CN108993095A - 一种降低胺法工艺再生过程能耗的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明针对天然气净化、石油炼制与加工过程的炼厂气、电厂或锅炉烟道气碳捕集等胺法装置脱硫脱碳过程的富液再生热耗高的问题，提出引入水移除系统降低进入再生器中富液的水含量的方法，从而降低吸收剂再生过程吸收中再生器输入的热量。水移除系统主要由一组或多组反渗透膜组件构成，为了保证该膜组件的正常运行，在水移除系统中可能还包括溶剂洁净系统、吸收剂冷却系统。通过在胺法工艺中引入水移除系统，可将富液中15~65%的水移除，相比不移除前能够降低再生热耗可达30%。

Description

一种降低胺法工艺再生过程能耗的方法
技术领域
本发明涉及一种降低胺法工艺再生过程能耗的方法，属于气体净化、环境保护和节能降耗技术领域。
背景技术
在石油炼制与加工、天然气开采、煤气化制合成、化工、电力冶金、等工业过程中基本都涉及脱除工业气流中二氧化碳（CO2）和硫化氢（H2S）等酸性气体，使用醇胺为吸收剂的脱硫脱碳方法被广泛用于CO2、H2S酸性气体的脱除。使用醇胺为溶剂的脱硫脱碳技术统称胺法，醇胺的水溶液在吸收器中与气流接触，气流中CO2、H2S酸性组分与吸收剂中的醇胺或胺等碱性物质反应形成弱酸盐，吸收剂变成富含CO2、H2S的富液，富液经换热等处理后去再生器，经再生器中的加热系统解吸出与醇胺等溶质相结合的CO2、H2S，富液后变成含CO2、H2S量较少的贫液，贫液经换热、冷却后返回吸收器循环使用。随着对能源、化工原料、电力及化工产品需求的增长，待处理的工业酸性气流量增加，胺法脱硫脱碳装置的溶液循环量也大幅增加，再生器需要更多的热耗将富液再生为贫液。尽管现有胺法再生系统在保证净化效果时采取了诸多节能措施，但现有的热耗依然是某些工厂所不能负担的。由于在胺法再生过程中，吸收剂中的水会被汽化成蒸汽、然后又冷凝为下来成冷凝液，通过分析得知高达近半的热耗浪费在脱吸收剂中水的反复汽化和冷凝。因此，若是降低去再生器的富液中的水含量，则即使不改变其他再生过程能耗消耗的情况下，也将降低整个再生过程的热耗。
发明内容
本发明的目的是针对目前胺法脱硫脱碳装置的富液再生热耗高，不利于降低能耗和节省资源，同时也增加了企业负担甚至影响了某些技术的部署，拟将移除部分富液中的水分，降低去再生器的富液，从而降低胺法再生系统的热耗，如蒸汽消耗。
本发明的主要要点在于降低去再生器的富液中的水含量，通过移除富液中的水含量使在再生器中气化的水量减少，降低进入再生器的蒸汽量或是导热油等热介质。
本发明在具体操作时根据脱硫脱碳吸收器操作的压力等级不同，分成不同的具体实施技术方案，总体上均是从吸收器出来的富液在进入再生器前经过一个水移除系统，将移除了部分水的富液经换热后送入再生器再生成贫液，贫液再与移除的部分水混合后送入吸收器中循环使用。水移除系统包括一组或多组用于移除吸收剂中水的反渗透膜组件，在水移除系统中可能还包括一个或多个溶液洁净部件，进入反渗透膜组件的吸收剂油含量、固体颗粒含量符合膜组件的要求；在水移除系统中可能还包括换热器，用于降低吸收剂的温度。
本发明的主要技术方案：降低胺法工艺再生过程能耗的方法，其特征在于吸收装置为广泛使用的胺法脱硫脱碳装置，其使用醇胺或胺的水溶液为吸收剂进行吸收气流中的二氧化碳或硫化氢的吸收，吸收后的吸收剂引入水移除系统，经水移除系统分离出部分水后的浓缩吸收剂被送至再生器再生成贫液，贫液返回吸收器循环使用。
一般地，醇胺或胺的水溶液为乙醇胺、二乙醇、N-甲基二乙醇胺、哌嗪中的一种或几种。
所述水移除系统包含一组或几组反渗透膜组件，可以用于分离吸收剂中的水并浓缩吸收剂。
本发明为了保证水移除系统中反渗透膜组件的正常工作，水移除系统中包括吸收剂洁净系统，该洁净系统可以过滤吸收剂中>1um的固体颗粒，还可以去除吸收剂中在脱硫脱碳过程中吸收的C3及以上的烃类有机污染物。
为了保证水移除系统中反渗透膜组件的正常工作，水移除系统中包括吸收剂冷却系统，该冷却系统可以保证进入反渗透膜组件的吸收剂处于操作范围内。
优选地，进入水移除系统的吸收剂可先经透平回收大部分高压能量后再进入水移除系统。
进入水移除系统的吸收剂的压力低于水移除系统中反渗透膜组件工作压力及吸收剂洁净系统、冷却系统压力损失之和时，需将吸收剂先加压后再进入水移除系统。
水移除系统移除的水将与再生器出来的贫液在贫液进入吸收器前混合，随后再进入吸收器，实现吸收剂的循环使用。
本发明实施过程中胺法工艺的操作压力、温度、吸收剂的水含量、净化指标要求均会影响本发明的实施效果。
本发明方法通过在胺法工艺中引入水移除系统，经过试验和模拟计算表明，可将富液中15~65%的水移除，相比不移除前能够降低再生热耗可达30%。
附图说明
图1为实施例1较高操作压力下带水移除系统的基本胺法工艺流程图。
图2 为实施例2较低操作压力下带水移除系统的基本胺法工艺流程图。
图1中：1-吸收器，2-再生器，3-水移除系统，4-透平系统，5-混合器，6-闪蒸，7-换热器。
图2中：1-吸收器，2-再生器，3-水移除系统，4-加压系统，5-混合器，7-换热器。
具体实施方式
本发明在实施过程中，可根据需要进行改变，核心则是从吸收器出来的富液先经水移除系统移除部分水后在去再生器再生，再生后的贫液经换热后与移除的水混合后再进入吸收器，混合后的吸收液在进入吸收器前可根据需要进行冷却。本发明所列举的实施例，仅用于说明本发明实施后带来的实际效果的提升，但本发明的应用并不限于实施例所列举的场合。
实施例1
如附图1所示较高操作压力下带水移除系统的基本胺法工艺流程图。对于天然气、合成气等在较高吸收压力操作下的胺法，本发明的水移除系统可搭配透平系统使用，即富液先去透平系统回收部分高压能量后，再将透平出口的、已经降压后的富液引入去水移除系统，然后再送入再生器。本发明使用质量分数为50%的N-甲基二乙醇胺（MDEA）吸收剂进行试验。进入水移除系统的吸收剂的压力为1.45MPa，经过水移除移动后约占吸收剂总重量25%的水被移除，被移除水之后的富液去再生器再生至没有使用水移除系统的吸收剂再生程度，经计算再生热耗下降了约17%。
实施例2
参考附图2，对于电厂烟道气等在较低吸收压力操作下的胺法，本发明的水移动系统需将进入该系统的胺液加压后再进行水移除。本发明使用质量分数为20%的乙醇胺（MEA）吸收剂进行试验。从吸收器出来的富液经富液泵加压至0.70MPa后进入水移除系统，经过水移除移动后约占吸收剂总重量43%的水被移除，被移除水之后的富液去再生器再生至没有使用水移除系统的吸收剂再生程度，经计算再生热耗下降了约27%。

Claims (8)

1.一种降低胺法工艺再生过程能耗的方法，其特征在于吸收装置为广泛使用的胺法脱硫脱碳装置，其使用醇胺或胺的水溶液为吸收剂进行吸收气流中的二氧化碳或硫化氢的吸收，吸收后的吸收剂引入水移除系统，经水移除系统分离出部分水后的浓缩吸收剂被送至再生器再生成贫液，贫液返回吸收器循环使用。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于醇胺或胺的水溶液为乙醇胺、二乙醇、N-甲基二乙醇胺、哌嗪中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于水移除系统包含一组或几组反渗透膜组件，用于分离吸收剂中的水并浓缩吸收剂。
4.根据权利要求1或3所述的方法，其特征在于为了保证水移除系统中反渗透膜组件的正常工作，水移除系统中包括吸收剂洁净系统，该洁净系统可过滤吸收剂中>1um的固体颗粒，还可去除吸收剂中在脱硫脱碳过程中吸收的C3及以上的烃类有机污染物。
5.根据权利要求1或3所述的方法，其特征在为了保证水移除系统中反渗透膜组件的正常工作，水移除系统中包括吸收剂冷却系统，该冷却系统可保证进入反渗透膜组件的吸收剂处于操作范围内。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征还在于进入水移除系统的吸收剂先经透平回收大部分高压能量后再进入水移除系统。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征还在于进入水移除系统的吸收剂的压力低于水移除系统中反渗透膜组件工作压力及吸收剂洁净系统、冷却系统压力损失之和时，将吸收剂先加压后再进入水移除系统。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于水移除系统移除的水将与再生器出来的贫液在贫液进入吸收器前混合，随后再进入吸收器，实现吸收剂的循环使用。
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