CN111729353A - 用于消除脱硫胺液发泡的泡沫分离装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及分离技术领域，具体而言，涉及一种用于消除脱硫胺液发泡的泡沫分离装置和方法。本发明提供一种用于消除脱硫胺液发泡的泡沫分离装置，包括发泡单元、泡沫传输单元及消泡存储单元，发泡单元设置于泡沫传输单元的一侧，并与泡沫传输单元连通；消泡存储单元设置于泡沫传输单元的另一侧，并与泡沫传输单元连接；发泡单元包括提升泡沫表面积的微气泡发生器和提升分离时间的沉降分离器，沉降分离器的一端与泡沫传输单元连通，微气泡发生器设置于所述沉降分离器的另一端。其能够显著提高了泡沫分离表面活性剂的浓缩比，改善胺液的发泡问题，且改善炼厂脱硫系统中胺液的发泡导致胺液损耗大的问题。

Description

用于消除脱硫胺液发泡的泡沫分离装置和方法

技术领域

本发明涉及分离技术领域，具体而言，涉及一种用于消除脱硫胺液发泡的泡沫分离装置和方法。

背景技术

炼厂中的脱硫工艺处理对象多为干气和液化气，脱硫工艺多采用有机胺吸收及再生技术，在胺液的循环再生使用过程中，胺液中的烃类组分、热稳定盐及其他杂质会逐渐升高，部分杂质的存在会增大胺液的表面张力，使胺液在脱硫塔内发生起泡现象，胺液泡沫很容易被脱硫工艺介质夹带出塔顶，造成胺液损耗。传统再生后的贫胺液处理工艺是表面活性剂分离、机械过滤、活性炭吸附和离子交换技术，但由于前端表面活性剂分离不彻底，导致后续装置的清洗周期和更换周期缩短，从而增加了运行成本；此外，为了消除胺液的发泡问题，通常会添加消泡剂，但是消泡剂同样是表面活性剂，添加量累积到一定程度会加剧胺液的发泡，因此如何抑制脱硫装置中的胺液发泡，从而降低装置的胺液损耗以及延长后续装置的运行周期，这是亟需解决的一个问题。

泡沫分离技术，是以气泡为载体来分离、浓缩表面活性物质的一种技术，最早应用于矿物浮选以及工业废水中有用添加剂的回收。70年代开始将泡沫分离技术引入生物分离领域，如蛋白质及酶的分离纯化。在泡沫分离过程中无需添加其他溶剂，只需通入空气或是其他惰性气体即可，该技术具备设备简单、投资少、能耗低和不产生污染等优点，被广泛应用。采用泡沫分离技术对胺液中的表面活性剂进行分离时，为了提高表面活性剂的分离效率，泡沫相的泡沫排液是关键，迄今为止，在泡沫分离过程中，泡沫相的排液完全是依据气泡之间的液体在重力的作用下由上往下流回主体液相，由于泡沫排液过程中，气泡沿塔自下而上流动，而气泡所夹带的所要排出的液体自上而下流动，气泡和气泡所夹带的所要排出的液体之间呈逆流，因此流动阻力大，排液困难。因此，泡沫分离的效果依然不佳。

发明内容

本发明的目的包括，提供了一种用于消除脱硫胺液发泡的泡沫分离装置和方法，其能够显著提高了泡沫分离表面活性剂的浓缩比，改善胺液的发泡问题，且改善炼厂脱硫系统中胺液的发泡导致胺液损耗大的问题。

本发明的实施例可以这样实现：

第一方面，本发明实施例提供一种用于消除脱硫胺液发泡的泡沫分离装置，包括发泡单元、泡沫传输单元及消泡存储单元，所述发泡单元设置于所述泡沫传输单元的一侧，并与所述泡沫传输单元连通；所述消泡存储单元设置于所述泡沫传输单元的另一侧，并与所述泡沫传输单元连接；

所述发泡单元包括提升泡沫表面积的微气泡发生器和提升分离时间的沉降分离器，沉降分离器的一端与泡沫传输单元连通，微气泡发生器设置于所述沉降分离器的另一端。

在可选的实施方式中，所述发泡单元还包括胺液储液罐、胺液进料分布器和气体分布器，所述微气泡发生器、所述胺液进料分布器以及所述气体分布器均设置于所述胺液储液罐内，并分别与所述胺液储液罐连接，所述储液罐与所述沉降分离器连通。

在可选的实施方式中，所述微气泡发生器、所述胺液进料分布器以及所述气体分布器沿相对远离所述沉降分离器的一侧依次设于所述胺液储液罐内。

在可选的实施方式中，所述微气泡发生器、所述胺液进料分布器以及所述气体分布器在所述胺液储液罐内均呈环形设置，且环形设置后的形成环的直径由大到小的顺序为气体分布器、微气泡发生器以及胺液进料分布器。

在可选的实施方式中，所述泡沫传输单元包括依次连通的一级泡沫传输器、泡沫生长器、二级泡沫传输器，所述一级泡沫传输器与所述沉降分离器相对远离所述微气泡发生器的一端连接。

在可选的实施方式中，所述一级泡沫传输器为圆柱形，所述泡沫生长器为球形，所述二级泡沫传输器呈倒“U”形。

在可选的实施方式中，所述沉降分离器为球形，所述泡沫生长器的横截面的直径和所述沉降分离器的横截面的直径分别大于所述一级泡沫传输器的横截面的直径。

在可选的实施方式中，所述消泡存储单元包括一级消泡网、二级消泡网和废液储液罐，所述废液储液罐与所述二级泡沫传输器相对远离所述泡沫生长器的一侧连接，所述一级消泡网设置于所述二级泡沫传输器内，并与所述二级泡沫传输器连接，所述二级消泡网设置于所述废液储液罐内，并处于所述废液储液罐的进口处；

优选地，制备所述一级消泡网和所述二级消泡网的材料为聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯和聚全氟乙烯的任意一种；

优选地，形成所述一级消泡网和所述二级消泡网的材料的表面均被改性材料进行亲水疏油改性；

优选地，改性材料为二氧化硅、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸和聚乙烯醇中的至少一种。

在可选的实施方式中，所述泡沫分离装置还包括引风机，所述废液储液罐和所述微气泡发生器分别与所述引风机连接。

第二方面，本发明实施例提供一种消除脱硫胺液发泡的方法，包括利用上述用于消除脱硫胺液发泡的泡沫分离装置消除脱硫胺液发泡。

本发明实施例的有益效果包括，本发明实施例通过设置提升泡沫表面积的微气泡发生器和提升分离时间的沉降分离器，继而可以提升形成的泡沫的表面积，并拉长分离时间，在重力排液的基础上，强化了排液，显著提高了泡沫分离表面活性剂的浓缩比，改善了胺液的发泡问题，也能够提升胺液的回收量，减少胺液的损耗。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例1提供的泡沫分离装置的结构示意图；

图2为本发明实施例1提供的气体分布器、气泡发生器以及沉降分离器的位置关系示意图。

图标：100-泡沫分离装置；110-发泡单元；120-泡沫传输单元；130-消泡存储单元；111-胺液储液罐；112-胺液进料分布器；113-循环泵；114-气体分布器；115-微气泡发生器；116-沉降分离器；121-一级泡沫传输器；122-泡沫生长器；123-二级泡沫传输器；131-一级消泡网；132-二级消泡网；133-废液储液罐；134-引风机；117-压缩机。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。

实施例1

请参考图1，本实施例提供了一种用于消除脱硫胺液发泡的泡沫分离装置100，其发泡单元110、泡沫传输单元120及消泡存储单元130，所述发泡单元110设置于所述泡沫传输单元120的一侧，并与所述泡沫传输单元120连通；所述消泡存储单元130设置于所述泡沫传输单元120的另一侧，并与所述泡沫传输单元120连接。

具体地，发泡单元110包括胺液储液罐111，胺液储液罐111用于存放和收集泡沫分离后的胺液。胺液储液罐111可以为圆柱形，也可以为其他形状。

需要说明的是，为了更好地描述，各个部件的相对位置，发明人将胺液储液罐111竖直放置，并将相对靠近地面的一侧为胺液储液罐111的底部，相对远离地面的一侧为胺液储液罐111的顶部。

发泡单元110还包括胺液进料分布器112，胺液进料分布器112设置于胺液进料分布器112内，并与胺液储液罐111连接，胺液进料分布器112用于向胺液储液罐111内通入待处理的胺液即再生后的贫胺液或者将胺液储液罐111内不符合要求的胺液再循环至胺液储液罐111内，继而能够使得进入下一单元的胺液符合要求。

进一步地，发泡单元110还包括循环泵113，循环泵113的两端分别与胺液储液罐111的出口和胺液进料分布器112连接，进一步提高表面活性剂的分离效率，经泡沫分离后的胺液导入下一单元进行其他杂质的脱除。

发泡单元110还包括气体分布器114，气体分布器114设置于胺液储液罐111内，并与胺液储液罐111连接，且位于胺液储液罐111相对靠近底部的一侧，而胺液进料分布器112位于胺液储液罐111相对靠近顶部的一侧，即气体分布器114位于胺液进料分布器112的下方，继而使得气体分布器114产生的气泡能够充分作用于通过胺液进料分布器112进入的胺液，继而使得气泡能够作用更多的杂质，提升其分离效果。

发泡单元110还包括微气泡发生器115，微气泡发生器115用于连续产生大量直径在0-50微米的微小气泡，在胺液表面形成泡沫群，该部分具有极大的表面积，而胺液中的表面活性剂组分会覆盖在微气泡泡沫群表面，其凭借自身和外在的气流可以持续向上移动，而胺液则凭借重力作用向下移动，最终实现胺液与表面活性剂的分离。

需要说明的是，本发明实施例采用的微气泡发生器115可以采用现有技术中的微气泡发生器115，只要是能够连续产生大量直径在0～50μm的微小气泡的微气泡发生器115均可。

具体地，微气泡发生器115设置于胺液储液罐111内，与胺液储液罐111连接，并位于胺液进料分布器112相对远离气体分布器114的一侧。具体地，微气泡发生器115、所述胺液进料分布器112以及所述气体分布器114依次从上至下依次设置于胺液储液罐111内，其中，从上至下为沿胺液储液罐111顶部至胺液储液罐111底部的方向。微气泡发生器115下部设置有气体分布器114，作用有两个，一是提高进料胺液在储罐内与原有胺液的混合程度，二可以作为胺液表面微气泡泡沫群向上移动的助力，最终提升分离效果。

进一步地，参见图2，微气泡发生器115、所述胺液进料分布器112以及所述气体分布器114在所述胺液储液罐111内均呈环形设置，且环形设置后的形成环的直径由大到小的顺序为气体分布器114、微气泡发生器115以及胺液进料分布器112。

进一步地，发泡单元110还包括提升分离时间的沉降分离器116，所述沉降分离器116的一端与所述泡沫传输单元120连通，微气泡发生器115设置于沉降分离器116的另一端，沉降分离器116可以不与微气泡发生器115连接，仅仅是二者距离较近，继而微气泡发生器115形成的微气泡可以快速进行沉降分离器116中。设置沉降分离器116使得微气泡发生器115形成的微气泡，在此累积，并能够拉长微气泡泡沫群向上移动的时间，有利于其分离。同时，以上措施的实施可以分别从泡沫比表面和分离时间两个方面来提高表面活性剂的浓缩比。

进一步地，沉降分离器116的形状可以是现有技术中常规形状，例如，圆柱形、方形等，但是较优地，沉降分离器116的壁面为具有弧形的壁面，继而有利于泡沫的生长，延长其寿命，避免泡沫过早破裂，提升分离效果，具体地，沉降分离器116的壁面为具有弧形的壁面，例如，沉降分离器116可以为球形。

进一步地，泡沫传输单元120包括依次连通的一级泡沫传输器121、泡沫生长器122、二级泡沫传输器123，所述一级泡沫传输器121与所述沉降分离器116相对远离所述微气泡发生器115的一端连接。微气泡发生器115产生的微气泡的沉降分离器116内累积上升至一级泡沫传输器121，而后进行传输至泡沫生长器122，使得泡沫长大，有利于后续消泡，而后再经过二级泡沫传输器123，能够更有利于泡沫破裂，以及分离胺液和杂质。

进一步地，所述一级泡沫传输器121为圆柱形，所述泡沫生长器122为球形，所述二级泡沫传输器123呈倒“U”形。级泡沫传输室设计为圆柱形是为了提高微气泡泡沫群的上移速度，在进入球形的泡沫生长室之后，由于空间的扩大，流速放缓，空间压力降低，使得微气泡泡沫群由于外界的压力变小，在内压的作用下得到生长变大，这样设计的目的是为了提高后段消泡网的消泡效率，设置倒U形是为了将泡沫群转移至消泡储存单元。

泡沫生长器122的横截面的直径和所述沉降分离器116的横截面的直径分别大于所述一级泡沫传输器121的横截面的直径。采用上述变径的方式设置沉降分离器116、泡沫生长器122以及一级泡沫传输器121，能够更有利于泡沫的生长和传输，也有利于收集泡沫夹杂的胺液，有利于胺液和杂质的分离。

进一步地，消泡存储单元130包括一级消泡网131、二级消泡网132和废液储液罐133，所述废液储液罐133与所述二级泡沫传输器123相对远离所述泡沫生长器122的一侧连接，所述一级消泡网131设置于所述二级泡沫传输器123内，并与所述二级泡沫传输器123连接，且一级消泡网131设置于二级泡沫传输器123相对靠近废液储液罐133的一侧，继而能够使得泡沫破裂后形成的废液顺利进入废液储液罐133内。所述二级消泡网132设置于所述废液储液罐133内，并处于所述废液储液罐133的进口处；继而能够对一级泡沫消泡网未能充分消泡的泡沫进行进一步的消泡，提升消泡效率，继而保证废液储液罐133内部不存在或者基本不存在泡沫，废液储罐中的废液从罐底排出送往废水处理单元。

进一步地，制备所述一级消泡网131和所述二级消泡网132的材料为聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯和聚全氟乙烯的任意一种，且形成所述一级消泡网131和所述二级消泡网132的材料的表面均被改性材料进行亲水疏油改性；其中，改性材料为二氧化硅、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸和聚乙烯醇中的至少一种。继而使得消泡网表面经过亲水疏油处理，抑制表面活性剂在消泡网表面的停留并形成挂膜。

进一步地，泡沫分离装置100还包括引风机134，所述废液储液罐133和所述微气泡发生器115分别与所述引风机134连接，且气体分布器114也与引风机134连接。引风机134将废液储罐中的气体导出，导出后分两路，一路经压缩机作为微气泡发生器115的气源，一路作为胺液储罐底部气体分布器114的气源，继而能减少气体排放，且节约能源，若整个过程中采用的气体不足，则可以额外补充气体。采用的气体可以是氮气，或者其他气体。

同时，泡沫分离装置100还包括压缩机117，微气泡发生器115和引风机134分别与压缩机117的两端连接，继而压缩气体，能够提升微气泡发生器115产生气体的效果。

实施例2

本发明实施例还提供一种消除脱硫胺液发泡的方法，包括利用实施例1的用于消除脱硫胺液发泡的泡沫分离装置消除脱硫胺液发泡。其中，待处理的胺液即再生后的贫胺液的成分为：甲基二乙醇胺的浓度为30％，表面活性剂二甲基硅油的含量为500ppm，经过该泡沫分离装置处理后胺液中：甲基二乙醇胺含量30％，二甲基硅油含量为7ppm，分离效率为98.6％。

实施例3

本发明实施例还提供一种消除脱硫胺液发泡的方法，包括利用实施例1的用于消除脱硫胺液发泡的泡沫分离装置消除脱硫胺液发泡。其中，待处理的胺液的成分为：甲基二乙醇胺的浓度为30％，表面活性剂二甲基硅油的含量为100ppm，经过该泡沫分离装置处理后胺液中：甲基二乙醇胺含量30％，表面活性剂二甲基硅油的含量为3ppm，分离效率为97％。

说明采用本发明实施例提供的泡沫分离装置能够有效提高了泡沫分离表面活性剂的浓缩比，改善炼厂脱硫系统中胺液的发泡导致胺液损耗大的问题，并对延长后续机械过滤的清洗周期、降低胺液损耗、缓解胺液发泡和保证后续装置长周期运行起到了较大的促进作用，经济效益显著。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种用于消除脱硫胺液发泡的泡沫分离装置，其特征在于，包括发泡单元、泡沫传输单元及消泡存储单元，所述发泡单元设置于所述泡沫传输单元的一侧，并与所述泡沫传输单元连通；所述消泡存储单元设置于所述泡沫传输单元的另一侧，并与所述泡沫传输单元连接；

所述发泡单元包括提升泡沫表面积的微气泡发生器和提升分离时间的沉降分离器，所述沉降分离器的一端与所述泡沫传输单元连通，所述微气泡发生器设置于所述沉降分离器的另一端。

2.根据权利要求1所述的用于消除脱硫胺液发泡的泡沫分离装置，其特征在于，所述发泡单元还包括胺液储液罐、胺液进料分布器和气体分布器，所述微气泡发生器、所述胺液进料分布器以及所述气体分布器均设置于所述胺液储液罐内，并分别与所述胺液储液罐连接，所述储液罐与所述沉降分离器连通。

3.根据权利要求2所述的用于消除脱硫胺液发泡的泡沫分离装置，其特征在于，所述微气泡发生器、所述胺液进料分布器以及所述气体分布器沿相对远离所述沉降分离器的一侧依次设于所述胺液储液罐内。

4.根据权利要求2或3所述的用于消除脱硫胺液发泡的泡沫分离装置，其特征在于，所述微气泡发生器、所述胺液进料分布器以及所述气体分布器在所述胺液储液罐内均呈环形设置，且环形设置后的形成环的直径由大到小的顺序为气体分布器、微气泡发生器以及胺液进料分布器。

5.根据权利要求1所述的用于消除脱硫胺液发泡的泡沫分离装置，其特征在于，所述泡沫传输单元包括依次连通的一级泡沫传输器、泡沫生长器、二级泡沫传输器，所述一级泡沫传输器与所述沉降分离器相对远离所述微气泡发生器的一端连接。

6.根据权利要求5所述的用于消除脱硫胺液发泡的泡沫分离装置，其特征在于，所述一级泡沫传输器为圆柱形，所述泡沫生长器为球形，所述二级泡沫传输器呈倒“U”形。

7.根据权利要求5或6所述的用于消除脱硫胺液发泡的泡沫分离装置，其特征在于，所述沉降分离器为球形，所述泡沫生长器的横截面的直径和所述沉降分离器的横截面的直径分别大于所述一级泡沫传输器的横截面的直径。

8.根据权利要求7所述的用于消除脱硫胺液发泡的泡沫分离装置，其特征在于，所述消泡存储单元包括一级消泡网、二级消泡网和废液储液罐，所述废液储液罐与所述二级泡沫传输器相对远离所述泡沫生长器的一侧连接，所述一级消泡网设置于所述二级泡沫传输器内，并与所述二级泡沫传输器连接，所述二级消泡网设置于所述废液储液罐内，并处于所述废液储液罐的进口处；

优选地，制备所述一级消泡网和所述二级消泡网的材料为聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯和聚全氟乙烯的任意一种；

优选地，形成所述一级消泡网和所述二级消泡网的材料的表面均被改性材料进行亲水疏油改性；

优选地，改性材料为二氧化硅、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸和聚乙烯醇中的至少一种。

9.根据权利要求8所述的用于消除脱硫胺液发泡的泡沫分离装置，其特征在于，所述泡沫分离装置还包括引风机，所述废液储液罐和所述微气泡发生器分别与所述引风机连接。

10.一种消除脱硫胺液发泡的方法，其特征在于，包括：利用权利要求1-9任一项所述的用于消除脱硫胺液发泡的泡沫分离装置消除脱硫胺液发泡。

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