CN216778402U - 用于热钾碱脱碳工艺的气体净化塔 - Google Patents
用于热钾碱脱碳工艺的气体净化塔 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型涉及气体净化技术领域，公开了一种用于热钾碱脱碳工艺的气体净化塔，包括自下而上依次设置的气液分离单元(C)、吸收单元(A)和洗涤单元(B)；其中，所述吸收单元(A)用于将含CO2的循环气与吸收剂贫液逆流接触并脱除CO2，得到富液和脱碳气体；所述洗涤单元(B)用于将所述脱碳气体与洗涤水逆流接触并洗去杂质，得到洗涤液和洗涤后的脱碳气体；所述气液分离单元(C)用于将所述洗涤后的脱碳气体进行气液分离，得到净化气。该气体净化塔将二氧化碳的吸收、脱碳气的净化和气液分离功能集成于一体，降低了工艺操作复杂程度及设备操作难度；有利于设备的小型化，结构布局紧凑，占地小，并利于撬装化的实施。
Description
技术领域
本实用新型涉及气体净化技术领域，具体涉及一种用于热钾碱脱碳工艺的气体净化塔。
背景技术
费托合成工艺是以煤或天然气为原料间接合成液体燃料的技术，在费托反应中H2和CO在还原态催化剂的作用下生成烃类产物，并在反应过程中同时生成水，而水又会与CO进行水煤气变换反应进而生成大量的CO2。因此，出费托合成反应器的气体在分离其中的产品之后，余下的尾气在循环使用前必须脱除其中的CO2。由于采用热钾碱方法脱除CO2可使得烃类损失最小，因此费托合成循环气脱碳常用热钾碱脱碳工艺。目前在热钾碱法脱碳的吸收环节中，都是采用将吸收塔、净化器、分离器分开放置及操作的方法，这种方式设备占地广，不利于装置撬装化，装置操作难度大，影响对气体的净化与分离效果。
因此，提供一种改进的集成型的用于热钾碱脱碳工艺的气体净化装置具有重要现实意义。
实用新型内容
本实用新型针对现有热钾碱脱碳工艺的吸收环节中吸收塔、净化器和净化气分离器分别单独设置，致使工艺操作复杂、设备占地多不利于撬装化的问题，提供了用于热钾碱脱碳工艺的气体净化塔。
为了实现上述目的，本实用新型提供一种用于热钾碱脱碳工艺的气体净化塔，该气体净化塔包括自下而上依次设置的气液分离单元、吸收单元和洗涤单元；其中，
所述吸收单元用于将含CO2的循环气与吸收剂贫液逆流接触并脱除CO2，得到富液和脱碳气体；
所述洗涤单元用于将所述脱碳气体与洗涤水逆流接触并洗去杂质，得到洗涤液和洗涤后的脱碳气体；
所述气液分离单元用于将所述洗涤后的脱碳气体进行气液分离，得到净化气。
优选地，所述吸收单元设置有贫液入口、半贫液入口、循环气入口和富液出口；其中，所述贫液入口设置在所述吸收单元的上部，用于引入吸收剂贫液；所述半贫液入口设置在所述吸收单元的中部，用于引入来自界外再生系统的半贫液；所述循环气入口设置在所述吸收单元的下部，用于引入含 CO2的循环气；所述富液出口设置在所述吸收单元的底部，用于排出循环气脱碳后得到的富液。
优选地，所述吸收单元中还设置有第一装填层，所述第一装填层为填料层或塔板层。
优选地，所述吸收单元和洗涤单元之间设置有泡罩气液生气帽。
优选地，所述洗涤单元设置有洗涤水入口、洗涤液出口和洗涤后的脱碳气体出口；其中，所述洗涤水入口设置在所述洗涤单元的上部，用于引入所述洗涤水；所述洗涤液出口设置在所述洗涤单元的下部，用于排出所述脱碳气体洗涤后得到的洗涤液；所述洗涤后的脱碳气体出口设置在所述洗涤单元的顶部，用于排出所述洗涤后的脱碳气体。
优选地，所述洗涤液出口处设置有电导率测定仪，用于监测所述洗涤液的电导率，并根据电导率数值的变化情况调整所述洗涤水中循环水与新鲜脱盐水的比例。
优选地，所述洗涤单元中还设置有第二装填层，所述第二装填层为填料层或塔板层。
优选地，所述气液分离单元中包含分离空间，并在所述分离空间中设置有除沫器。
优选地，所述气液分离单元设置有洗涤后的脱碳气体入口和净化气出口；其中，所述洗涤后的脱碳气体入口用于引入来自所述洗涤单元的所述洗涤后的脱碳气体；所述净化气出口用于排出所述气液分离后得到的净化气。
优选地，所述洗涤后的脱碳气体入口与所述洗涤单元通过外部管路连通。
通过上述技术方案，本实用新型提供的用于热钾碱脱碳工艺的气体净化塔具有如下有益效果：
1)将二氧化碳的吸收、脱碳气的净化和气液分离功能集成于一体，降低了工艺操作复杂程度及设备操作难度；
2)有利于设备的小型化，结构布局紧凑，占地小，并利于撬装化的实施。
附图说明
图1是本实用新型提供的用于热钾碱脱碳工艺的气体净化塔的示意图。
附图标记说明
1、贫液入口 2、半贫液入口 3、循环气入口
4、第一装填层 5、富液出口 6、泡罩气液生气帽
7、第二装填层 8、洗涤水入口 9、洗涤液出口
10、洗涤后的脱碳气体出口 11、外部管路
12、洗涤后的脱碳气体入口 13、除沫器 14、净化气出口
具体实施方式
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本实用新型提供的一种用于热钾碱脱碳工艺的气体净化塔，如图1所示，该气体净化塔包括自下而上依次设置的气液分离单元C、吸收单元A和洗涤单元B；其中，
所述吸收单元A用于将含CO2的循环气与吸收剂贫液逆流接触并脱除 CO2，得到富液和脱碳气体；
所述洗涤单元B用于将所述脱碳气体与洗涤水逆流接触并洗去杂质，得到洗涤液和洗涤后的脱碳气体；
所述气液分离单元C用于将所述洗涤后的脱碳气体进行气液分离，得到净化气。
本实用新型提供的具体实施方式中，优选地，所述吸收单元A设置有贫液入口1、半贫液入口2、循环气入口3和富液出口5；其中，所述贫液入口 1设置在所述吸收单元A的上部，用于引入吸收剂贫液；所述半贫液入口2 设置在所述吸收单元A的中部，用于引入来自界外再生系统的半贫液；所述循环气入口3设置在所述吸收单元A的下部，用于引入含CO2的循环气；所述富液出口5设置在所述吸收单元A的底部，用于排出循环气脱碳后得到的富液。出费托合成反应器的气体在分离出产品之后，得到含CO2的循环气。将该含CO2的循环气从所述循环气入口3引入所述吸收单元A，同时从贫液入口1引入的吸收剂贫液(活性碳酸钾溶液)、半贫液入口2引入的来自界外再生系统的半贫液(未完全再生的活性碳酸钾溶液)进入所述吸收单元A 并向下流经第一装填层4，与所述含CO2的循环气进行逆流接触，贫液和半贫液在充分吸收CO2后转化为富液，并从富液出口5排出气体净化塔，之后进入界外的再生系统，脱碳后得到的脱碳气体中CO2含量达到工艺指标要求，并向上运动进入所述洗涤单元B。
本实用新型提供的具体实施方式中，优选地，所述第一装填层4为填料层或塔板层。所述填料层或塔板层可以设置为一段，也可以为多段，本实用新型对此没有特别的限定，只要能够实现充分吸收脱除CO2并获得满足指标要求的脱碳气体即可。
本实用新型提供的具体实施方式中，优选地，所述吸收单元A和洗涤单元B之间设置有泡罩气液生气帽6。出所述吸收单元A的脱碳气体向上经过泡罩气液生气帽6，并以一定的喷出速度进入所述洗涤单元B。
本实用新型提供的具体实施方式中，优选地，所述洗涤单元B设置有洗涤水入口8、洗涤液出口9和洗涤后的脱碳气体出口10；其中，所述洗涤水入口8设置在所述洗涤单元B的上部，用于引入所述洗涤水；所述洗涤液出口9设置在所述洗涤单元B的下部，用于排出所述脱碳气体洗涤后得到的洗涤液；所述洗涤后的脱碳气体出口10设置在所述洗涤单元B的顶部，用于排出所述洗涤后的脱碳气体。将洗涤水从洗涤水入口8引入所述洗涤单元B，向下流经第二填料层7并与来自泡罩气液生气帽6的上升脱碳气体逆流接触进行洗涤，洗去脱碳气体中夹带的碳酸盐以及大部分雾沫杂质。经所述洗涤后，洗涤水转化为洗涤液并从洗涤液出口9排出，可以作为循环水返回所述洗涤单元B中继续用于洗涤，也可以排出界外做后续处理(例如，脱盐处理)。气体经过洗涤后继续上升，并从洗涤后的脱碳气体出口10排出所述洗涤单元B。在本实用新型中，所述洗涤水可以完全采用来自界外的新鲜脱盐水，也可以采用将新鲜脱盐水与洗涤液出口9排出的循环水(洗涤液)合并使用的方式。
本实用新型提供的具体实施方式中，优选地，所述第二装填层7为填料层或塔板层。所述填料层或塔板层可以设置为一段，也可以为多段，本实用新型对此没有特别的限定，只要能够实现充分洗涤去除脱碳气体中的杂质即可。
本实用新型提供的具体实施方式中，优选地，所述洗涤液出口9处设置有电导率测定仪(图1中未示出)，用于监测所述洗涤液的电导率，并根据电导率数值的变化情况调整所述洗涤水中循环水与新鲜脱盐水的比例。当所述洗涤液的电导率数值高于正常值水平时，说明溶于其中碳酸盐和杂质的含量已超过标准，此时需要将电导率超标的循环水排放出界外，并在洗涤水中补充增加新鲜脱盐水，以保持洗涤水干净、不发泡，并保持洗涤效果。
本实用新型提供的具体实施方式中，优选地，所述气液分离单元C中包含分离空间，并在所述分离空间中设置有除沫器13。所述分离空间可使得进入其中的含水气体实现充分的气液分离，同时经过除沫器13可进一步去除气液分离所得气体中的雾沫。除沫器13在所述分离空间中可以水平放置，也可以倾斜放置，优选采用倾斜放置的方式。
本实用新型提供的具体实施方式中，优选地，所述气液分离单元C设置有洗涤后的脱碳气体入口12和净化气出口14；其中，所述洗涤后的脱碳气体入口12用于引入来自所述洗涤单元B的所述洗涤后的脱碳气体；所述净化气出口14用于排出所述气液分离后得到的净化气。洗涤后的脱碳气体进入所述气液分离单元C，在其中的分离空间内进行气液分离，同时经过除沫器13，可使得到的净化气中无雾沫夹带。出所述气液分离单元C的净化气进入后续工段使用。
本实用新型提供的具体实施方式中，优选地，所述洗涤后的脱碳气体入口12与所述洗涤单元B通过外部管路11连通，具体是与所述洗涤后的脱碳气体出口10连通。所述外部管路11上设置有若干控制阀门(图1中未示出) 用于调控气体的输送与压力。
以下结合本实用新型提供的图1所示的气体净化塔，说明用于热钾碱脱碳工艺的气体净化塔的工艺操作。
(1)脱碳阶段：
出费托合成反应器的气体在分离出产品之后，得到含CO2的循环气(该循环气的组分包括：CH4 48.7％，C2H4 30.73％，C2H6 0.63％，Ar 11.76％， CO2 1.31％，O2 5.99％，H2O0.26％，其中组分含量指体积百分比)，循环气从循环气入口3进入吸收单元A，同时将完全再生的活性碳酸钾溶液(浓度为20wt％左右)与部分再生的活性碳酸钾溶液(浓度为30wt％左右)以质量比为1：1-3分别从贫液入口1和半贫液入口2引入吸收单元A，向下流经第一装填层4(3段填料层)，与循环气进行逆流接触(条件包括：循环气与吸收液的质量比为1：1-2，温度为40-100℃，压力为2-5MPa)，脱除循环气中的CO2，得到的富液从富液出口5排出并进入界外的再生系统，得到的脱碳气(CO2含量为0.1-1mol％，达到指标要求)向上运动经过泡罩气液生气帽6进入洗涤单元B；
(2)洗涤阶段：
来自界外的新鲜脱盐水从洗涤水入口8进入洗涤单元B，向下流经第二填料层7(2-7段填料层)并与上升脱碳气体逆流接触进行洗涤(条件包括：脱碳气体与新鲜脱盐水的质量比为1：1-2，气体温度为50-100℃，气体压力为2-5MPa)，洗涤水转化为洗涤液并从洗涤液出口9排出，并作为循环水与来自界外的新鲜脱盐水合并后继续返回洗涤单元B用于洗涤；
当电导率测定仪监测到洗涤液的电导率数值超标时，将电导率超标的洗涤液(循环水)排放出界外，并提高洗涤水中新鲜脱盐水的比例，以保持洗涤效果；
脱碳气体经过洗涤后继续上升，并从洗涤后的脱碳气体出口10排出洗涤单元B；
(3)气液分离阶段：
洗涤后的脱碳气体经外部管路11由洗涤后的脱碳气体入口12进入气液分离单元C，在其中的分离空间内进行气液分离，同时经过倾斜放置的除沫器13，得到的净化气从净化气出口14排出，并进入后续工段使用。
以上详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于此。在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本实用新型所公开的内容，均属于本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种用于热钾碱脱碳工艺的气体净化塔，其特征在于，该气体净化塔包括自下而上依次设置的气液分离单元(C)、吸收单元(A)和洗涤单元(B)；其中，
所述吸收单元(A)用于将含CO2的循环气与吸收剂贫液逆流接触并脱除CO2，得到富液和脱碳气体；
所述洗涤单元(B)用于将所述脱碳气体与洗涤水逆流接触并洗去杂质，得到洗涤液和洗涤后的脱碳气体；
所述气液分离单元(C)用于将所述洗涤后的脱碳气体进行气液分离，得到净化气。
2.根据权利要求1所述的气体净化塔，其特征在于，所述吸收单元(A)设置有贫液入口(1)、半贫液入口(2)、循环气入口(3)和富液出口(5)；其中，
所述贫液入口(1)设置在所述吸收单元(A)的上部，用于引入吸收剂贫液；
所述半贫液入口(2)设置在所述吸收单元(A)的中部，用于引入来自界外再生系统的半贫液；
所述循环气入口(3)设置在所述吸收单元(A)的下部，用于引入含CO2的循环气；
所述富液出口(5)设置在所述吸收单元(A)的底部，用于排出循环气脱碳后得到的富液。
3.根据权利要求2所述的气体净化塔，其特征在于，所述吸收单元(A)中还设置有第一装填层(4)，所述第一装填层(4)为填料层或塔板层。
4.根据权利要求1所述的气体净化塔，其特征在于，所述吸收单元(A)和洗涤单元(B)之间设置有泡罩气液生气帽(6)。
5.根据权利要求1所述的气体净化塔，其特征在于，所述洗涤单元(B)设置有洗涤水入口(8)、洗涤液出口(9)和洗涤后的脱碳气体出口(10)；其中，
所述洗涤水入口(8)设置在所述洗涤单元(B)的上部，用于引入所述洗涤水；
所述洗涤液出口(9)设置在所述洗涤单元(B)的下部，用于排出所述脱碳气体洗涤后得到的洗涤液；
所述洗涤后的脱碳气体出口(10)设置在所述洗涤单元(B)的顶部，用于排出所述洗涤后的脱碳气体。
6.根据权利要求5所述的气体净化塔，其特征在于，所述洗涤液出口(9)处设置有电导率测定仪，用于监测所述洗涤液的电导率，并根据电导率数值的变化情况调整所述洗涤水中循环水与新鲜脱盐水的比例。
7.根据权利要求5或6所述的气体净化塔，其特征在于，所述洗涤单元(B)中还设置有第二装填层(7)，所述第二装填层(7)为填料层或塔板层。
8.根据权利要求1所述的气体净化塔，其特征在于，所述气液分离单元(C)中包含分离空间，并在所述分离空间中设置有除沫器(13)。
9.根据权利要求8所述的气体净化塔，其特征在于，所述气液分离单元(C)设置有洗涤后的脱碳气体入口(12)和净化气出口(14)；其中，
所述洗涤后的脱碳气体入口(12)用于引入来自所述洗涤单元(B)的所述洗涤后的脱碳气体；
所述净化气出口(14)用于排出所述气液分离后得到的净化气。
10.根据权利要求9所述的气体净化塔，其特征在于，所述洗涤后的脱碳气体入口(12)与所述洗涤单元(B)通过外部管路(11)连通。
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| CN202122551023.XU CN216778402U (zh) | 2021-10-22 | 2021-10-22 | 用于热钾碱脱碳工艺的气体净化塔 |
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| CN216778402U true CN216778402U (zh) | 2022-06-21 |
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| CN202122551023.XU Active CN216778402U (zh) | 2021-10-22 | 2021-10-22 | 用于热钾碱脱碳工艺的气体净化塔 |
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