CN205223136U - 用于加压水洗提纯沼气的解吸装置 - Google Patents

用于加压水洗提纯沼气的解吸装置 Download PDF

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张晓东
许海朋
华栋梁
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一种用于加压水洗提纯沼气的解吸装置,它包括中空的罐体,罐体中自上而下由第一隔板和第二隔板间隔出相互独立的闪蒸罐、解吸罐和解吸塔;在闪蒸罐中的上部侧壁设置有闪蒸罐进料管以及与闪蒸罐进料管连通的闪蒸罐液体分布器,闪蒸罐的顶部设置有闪蒸罐出气管;在闪蒸罐下部设置有闪蒸罐出料管;解吸罐进料管通过第一控制阀与闪蒸罐出料管连通;解吸罐的顶部设置有解吸罐出气管,底部设置有解吸罐出料管;在解吸塔进料管和解吸罐出料管通过第二控制阀连通;在解吸塔的侧壁上部设置有解吸塔出气管,在解吸塔的底部设置有解吸塔出料管;在解吸塔出料管之后的管道上设置第三控制阀以控制解吸塔内的液位。

Description

用于加压水洗提纯沼气的解吸装置
技术领域
本实用新型涉及一种用于加压水洗提纯沼气的解吸装置,属于化工设备领域。
背景技术
生物天然气,即生物甲烷,是一种优质的可再生能源,一般指微生物厌氧发酵农作物秸秆、粪便、城市生活垃圾等低劣生物质产生的沼气,通过净化,脱除大量CO2、少量H2S和H2O而得到的甲烷含量在90%以上的产物。脱除CO2工艺有化学吸收、加压水洗、变压吸附、低温液化和膜分离等工艺过程。从经济性和环境友好性考虑,加压水洗工艺被认为是沼气净化的良好选择之一。
加压水洗技术是利用沼气中各组分在水中溶解度的差异来进行分离的一种物理提纯技术。在常压下,沼气中各种组分在水中的溶解度存在差异,但是溶解度都比较小;随着压力的增加,CO2和H2S的溶解度显著提高,而CH4的溶解度变化不大,从而实现沼气的提纯。
加压水洗工艺一般包括加压水洗、闪蒸、吹脱和干燥4个环节,主要流程为:沼气通过压缩后从吸收塔(高压洗涤塔)底部进入,水(吸收剂)从顶部进入,逆相流动吸收;在高压下溶解了CO2、H2S和少量CH4的水从吸收塔底部放出后先经过一个闪蒸罐减压,从闪蒸罐顶部放出的气体与原料气混合重新进入吸收塔以回收高压下溶解在水中的CH4;从闪蒸罐底部出来的水则进入解吸塔,在常压下解吸出CO2和H2S并从解吸塔塔顶放出,为加快解吸速率,还需要通入空气进行吹脱(或称为气提);解吸后的水从解吸塔底部放出,之后循环使用;从吸收塔塔顶出来的CH4气体通过干燥塔吸收气体中少量的水分,即得到高纯度的生物甲烷。例如CN201410350212.2公开了一种沼气提纯净化系统,包括沼气增压装置、缓冲罐、水洗塔、干燥器、解析塔、鼓风机和储水罐,沼气经过增压后进入水洗塔,水分为至少两级从塔体上部向下喷射将气体中二氧化碳和硫化氢去除,净化后的沼气从水洗塔的顶部排除,经过干燥器干燥后备用,富含二氧化碳和硫化氢的水经过解析塔,在解析塔中用气体吹,将其中的二氧化碳和硫化氢去除后水再次用于水洗塔中去除二氧化碳和硫化氢。CN201010159344.9涉及一种沼气净化系统中吸收液解吸方法和设备。吸收液通过第一级降压解吸脱除大部分二氧化碳和硫化氢,然后通过第二级空气吹脱解吸。这两项专利均采用了吹脱解吸的方法,吹脱过程虽然能够使解吸程度更彻底,但同时也引入了大量空气,并将空气中的大量热量传递给水,这些水需要在降温后再进入吸收塔,而降温过程需要消耗大量能量;吹脱过程引入的大量空气与解吸出来的CO2混合,导致CO2纯度大大降低,利用难度加大,往往直接排空。
除了采用吹脱工艺使解吸过程更彻底外,还可通过磁场、电场、电磁场、超声场和超重力场等物理场强化气液传质能够提高单位体积设备的传质通量,简化工艺流程,提高生产效率。黄维秋等人(黄维秋,刘海.超声波技术优化油气回收系统的研究[J].石油库与加油站,2006,15(3):36-38.)在油气吸收及解吸过程中引进超声波增扰技术,在解吸罐内增设了超声波增扰器,超声波使富吸收剂和解吸盘产生扰动以强化传质。但是此超声波解吸罐没有采用塔式设计,吸收剂在解吸罐内的停留时间较短,并且只采用了一个超声波增扰器,对于不易解吸的气体则难以满足操作要求。此外该超声波解吸罐的解吸盘结构复杂,需要单独设计和制造,加大了技术推广应用的难度。
CN200510038388.5公开了一种城市生活污水处理塔,在杯状塔板与网状塔板间距中的污水层内设置有紫外线灯管,杯状塔板的下板面上还设置有超声波换能器,每相邻的两层塔板层仅其中一层的网状塔板的上部空间设置有高电压放电极,是集空气中的氧、臭氧、超声波、紫外线、高能电子辐射等诸多作用于一体的污水处理方案。但溶液在塔内的停留时间和行程仍然较短,对于速度慢的气液传质则难以满足操作要求。
实用新型内容
本实用新型是针对现有技术中存在的技术问题,提供一种用于加压水洗提纯沼气的解吸装置,它克服了已有加压水洗工艺设备复杂、解吸过程需要吹脱、不吹脱解吸不彻底的缺点。
本实用新型所采用的技术方案是:一种用于加压水洗提纯沼气的解吸装置,它包括中空的罐体,罐体中自上而下由第一隔板和第二隔板间隔出相互独立的闪蒸罐、解吸罐和解吸塔;在闪蒸罐中的上部侧壁设置有闪蒸罐进料管以及与闪蒸罐进料管连通的闪蒸罐液体分布器,闪蒸罐的顶部设置有闪蒸罐出气管;在闪蒸罐下部设置有闪蒸罐出料管;在解吸罐中的上部侧壁设置有解吸罐进料管以及与解吸罐进料管连通的解吸罐液体分布器,解吸罐进料管通过第一控制阀与闪蒸罐出料管连通;解吸罐的顶部设置有解吸罐出气管,底部设置有解吸罐出料管;设置第一控制阀以控制闪蒸罐内的液位;在解吸塔中的上部侧壁设置有解吸塔进料管以及与解吸塔进料管连通的解吸塔液体分布器,在解吸塔进料管和解吸罐出料管通过第二控制阀连通;在解吸塔的侧壁上部设置有解吸塔出气管,在解吸塔的底部设置有解吸塔出料管;设置第二控制阀以控制解吸罐内的液位;在解吸塔出料管之后的管道上设置第三控制阀以控制解吸塔内的液位。
本方案的具体特点还有,在闪蒸罐下部设置有实心颗粒;以调节闪蒸罐内的有效空间,用于改变溶液在其中的停留时间。
解吸塔中设置有3~40块塔板,在塔板下方的解吸塔侧壁上设置有向上倾斜伸出的解吸塔出气管,以使解吸出来的气体可以迅速放出到塔外;
在塔板的底面上设置有超声波振盒,以强化解吸过程。
在闪蒸罐上部位于闪蒸罐进料管和闪蒸罐出气管之间设置有闪蒸罐除沫器。
在解吸罐上部位于解吸罐出气管和解吸罐进料管之间设置有解吸罐除沫器。
在解吸塔中设置填料层,在与填料层接触的解吸塔侧壁上布置有多个向上倾斜伸出的解吸塔出气管,以使解吸出来的气体可以迅速放出到塔外。
本实用新型的有益效果是:本实用新型所述的解吸装置由闪蒸罐、解吸罐和解吸塔三部分自上而下叠加而成,设备集成化程度高;闪蒸罐内部装有实心颗粒以调节闪蒸罐内的有效空间,用于改变溶液在其中的停留时间,这使得从闪蒸罐顶部放出的气体的浓度可以控制在合适的范围;采用超声波能够强化解吸过程,解吸彻底,节能;解吸塔塔壁上布置有多个斜向上的解吸塔出气管,这种敞开式塔体的设计能够避免由于气流阻力而形成的压力,提高解吸速率;超声波换能器设置于解吸塔内部,能够提高超声波的利用效率;用于加压水洗提纯沼气制备生物天然气工艺时,解吸彻底,能够避免常规流程中采用的吹脱过程,而且还能够解吸得到高纯度CO2气体。
附图说明
图1是用于加压水洗提纯沼气的解吸装置结构示意图。图2是液体分布器结构示意图,分别应用于闪蒸罐,解吸罐和解吸塔中。
图中:10-闪蒸罐;11-闪蒸罐进料管;12-闪蒸罐出料管;13-闪蒸罐出气管;14-闪蒸罐除沫器;15-闪蒸罐液体分布器;16-第一隔板;17-第一控制阀;18-实心颗粒;20-解吸罐;21-解吸罐进料管;22-解吸罐出料管;23-解吸罐出气管;24-解吸罐除沫器;25-解吸罐液体分布器;26-第二隔板;27-第二控制阀;30-解吸塔;31-解吸塔进料管;32-解吸塔侧壁出气管;33-超声波振盒电源线;34-塔板;35-超声波振盒;36-解吸塔顶部出气管;37-解吸塔液体分布器;38-解吸塔出料管;39-第三控制阀。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施例对本实用新型作进一步详述,以下实施例只是描述性的,不是限定性的,不能以此限定本实用新型的保护范围。
实施例1:如图1所示,一种用于加压水洗提纯沼气的解吸装置,它包括中空的罐体,罐体中自上而下由第一隔板16和第二隔板26间隔出相互独立的闪蒸罐10、解吸罐20和解吸塔30;在闪蒸罐10中的上部侧壁设置有闪蒸罐进料管11以及与闪蒸罐进料管11连通的闪蒸罐液体分布器15,闪蒸罐10的顶部设置有闪蒸罐出气管13,在闪蒸罐10上部位于闪蒸罐进料管11和闪蒸罐出气管13之间设置有闪蒸罐除沫器14;在闪蒸罐10下部设置有闪蒸罐出料管12;在闪蒸罐10下部设置有实心颗粒18;以调节闪蒸罐10内的有效空间,用于改变溶液在其中的停留时间。在解吸罐20中的上部侧壁设置有解吸罐进料管21以及与解吸罐进料管21连通的解吸罐液体分布器25,解吸罐进料管21通过第一控制阀17与闪蒸罐出料管12连通,设置第一控制阀17以控制闪蒸罐10内的液位。解吸罐20的顶部设置有解吸罐出气管23,底部设置有解吸罐出料管22;在解吸罐20上部位于解吸罐出气管23和解吸罐进料管21之间设置有解吸罐除沫器24。
在解吸塔30中的上部侧壁设置有解吸塔进料管31以及与解吸塔进料管31连通的解吸塔液体分布器37,在解吸塔进料管31和解吸罐出料管22通过第二控制阀27连通,设置第二控制阀27以控制解吸罐20内的液位。在解吸塔30的侧壁上部设置有解吸塔侧壁出气管32,在解吸塔30的底部设置有解吸塔出料管38;在解吸塔出料管38之后的管道上设置第三控制阀39以控制解吸塔30内的液位。
解吸塔30中设置有3~40块塔板34,在塔板34下方的解吸塔30侧壁上设置有向上倾斜伸出的解吸塔侧壁出气管32,以使解吸出来的气体可以迅速放出到塔外;在塔板34的底面上设置有超声波振盒35,以强化解吸过程。
使用如前所述的解吸装置进行加压水洗提纯沼气,包括如下步骤:
(a)沼气(作为原料气)通过压缩后从吸收塔(高压洗涤塔,通常采用常规的填料塔)底部进入,水(吸收剂)从吸收塔顶部进入,逆相流动吸收,从吸收塔顶放出的气体为富甲烷气体;
(b)在高压下溶解了CO2和少量CH4的水从吸收塔底部经控制阀放出,之后从闪蒸罐进料管11进入闪蒸罐10减压,从闪蒸罐顶部的闪蒸罐出气管13放出的气体与原料沼气混合重新进入吸收塔以回收高压下溶解在水中的CH4
(c)从闪蒸罐10底部的闪蒸罐出料管12出来的水溶液经第一控制阀17放出,之后从解吸罐进料管21进入解吸罐20,在1个大气压下解吸出CO2并从解吸罐顶部的解吸罐出气管23放出;
(d)从解吸罐20底部的解吸罐出料管22出来的水溶液经第二控制阀27放出,之后从解吸塔进料管31进入解吸塔30,在1个大气压下解吸出CO2并从解吸塔顶部出气管36和解吸塔侧壁出气管32放出;
(e)从解吸塔30底部的解吸塔出料管38出来的水经第三控制阀39放出,之后作为吸收塔的吸收剂。
实施例2:本实施例与实施例1相同之处不再赘述,不同之处在于:解吸塔30为填料塔,在解吸塔30中设置填料层,在与填料层接触的解吸塔侧壁上布置有多个向上倾斜伸出的出气管,以使解吸出来的气体可以迅速放出到塔外。

Claims (5)

1.一种用于加压水洗提纯沼气的解吸装置,它包括中空的罐体,罐体中自上而下由第一隔板和第二隔板间隔出相互独立的闪蒸罐、解吸罐和解吸塔;在闪蒸罐中的上部侧壁设置有闪蒸罐进料管以及与闪蒸罐进料管连通的闪蒸罐液体分布器,闪蒸罐的顶部设置有闪蒸罐出气管;在闪蒸罐下部设置有闪蒸罐出料管;在解吸罐中的上部侧壁设置有解吸罐进料管以及与解吸罐进料管连通的解吸罐液体分布器,解吸罐进料管通过第一控制阀与闪蒸罐出料管连通;解吸罐的顶部设置有解吸罐出气管,底部设置有解吸罐出料管;在解吸塔中的上部侧壁设置有解吸塔进料管以及与解吸塔进料管连通的解吸塔液体分布器,在解吸塔进料管和解吸罐出料管通过第二控制阀连通;在解吸塔的侧壁上部设置有解吸塔出气管,在解吸塔的底部设置有解吸塔出料管;在解吸塔出料管之后的管道上设置第三控制阀以控制解吸塔内的液位。
2.根据权利要求1所述的用于加压水洗提纯沼气的解吸装置,其特征是在闪蒸罐下部设置有实心颗粒。
3.根据权利要求1所述的用于加压水洗提纯沼气的解吸装置,其特征是解吸塔中设置有3~40块塔板,在塔板下方的解吸塔侧壁上设置有向上倾斜伸出的解吸塔出气管。
4.根据权利要求3所述的用于加压水洗提纯沼气的解吸装置,其特征是在塔板的底面上设置有超声波振盒。
5.根据权利要求1所述的用于加压水洗提纯沼气的解吸装置,其特征是在解吸塔中设置填料层,在与填料层接触的解吸塔侧壁上布置有多个向上倾斜伸出的解吸塔出气管。
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