹掃氣混合補(bǔ)充吹掃氣損失。
[0028]實(shí)施例2
[0029]從吸收塔中出來的DEA溶液含CO2氣體的濃度為2.6wt%,流量為100L/h，壓力為0.15MPa，溫度為45°C，加熱到100°C后自下而上進(jìn)入膜接觸器管程進(jìn)行再生；流量為360mVh的吹掃氮?dú)猓w積分?jǐn)?shù)低于0.09%，增壓至0.12MPa后進(jìn)入加熱器加熱至100°C，然后自上而下進(jìn)入膜接觸器殼程與DEA吸收劑富液逆向接觸，DEA吸收劑富液在熱效應(yīng)下釋放酸性氣體，并由吹掃氣從殼程帶出，膜接觸器出口的DEA吸收劑中酸性氣體濃度降低至0.5wt%。
[0030]吹掃氣從膜接觸器中出來后含CO2氣體，濃度為0.5%，進(jìn)入CO2分離膜進(jìn)行CO2氣體分離，分離系數(shù)為40, CO2分離膜出口氮?dú)庵泻珻O2氣體低于0.1%,氮?dú)鈸p失31m3/h,損失
9.1%。壓縮煙道氣進(jìn)入氧氮分離膜分離出氮?dú)猓髁繛?2m3/h，氧氮分離膜分離系數(shù)為6，出口氮?dú)饬髁繛?1m3/h，含氧量低于1%，分離出的氮?dú)馀c吹掃氣混合補(bǔ)充吹掃氣損失。
【權(quán)利要求】
1.一種吸收液再生的方法，其特征在于: 含酸性氣體的吸收液送入膜接觸器管程或殼程進(jìn)行解吸再生，膜接觸器殼程或管程采用氮?dú)獯祾撸? 吹掃后的含酸性氣體的氮?dú)膺M(jìn)入采用酸性氣體分離膜的膜分離裝置進(jìn)行酸性氣體分離，分離出的氮?dú)庠偻ㄈ肽そ佑|器殼程或管程用于膜接觸器中酸性氣體的吹掃，使氮?dú)獾靡匝h(huán)利用。
2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于: 所述氮?dú)馐峭ㄟ^壓縮空氣或者煙道氣中的一種或其混合氣經(jīng)采用氧氮分離膜的膜分離裝置分離獲得，經(jīng)氧氮分離膜分離出的氮?dú)庵苯舆M(jìn)入膜接觸器；或經(jīng)氧氮分離膜分離出的氮?dú)馀c經(jīng)膜分離裝置進(jìn)行酸性氣體分離后的氮?dú)?，混合后進(jìn)入膜接觸器使用，以補(bǔ)充膜分離裝置中損失的氮?dú)猓? 富含酸性氣體的吸收液被送入膜接觸器中，酸性氣體擴(kuò)散通過膜孔，并傳質(zhì)到膜另一側(cè)流動的吹掃氮?dú)庵?，使吸收液得到解吸再生?br> 3.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于: 進(jìn)入膜接觸器吸收液的再生溫度為30-120°C，壓力為0.1-10.0MPa ； 用于膜接觸器中吹掃酸性氣體的氮?dú)鉁囟葹?0-120°C，壓力為0.1-10.0MPa ； 酸性氣體包括C02、H2S或它們的混合氣； 用于解吸的吸收液可為水、食鹽水、離子液體溶液、氨基酸鹽溶液、2，2-甲基二乙醇胺(MDEA)、二乙醇胺(DEA)、二乙烯三胺(DETA)、三乙烯四胺(TETA)中的一種或二種以上的混合溶液。
4.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于: 氮?dú)饨?jīng)氣體增壓機(jī)增壓、換熱器加熱后進(jìn)入膜接觸器，含酸性氣體的吸收液經(jīng)換熱器加熱后進(jìn)入膜接觸器。
5.按照權(quán)利要求1或3所述的方法，其特征在于: 含酸性氣體的吸收液為在凈化天然氣或煙道氣的吸收塔或膜接觸器中吸收了酸性氣體的吸收液。
6.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于: 用于吹掃的氮?dú)庾吣そ佑|器的殼程或管程，吸收液與氮?dú)饽媪骰虿⒘鹘佑|； 氮?dú)庠谀そ佑|器中吹掃后含有酸性氣體，進(jìn)入酸性氣體分離膜進(jìn)行分離，脫除酸性氣體后的氮?dú)饪裳h(huán)使用，進(jìn)入酸性氣體分離器的氣體可增壓或不增壓； 壓縮氣體，可以是空氣或者煙道氣中的一種或其混合氣；壓縮氣體在氧氮分離膜中分離出氮?dú)夂笈c吹掃氮?dú)饣旌?，以補(bǔ)充損失的氮?dú)狻＿M(jìn)入氧氮分離膜中的壓縮氣體可以增壓或不增壓； 氮?dú)馀c吹掃氣混合后返回膜接觸器使用，此混合氣體可增壓或不增壓。
7.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于: 所述膜接觸器中采用膜為中 空纖維膜或卷式膜或平板膜結(jié)構(gòu)； 膜接觸器中的膜為疏水性膜，如聚丙烯(PP)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)或經(jīng)表面疏水改性處理的PP、PVDF或PTFE中空纖維膜中的一種。
8.—種權(quán)利要求1-7任一所述方法的專用裝置，其特征在于:此裝置包括膜接觸器、氣體增壓機(jī)、采用酸性氣體分離膜的膜分離裝置、采用氧氮分離膜的膜分離裝置、第一換熱器、第二換熱器； 膜接觸器包括含酸性氣體的吸收液入口和吸收液貧液出口，氮?dú)馊肟诤秃嵝詺怏w的氮?dú)獬隹冢?膜接觸器的吸收液富液入口通過管路經(jīng)第二換熱器加熱與含酸性氣體的吸收液的液源相連；膜接觸器的吸收液貧液出口通過管路接收集容器或接吸收塔或膜接觸器的吸收劑入口 ；膜接觸器的含酸性氣體的氮?dú)獬隹诮?jīng)采用酸性氣體分離膜的膜分離裝置進(jìn)行酸性氣體和氮?dú)夥蛛x后，分離后的氮?dú)獬隹谂c膜接觸器的氮?dú)馊肟谙噙B；膜接觸器的氮?dú)馊肟诮?jīng)第一換熱器加熱、氣體增壓機(jī)與采用氧氮分離膜的膜分離裝置的氮?dú)獬隹谙噙B，氧氮分離膜的膜分離裝置的氣體進(jìn)口與壓縮氣體的氣源相連。
【文檔編號】B01D53/14GK103877828SQ201210562726
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2012年12月21日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月21日
【發(fā)明者】曹義鳴, 華從貴, 康國棟, 劉丹丹, 周美青, 劉健輝, 袁權(quán) 申請人:中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所