CN101267872B - 用于将带气的液体流沿切向引入塔的顶部的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于将带气的液体流沿切向引入气体和液体在其中分离的塔(1)的顶部的装置。其中，通过通常沿径向设置的接管(3)进入塔顶，所述接管连接有一特殊的管结构(2，7，4)，从而确保了尽可能平滑的、无漩涡的流动和该流动沿切向出流到塔顶中。

Description

用于将带气的液体流沿切向引入塔的顶部的装置
技术领域
本发明涉及一种用于将带气的液体流沿切向引入气体和液体在其中分离的塔的顶部中的装置，其中，通过通常沿径向设置的接管进入塔顶，所述接管连接有一特殊的管结构，从而确保了尽可能平滑的、无漩涡的流动和该流动沿切向出流到塔顶中。 
背景技术
在许多化学工业过程中存在包含作为杂质的酸性气体例如CO2、H2S、SO2、CS2、HCN、COS或硫醇的气体流。这些气体流可以例如是天然气、来自重油或重残渣的合成气、精炼气或在有机材料例如煤或石油部分氧化时产生的反应气。在这些气体可被运输或进一步加工之前，必须显著地减少气体的酸性气体含量。例如必须从天然气中除去CO2，因为高浓度的CO2 将降低气体的热值。此外，CO2与气体流中经常携带的水相结合会导致管道和配件的腐蚀。 
已知通过使用有机溶剂的含水或不含水的混合物作为吸收剂来洗涤气体以从气体中除去不希望的酸性气体成分。这里既可使用物理溶剂也可使用化学溶剂。已知的物理溶剂例如是环四甲基酮(环丁砜)、N-甲基吡咯烷酮和N-烷基化哌啶酮。对于化学溶剂来说，特别是第一脂族胺、第二脂族胺和第三脂族胺及链烷醇胺例如单乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)、单甲基乙醇胺(MMEA)、二乙基乙醇胺(DEEA)、三乙醇胺(TEA)、二异丙醇胺(DIPA)和甲基二乙醇胺(MDEA)的水溶液已被证明在工业上有用，参见例如WO 03/009924。 
用液体吸收剂处理不纯气体通常在吸收装置中在一定压力下按逆流方 法进行。这一方面获得经洗涤的希望的纯净气体，另一方面获得一定压力下的带气的吸收液。后者通常被供给解吸装置以回收宝贵的吸收剂并使其能再被供给吸收装置。在解吸装置中，带气的吸收液卸压。在进入解吸装置时的压力降低——特别是在对上述酸性气体具有非常高的吸收能力的现代的和非常有效的吸收剂如第三脂族胺、如甲基二乙醇胺(MDEA)的情况下——会造成气体从吸收液中剧烈地选出，因此在引入时必须采取某些措施以保证包括相联的吸收塔和再生塔的洗气装置持久地、无故障地运行。 
因此，再生塔的进口设计成各式各样。主要有径向进口方案；但也已知有切向进口。附图1和2示出现在常用的再生塔的所谓的闪溢进口(flashenden Zulauf)的设计。所述闪溢进口是指一定压力下的带气的吸收液的进口，当进入在低得多的压力下工作的再生塔时，由于压力降低，该进口立即闪溢出大量所携带的气体。 
图1是具有现有技术的切向进口的再生塔顶部的示意图； 
图2示意性地示出现有技术的三种径向进口方案。 
如图1所示，这里所述类型的再生塔顶部(15)具有用于带气的吸收液的进口(17)。该进口通入在其中发生液体的第一次大的压力降低和释放大量气体的通道(18)。该通道上方设有内部部件(19)。闪溢出的气体经由出口(16)离开所述塔。图1所示的进口(17)沿切向通入塔中，这在A-A剖面图中更加清楚地示出。该切向进口确保了向塔中的小扰动的温和的转移和所携带的气体的均匀释放，从而不会发生快速变化的和/或不对称的脉冲作用力——所述脉冲作用力长此下去会导致塔或内部部件由于变化的载荷而发生损坏。因此，进口的切向设计特别在闪溢进口的情况下绝对必要。 
然而，现在使用的再生塔中多数设有如在图2中以示例的方式示出的径向进口。 
图2用三个断面图a、b和c示出径向进口的三种实施方式。断面图a和b示出图1所示类型的再生塔在断面A-A高度处的横截面。再生塔的圆柱形壳体(25，35)具有径向进口(26，36)，所述进口在图2a所示的实 施方式的情况下直接通入邻接在塔的内壁上的折流元件(27)，入流在该折流元件中分支并突然偏转90°。然后，从折流元件(27)流出的两股逆向流在通道(28)中分布。入流在压力降低的同时在折流元件(27)中的突然偏转导致剧烈的扰动、撞击和冲击，它们作用于整个塔顶及其内部部件上，因而长此下去会不可避免地造成损坏。在图2b所示的实施方式中情况类似。引导通过圆柱形塔壁(35)的径向进口(36)与设置在塔的轴心的T形件(37)相接，该T形件的端部(39，39′)在T形平面内弯曲90°进入通道(38)与塔壳(35)之间的空腔中。在该情况中，入流实际上突然偏转了两次，每次偏转90°，这将与上述情况一样在塔顶中造成相当大的扰动、撞击和冲击。在该情况下，长此下去也会不可避免地造成损坏。如图2c所示的楔形分流装置不会带来显著改善。楔形分流装置(47)必须具有相当小的半径，以致于90°的偏转同样非常突然地发生。闪溢进口在所述压力降低阶段产生大量气体。这样，在可压缩介质(气体)和不可压介质(液体)之间的转变将导致入流的如上所述的冲击和撞击以及长此下去不可避免的损坏。 
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种用于将带气的液体流引入气体和液体在其中分离的再生塔顶部的装置，该装置可连接到传统的径向进口上、但不具有90°的突然的流动偏转，其结果却能将带气的液体流沿切向小扰动地引入再生塔顶部中。 
通过具有上述类型的装置来实现所述目的，该装置的特征在于弯曲角γ＜90°的第一弯管和与该第一弯管相连的弯曲角γ′＜90°的第二弯管，其中，第一弯管设置在用于使带气的液体流进入塔顶的径向进入管的入口处，第二弯管与第一弯管相反地弯曲并设置成使得出流口位于塔的内壁附近并使带气的液体流与塔的内壁基本相切地出流到塔中。 
有利地，所述第二弯管与第一弯管通过直管件相连。所述直管件的长度有利地选择成使得第二弯管的出流口相对于进入塔中的入口在限定塔的 内周界的圆弧上偏置大约90°。 
在一实施例中，根据本发明的装置恰好包括一个出流口，该出流口便宜地由第二弯管的管端形成。代替由第二弯管形成的全部带气液体流都从中流出的单个出流口，也可以设置多个、特别是两个出流口。在此情况下，在第二弯管后设置另一弯管(第三弯管)。在第二弯管和第三弯管之间设置用于带气液体的部分出流口。从第二弯管到第三弯管的过渡便宜地设计成使得出流到塔中的分流与塔的内壁基本相切地流入塔中、而另一分流不突然改变方向地从第二弯管流入第三弯管。在两个出流口的情况下，出流口的几何形状和横截面便宜地选择成使得分别大约一半的气流从各出流口流出。第三弯管的曲率和长度有利地选择成使得第二出流口相对于第一出流口在限定塔的内径的圆弧上偏置大约180°。通过将所述两个出流口布置在塔壁的彼此相对的位置上，在带气液体流出流到塔中时，作用于塔上的脉冲力能够在很大程度上相互抵消。 
所述两个弯管的弯曲角γ和γ′可以相同或不同，并可以为30°-60°、特别是40°-50°；有利地，各弯曲角γ、γ′为约45°。 
推荐加强塔的位于第二弯管的出流口区域和下游较远区段中的内壁，因为在该区域中，被引入的液体流冲击在塔壁上并释放出相当大部分的所携带的气体。当存在多于一个出流口时，对于其它出流口可采用类似处理。 
根据本发明的装置具有以下优点：该装置可代替已知的径向进口安装在本文所述类型的常见的再生塔中，而不需要对塔进行复杂的改造或改变。鉴于不断地开发和提供有用于气体洗涤的改良的吸收剂，这些吸收剂例如对于待吸收的酸性气体具有较高吸收能力并也能较容易和较完全地将其释放出来，因此用根据本发明的切向引入装置毫无困难地替换常见的径向塔进口具有重大的实践意义。如果在再生塔中在被称为“溶剂交换”的操作中用改良的吸收剂例如甲基二乙醇胺(MDEA)交换对于待吸收的酸性气体(例如CO2)具有非常强的化学结合性的常规吸收剂，则通常发生上述与已知的径向进口有关的问题，即，在塔顶中产生长此下去导致损坏的扰动、撞击和冲击。因此，在过去不得不放弃“溶剂交换”。但是，鉴于本发明，现在将可以毫无问题地进行这种“溶剂交换”。
上文所述同样适用于所谓的“修复”，这意味着先前使用低效率的吸收剂工作的过时设备的重新使用，并且由于根据本发明的装置而能够转变成使用现代的、改良的吸收剂进行工作。 
因此，本发明的主题还涉及将具有已知的带气液体流径向引入装置的再生塔转变成具有液体流切向引入装置的再生塔，其中拆除已知的径向引入装置并将上述根据本发明的装置联接在其径向进口接管处。 
因此，根据本发明的装置特别适合于用在酸性气体洗涤单元的再生塔中。如果用于洗涤酸性气体的吸收剂是选自甲基二乙醇胺(MDEA)、单乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)、三乙醇胺(TEA)、二异丙醇胺(DIPA)、氨基二甘醇(ADG)的至少一种链烷醇胺的水溶液，则大力推荐为再生塔配设根据本发明的切向进口。所述吸收剂对酸性气体具有特别高的吸收能力，并在压力降低时容易地、大量地释放出所述酸性气体。因此，只有将带气的液体流小扰动地、平滑地沿切向引入再生塔中时，才能基本无故障地释放出所携带的气体。根据本发明的装置特别适合于此。吸收水溶液的总的链烷醇胺浓度选择成以重量计38％至50％范围内是有利的。此外，有利地向吸收水溶液中添加哌嗪、甲基哌嗪和/或3-甲基氨基-1-丙胺(MAPA)作为活性剂。在使用MDEA作为吸收剂时，与上述活性剂一起使用特别有利。 
附图说明
因此，本发明的主题还涉及一种装置用于将带气的吸收液体流沿切向引入酸性气体洗涤单元的再生塔的顶部中的应用，其中，带气的吸收液在再生塔中压力降低并气液分离，该装置的特征在于包括具有弯曲角γ的第一弯管和与该第一弯管相连的具有弯曲角γ′的第二弯管，第一弯管设置成使得用于使带气的液体流进入塔顶的径向进入管在进入塔后立即过渡到第一弯管，第二弯管与第一弯管相反地弯曲并设置成使得第二弯管的出流口位于塔的内壁附近并使带气的液体流与塔的内壁基本相切地出流到塔中，弯曲角γ和γ′相同或不同，且为30°至60°。 
具体实施方式
在一优选实施方式中，第二弯管通过直管件与第一弯管相连。所述各 弯曲角γ、γ′优选地为45°。再生塔的内壁在第二弯管的出流口区域和紧邻出流口区域的下游区段中被加强是有利的。优选地使用选自甲基二乙醇胺、单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、二异丙醇胺、氨基二甘醇的至少一种链烷醇胺的水溶液作为用于洗涤酸性气体的吸收剂，该水溶液的总的链烷醇胺浓度优选为以重量计38-50％。更优选地，使用甲基二乙醇胺的水溶液，该水溶液包含一种或多种选自哌嗪、甲基哌嗪和3-甲基氨基-1-丙胺的活性剂。 
下面根据附图3详细说明本发明。图3示出本发明的具有一个出流口的实施例。 
图3示意性地示出再生塔在引入带气的液体流的水平面上的横截面。用1表示的再生塔顶部的壳体设有径向进入管3，该径向进入管在进入塔后立即过渡到第一弯管2。在进入管3进入塔中的位置处可设有法兰，根据本发明的弯管结构通过该法兰联接到进入管3。图3所示的弯管2具有45°的弯曲角γ并与直管件7相接合，而所述直管件过渡到反向弯曲的第二弯管4。该第二弯管同样具有45°的弯曲角(γ′)。直管件7的长度在图3所示的情况下选择成使得第二弯管相对于进口接管3在限定塔的内周界的圆弧上偏置约90°。该第二弯管的出流口5恰好位于塔内壁6附近，使得带气的液体流在被引入时以近乎相切的方式冲击在塔1的内壁6上，其中该内壁6具有加强部8。进入的液体流分布在塔顶中常见的通道9中和通道9上。根据本发明的将径向进口转变成切向进口的管结构具有水平延伸的问号形状或延伸的S形。 
如上文所述，借助于根据本发明的装置可非常简单地将其一些实施方式在图2中示出的常规的径向液体进口转变成切向进口，从而能够实现所谓的“溶剂交换”和“修复”。 

Claims (7)

1.一种装置用于将带气的吸收液体流沿切向引入酸性气体洗涤单元的再生塔(1)的顶部中的应用，其中，带气的吸收液在所述再生塔中压力降低并气液分离；所述装置的特征在于包括具有弯曲角γ的第一弯管(2)和与该第一弯管相连的具有弯曲角γ′的第二弯管(4)，所述第一弯管设置成使得用于使带气的液体流进入塔顶的径向进入管(3)在进入塔后立即过渡到第一弯管，所述第二弯管与第一弯管相反地弯曲并设置成使得第二弯管的出流口(5)位于塔的内壁(6)附近并使带气的液体流与塔的内壁基本相切地出流到塔中；所述弯曲角γ和γ′相同或不同，且为30°至60°。
2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述第二弯管(4)通过直管件(7)与所述第一弯管(2)相连。
3.根据权利要求1或2所述的应用，其特征在于，所述各弯曲角γ、γ′为45°。
4.根据权利要求1或2所述的应用，其特征在于，所述塔的内壁(6)在第二弯管(4)的出流口(5)区域和紧邻出流口区域的下游区段中被加强(8)。
5.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，使用选自甲基二乙醇胺、单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、二异丙醇胺、氨基二甘醇的至少一种链烷醇胺的水溶液作为用于洗涤酸性气体的吸收剂。
6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，所述水溶液的总的链烷醇胺浓度为以重量计38-50％。
7.根据权利要求5或6所述的应用，其特征在于，使用甲基二乙醇胺的水溶液，该水溶液包含一种或多种选自哌嗪、甲基哌嗪和3-甲基氨基-1-丙胺的活性剂。
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