CN101524613B - 一种用于吸收剂再生的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及吸收剂分离气体的富吸收剂再生技术。其将膜组件做为一个单元设备，富吸收剂在膜组件壳程流动，渗透过膜的气体进入管程，由真空泵抽吸到收集罐回收。再生后的吸收剂被收集到储液罐以便重新使用。其中吸收液富液经泵进入过滤器进行料液再生的过滤。过滤后的料液经过流量计计量，进入换热器加热到设定温度(30～70℃)，再进入膜组件进行膜蒸馏分离，再生后的料液经过流量计计量后去吸附塔。解吸出来的酸性气体由膜组件管程出口处的气体流量计进行测定，进入冷凝器冷凝回收。本发明可在比常规再生方法低50～100℃范围内进行富吸收剂再生，如可以在30～70℃范围内实现吸收液再生，比传统再生方法节能50％～200％，有很好的经济效益和社会效益。

Description

一种用于吸收剂再生的方法
技术领域
本发明属于吸收剂回收利用技术领域，尤其指用吸收剂分离气体的富吸收剂再生技术。
背景技术
吸收是化工分离工程的一个重要操作单元，吸收工艺主要有填料塔法、旋流板塔法、喷淋塔法、冲击法等。用于吸收分离的吸收剂在运行一定时间之后，将失去活性，需要再生或解吸之后才能继续利用，否则将作为废弃物扔掉。目前的再生方法几乎都是在再塔中用高温解吸。
天然气是烃和多种杂质其他的混合物，其中包括硫化氢、二氧化碳等酸性气体。天然气净化主要以氨法为主，四川地区先后建设了近20多套氨吸收法天然气净化装置，总处理能力达2400×104m3/d。其中，大部分吸收剂为MDEA(N-甲基二乙醇胺)。
MDEA溶液在净化过程中通常是稳定的，但由于天然气携带的高矿化度地层水、缓蚀剂、甲醇等杂质以及游离氧进入溶液等情况，导致MDEA变质。MDEA的变质不仅造成胺的损失使吸收液的有效胺浓度下降，增加了溶剂消耗费用，而且不少变质产物使溶液腐蚀性增强、易发跑并增加了溶液粘度、加剧了能源消耗。每年因污染严重被废弃的MDEA不但对环境造成严重影响，而且大大增加生产成本。
由文献“MDEA溶液脱碳性能的综合评价”(化肥工业，2001年第三期，pp25-59)、“催化干气脱硫和溶剂再生系统改造”(当代化工，2007年第五期，pp451-461)和“废MDEA溶液回收技术研究”(石油化工应用，2006年第一期，pp18-20)可以知道，目前国内外普遍采用蒸汽汽提法再生MDEA，即在再生塔内采用大量热气把硫化物吹脱出吸收液。使用该工艺进行MDEA溶液再生首先是要将废液泵入闪蒸罐升温到56℃进行闪蒸，然后进入再生塔继续加热至125℃解吸，最后进入再生塔低的重沸器被进一步加热解吸，此时温度达到148℃左右。采用该工艺再生1立方米的吸收剂需要耗费100～200千克蒸汽，能耗相当高。虽然多年来通过大量的工业实践及实验室研究对吸收塔的结构、填料品种和吸收剂成分进行了大量的改进，但是收效不大。
本发明采用膜蒸馏技术再生富MDEA，中空纤维膜接触器的装填密度大，单位体积的接触面积达3000～5000m2/m3，比再生塔高几十倍，效率高，适用范围广；而且膜接触器作为一个单元设备，可以任意组合，既可串联，也可并联，可放大性好，易于工业化，投资少，操作简单费用低，设备紧凑占地小，易于实现自动化管理；再生温度低，节约能源并可实现分离物的资源化回收。
发明内容
本发明为脱酸性气体(如含硫化氢、硫醚、硫醇、二氧化碳、二氧化硫、三氧化硫等等气体)的富吸收剂提供一种高效节能的再生方法，本发明也适用其他种类吸收剂回收或解吸。使用膜蒸馏技术，寻找优化的操作工艺和操作条件，将失去活性的吸收剂经膜组件进行再生，使吸收液重新利用，节约能源、保护环境。
本发明将膜组件做为一个单元设备，富吸收剂在膜组件壳程流动，渗透过膜的气体进入管程，由真空泵抽吸到收集罐回收。再生后的吸收剂被收集到储液罐以便重新使用。
该系统包括采用疏水性微孔膜组件、过滤器、换热器、恒温槽、真空泵、储液罐等设备，压力表、流量计等仪表。
该发明的具体方案为：N-甲基二乙醇胺废液经泵进入过滤器对再生的料液进行过滤，滤除0.01mm以上的悬浮物；过滤后的料液经过流量计计量，进入换热器加热到设定温度，进入膜组件进行膜蒸馏分离，再生后的料液经过流量计计量后去吸附塔；解吸出来的酸性气体由膜组件管程出口处的气体流量计进行测定，进入冷凝器冷凝回收；由真空泵、真空罐和真空压力变送器控制膜组件管程的真空度，其中压力控制在2.5～20.0kPa，膜组件进液流量为110～2000ml/min，温度设置在30～70℃范围内进行N-甲基二乙醇胺再生处理。
膜组件采用微孔中空纤维，孔径在0.01～2μm范围内。视处理物质和处理量不同，膜组件可串联或并联布置。
本发明可在比常规再生方法低50～100℃范围内进行富吸收剂再生，如可以在30～70℃范围内实现吸收液再生，比传统再生方法节能50％～200％，有很好的经济效益和社会效益。
附图说明
图1是膜蒸馏富吸收剂再生装置的流程图。图中：(1)为膜组件；(2)为流量计；(3)为温度变送器；(4)为压力(真空)变送器；(5)为温度变送器；(6)为流量计；(7)为真空泵；(8)为真空罐；(9)为冷凝器；(10)为流量计；(11)为过滤器；(12)为泵；(13)为换热器；(14)为温度变送器；(15)为压力变送器。
图2为膜组件结构图。富液走壳程，真空抽吸走管程。
图3为膜蒸馏工作原理图。
图4为膜蒸馏回收MDEA回收率关系曲线。
图5为富MDEA溶液气相色谱图。
图6为解吸后MDEA溶液成分气相色谱图。
具体实施方式
如图1所示，MDEA废液经泵(12)进入过滤器(11)对待再生的料液进行过滤，滤除0.01mm以上的悬浮物。过滤后的料液经过流量计(10)计量，进入换热器加热到设定温度，进入膜组件(1)进行膜蒸馏分离，再生后的料液经过流量计(2)计量后去吸附塔。解吸出来的酸性气体由膜组件管程出口处的气体流量计(6)进行测定，进入冷凝器冷凝回收。由真空泵(7)、真空罐(8)和真空压力变送器(4)控制膜组件管程的真空度。
本发明实施例，处理液为在脱硫工艺中已使用过的富MDEA吸收剂，液体中MDEA和杂质含量情况如图5所示，其中峰[2]为MDEA，其他为未知杂质。本实施例的膜材料使用疏水性聚丙烯中空纤维，内径为380μm，外径为500μm。由该材料制成的膜组件主要结构参数如表1。
表1膜再生器结构参数
Table 1Characteristic parameters ofmembrane module
Figure GSB00000798183300031
采用本发明装置再生MDEA，其中压力控制在2.5～20.0KPa，进液流量为110～2000ml/min。温度设置在30～70℃范围内进行MDEA再生处理，利用GC-920气相色谱仪的FID检测器配毛细管色谱柱SE-54(30m×0.53mm×1.0μm)对回收液进行分析，其操作条件主要为色谱柱起始温度：150℃、终温：240℃，采用程序升温；进样口温度：280℃；FID检测器温度：280℃。载气：高纯氮；柱内流量：5ml/min，尾吹流量：30ml/min；燃气：氢气，0.12MPa；助燃气：空气，0.07MPa。采用液体进样针适量进样。
图6(1)、(1)、(3)、(4)为在不同操作温度下解吸后MDEA溶液的色谱图，其中峰[2]为MDEA，其他为未知杂质。由色谱图可以明显看出，采用膜蒸馏技术进行MDEA溶液的回收，效果非常显著
通过对所得数据进行分析，由图4可以看出，膜壁微孔在0.01～1.98μm范围、操作温度在30～70℃范围内都有明显的再生效果。温度达到65℃时小微孔膜组件回收效率能够达到97％以上。当温度达到45℃时气相色谱分析图6可以看出杂质已经明显减少，且再生率可以达到近92％。
一般再生工艺必须加热到148℃，而膜蒸馏再生MDEA温度在40℃时就可以实现MDEA的再生，本发明大大降低了再生温度，从而降低了能源消耗，减少了再生成本。而且本发明装置简单，易于操作，中空纤维膜接触器装填密度大，单位体积的接触面积达3000～5000m2/m3，比再生塔高几十倍，效率高，适用范围广。

Claims (3)

1.一种用于吸收剂再生的方法，其特征在于：N-甲基二乙醇胺废液经泵进入过滤器对再生的料液进行过滤，滤除0.01mm以上的悬浮物；过滤后的料液经过流量计计量，进入换热器加热到设定温度，进入膜组件进行膜蒸馏分离，再生后的料液经过流量计计量后去吸附塔；解吸出来的酸性气体由膜组件管程出口处的气体流量计进行测定，进入冷凝器冷凝回收；由真空泵、真空罐和真空压力变送器控制膜组件管程的真空度，其中压力控制在2.5～20.0kPa，膜组件进液流量为110～2000ml/min，温度设置在30～70℃范围内进行N-甲基二乙醇胺再生处理。
2.根据权利要求1所述的一种用于吸收剂再生的方法，其特征在于：膜组件采用微孔中空纤维，孔径为0.01～2μm。
3.根据权利要求1所述的一种用于吸收剂再生的方法，其特征在于：膜组件串联或并联布置。
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