CN219314735U - 胺液降解物无害化处理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种胺液降解物无害化处理装置，包括蒸发结晶部分和光合细菌分解部分；蒸发结晶部分包括蒸发结晶器；光合细菌分解部分包括分解罐和光源，密闭结构的分解罐内部充填有光合细菌，分解罐设有结晶胺液输入端口、完成液输出端口和排气端口，结晶胺液输入端口与蒸发结晶部分的结晶胺液输出管路连接，完成液输出端口与完成液输出管路连接，位于分解罐顶部的排气端口与排气管路连接，光源设置在分解罐内部。本胺液降解物无害化处理装置通过光合细菌进行有机酸的分解，能够在实现低运行成本的前提下实现胺液降解物的无害化处理，进而消除胺液降解物的腐蚀性、延长设备的使用寿命，特别适用于胺法CO₂捕获系统。

Description

胺液降解物无害化处理装置

技术领域

本实用新型涉及一种胺液降解物无害化处理装置，具体是一种对化学吸收法捕获CO₂过程中产生的胺液降解物进行无害化处理的装置，属于CO₂捕获技术领域。

背景技术

CO₂捕获技术作为近年来发展出的新兴技术，可用于去除工业尾气中的CO₂或者分离出CO₂作为气体产物，通过CO₂的捕集和资源化利用，可减少大气中CO₂的含量。

目前利用化学试剂与CO₂之间的化学反应来捕获CO₂的化学吸收法是捕获CO₂最为成熟的技术，通常用于在燃烧后将CO₂与其他废气分离。胺液是一类有机碱溶液的统称，具有弱碱性，以胺作为吸收剂的胺法CO₂捕获技术是一种典型的基于吸收法的CO₂捕获技术，目前仍然是CO₂捕获技术的主要方式，其通过胺液吸收酸气后的富胺溶液经过加热蒸馏的方式实现再生，再生后的贫胺液回送到吸附塔循环使用。但胺法CO₂捕获技术存在胺液降解物的问题，即，由于烟气中含有氧气和其他杂质气体(SOx和NOx等)，因此在吸收过程中胺吸收剂易于与氧气和其他杂质气体发生氧化降解反应而生成热稳定性盐和有机酸，不仅会造成胺吸收剂的损失、增加运行成本，而且随着热稳定性盐和有机酸的累积会使得溶剂的腐蚀性增强、对设备造成腐蚀。以MEA为例，MEA在与CO₂发生反应的过程中，会生成乙醇酸、丙酸、甲酸、草酸和醋酸等，Fytyanos通过采用MEA的五种降解产物对316不锈钢进行为期五周的腐蚀试验，测试溶液为30wt％MEA+1％酸，得出：在乙酸溶液中，MEA的损失最大，其次依次是乙醇酸和草酸溶液，草酸溶液和乙酸溶液在CO₂为0.4的负载下比0.2负载下多损失30％。

目前，对于溶液中有机酸的处理方式有两种，一种是加入催化剂以降低溶液中的酸值，一种是直接将有机酸进行无害分解，但均存在工艺复杂、成本高的问题。如中国发明专利CN102553558A公开的一种用于降低原油酸值的催化剂，该催化剂由镁铝水滑石、γ-氧化铝和拟薄水铝石按照一定比例混合均匀，加入适量水成型，成型后的催化剂在500～600℃下焙烧3～8小时得到，将高酸原油加入该催化剂后在200～400℃下可以使原油或馏分中的有机酸分解、以实现降低高酸原油的酸值和腐蚀性；再如中国发明专利CN1312849公开的一种降低有机酸石油进料中有机酸含量的方法，首先通过加热的方式在一定的压力下进行热处理，同时使用惰性气体生成含有有机酸的挥发性烃馏分和不挥发性烃馏分，对挥发性烃馏分进行中和处理，然后收集不挥发性烃馏分，最后将处理的挥发性烃馏分与不挥发性烃馏分进行调和；再如中国发明专利CN109694319A公开的一种用于处理含有机酸的固体废弃物的装置和方法，通过同时采用特定结构的固体物料加热器与脱羧反应器，使得含有机酸的固体废弃物中含量较高且易于分离的有机酸首先通过升华方式直接回收利用，优化了催化脱羧前固体废弃物的预处理过程，经升华处理后，升华组分中难以分离的混合有机酸组分通过催化脱羧转化为烃类产物。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本实用新型提供一种胺液降解物无害化处理装置，能够在实现低运行成本的前提下实现胺液降解物的无害化处理，进而消除胺液降解物的腐蚀性、延长设备的使用寿命，特别适用于胺法CO₂捕获系统。

为了实现上述目的，本胺液降解物无害化处理装置包括蒸发结晶部分和光合细菌分解部分；

蒸发结晶部分包括蒸发结晶器，蒸发器结晶器包括热源介质输入端口、二次蒸汽输出端口、冷凝水输出端口、水洗胺液输入端口和结晶胺液输出端口，蒸发器结晶器的蒸发室内壁上设有加热夹套或加热排管，加热夹套或加热排管的一端与加热蒸汽输入管路连接，加热夹套或加热排管的另一端通过冷凝水输出端口与冷凝水输出管路连接，位于蒸发结晶器顶端的二次蒸汽输出端口与二次蒸汽输出管路连接，与蒸发室连通的水洗胺液输入端口与水洗胺液输入管路连接，位于蒸发结晶器底端的结晶胺液输出端口与结晶胺液输出管路连接；

光合细菌分解部分包括分解罐和光源，密闭结构的分解罐内部充填有光合细菌，分解罐设有结晶胺液输入端口、完成液输出端口和排气端口，结晶胺液输入端口与蒸发结晶部分的结晶胺液输出管路连接，完成液输出端口与完成液输出管路连接，位于分解罐顶部的排气端口与排气管路连接，光源设置在分解罐内部。

作为本实用新型的进一步改进方案，分解罐的内表面上铺设有反光层。

作为本实用新型的进一步改进方案，光源设置为多个、且多个光源均布设置在分解罐的内表面上。

作为本实用新型的进一步改进方案，分解罐内还设有搅拌机构，搅拌机构包括搅拌主轴以及安装在搅拌主轴上的搅拌叶片，搅拌主轴与驱动电机传动连接。

作为本实用新型的进一步改进方案，分解罐外部设有保温层。

作为本实用新型的进一步改进方案，蒸发结晶器串联设置为多级，上一级蒸发结晶器的二次蒸汽输出端口通过管路与下一级蒸发结晶器的热源介质输入端口连接，上一级蒸发结晶器的结晶胺液输出端口通过管路与下一级蒸发结晶器的水洗胺液输入端口连接。

作为本实用新型的进一步改进方案，蒸发结晶器依次串联设置为三级。

作为本实用新型的进一步改进方案，第一级蒸发结晶器的冷凝水输出管路与加热蒸汽热源的回用水池连接，第二级蒸发结晶器和第三级蒸发结晶器的冷凝水输出管路与淡化水输出管路连接。

与现有技术相比，本胺液降解物无害化处理装置工作时，自胺法CO₂捕获系统的吸收塔排出的水洗胺液经水洗胺液输入管路进入蒸发结晶器的蒸发室，同时低温低压的饱和湿蒸汽经加热蒸汽输入管路进入蒸发器结晶器的加热夹套或加热排管、与水洗胺液进行换热，低温低压的饱和湿蒸汽换热冷凝形成的冷凝水经冷凝水输出端口排出，水洗胺液换热蒸发产生的水蒸气经二次蒸汽输出端口排出，水洗胺液换热蒸发后形成的包括有机酸盐结晶体的结晶胺液经结晶胺液输出管路进入分解罐，光合细菌在厌氧、光照的环境中利用光能进行光合作用，同时能够与结晶胺液中的有机酸盐发生光合磷酸化反应、提供后续分解所需的能量，以有机盐作为供氢体，光合作用的结果既可产生氢气、氢气经排气端口排出，又可实现有机酸的分解，同时还能固定空气中的分子氮，光合反应后去除有机酸的完成液经完成液输出端口排出，整个过程可实现清洁化和资源化，能够在实现低运行成本的前提下实现胺液降解物的无害化处理，进而消除胺液降解物的腐蚀性、延长设备的使用寿命，特别适用于胺法CO₂捕获系统。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图中：1、蒸发结晶部分，11、蒸发结晶器，2、光合细菌分解部分，21、分解罐，22、光源，23、搅拌机构。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步说明。

如图1所示，本胺液降解物无害化处理装置包括蒸发结晶部分1和光合细菌分解部分2。

蒸发结晶部分1包括蒸发结晶器11，蒸发器结晶器11包括热源介质输入端口、二次蒸汽输出端口、冷凝水输出端口、水洗胺液输入端口和结晶胺液输出端口，蒸发器结晶器11的蒸发室内壁上设有加热夹套或加热排管，加热夹套或加热排管的一端与加热蒸汽输入管路连接，加热夹套或加热排管的另一端通过冷凝水输出端口与冷凝水输出管路连接，位于蒸发结晶器11顶端的二次蒸汽输出端口与二次蒸汽输出管路连接，与蒸发室连通的水洗胺液输入端口与水洗胺液输入管路连接，位于蒸发结晶器11底端的结晶胺液输出端口与结晶胺液输出管路连接。

光合细菌分解部分2包括分解罐21和光源22，密闭结构的分解罐21内部充填有光合细菌，分解罐21设有结晶胺液输入端口、完成液输出端口和排气端口，结晶胺液输入端口与蒸发结晶部分1的结晶胺液输出管路连接，完成液输出端口与完成液输出管路连接，位于分解罐21顶部的排气端口与排气管路连接，光源22设置在分解罐21内部。

本胺液降解物无害化处理装置工作时，自胺法CO₂捕获系统的吸收塔排出的水洗胺液经水洗胺液输入管路进入蒸发结晶器11的蒸发室，同时低温低压的饱和湿蒸汽经加热蒸汽输入管路进入蒸发器结晶器11的加热夹套或加热排管、与水洗胺液进行换热，低温低压的饱和湿蒸汽换热冷凝形成的冷凝水经冷凝水输出端口排出，水洗胺液换热蒸发产生的水蒸气经二次蒸汽输出端口排出，水洗胺液换热蒸发后形成的包括有机酸盐结晶体的结晶胺液经结晶胺液输出管路进入分解罐21，光合细菌在厌氧、光照的环境中利用光能进行光合作用，同时能够与结晶胺液中的有机酸盐发生光合磷酸化反应、提供后续分解所需的能量，以有机盐作为供氢体，光合作用的结果既可产生氢气、氢气经排气端口排出，又可实现有机酸的分解，同时还能固定空气中的分子氮，光合反应后去除有机酸的完成液经完成液输出端口排出，整个过程可实现清洁化和资源化，通过光合细菌进行有机酸的分解可以有效利用胺液降解物，同时具有占地面积小，成本低、一次性投资费用少、设备规模小等优势。

为了实现更好的光合作用效果，作为本实用新型的进一步改进方案，光源22设置为多个、且多个光源22均布设置在分解罐21的内表面上。

为了实现更好的光合作用效果，作为本实用新型的进一步改进方案，分解罐21的内表面上铺设有反光层。

为了实现更好的有机酸分解效果，作为本实用新型的进一步改进方案，分解罐21内还设有搅拌机构23，搅拌机构23包括搅拌主轴以及安装在搅拌主轴上的搅拌叶片，搅拌主轴与驱动电机传动连接。

为了保证有机酸的分解温度、进而实现更好的有机酸分解效果，作为本实用新型的进一步改进方案，分解罐21外部设有保温层。

为实现更好的蒸发结晶效果，作为本实用新型的进一步改进方案，蒸发结晶器11串联设置为多级，上一级蒸发结晶器11的二次蒸汽输出端口通过管路与下一级蒸发结晶器11的热源介质输入端口连接，上一级蒸发结晶器11的结晶胺液输出端口通过管路与下一级蒸发结晶器11的水洗胺液输入端口连接，形成多级蒸发和结晶。作为本实用新型的优选方案，蒸发结晶部分1是三效蒸发器结构，即，蒸发结晶器11依次串联设置为三级，且第一级蒸发结晶器11的冷凝水输出管路与加热蒸汽热源的回用水池连接、第二级蒸发结晶器11和第三级蒸发结晶器11的冷凝水输出管路与淡化水输出管路连接，如此设置，低温低压的饱和湿蒸汽被引入第一级蒸发结晶器11加热其中的水洗胺液，产生的蒸汽被引入第二级蒸发结晶器11作为加热蒸汽，使第二级蒸发结晶器11内的水洗胺液以比第一级蒸发结晶器11更低的温度蒸发，依次类推，第三级蒸发结晶器11内的水洗胺液以比第二级蒸发结晶器11更低的温度蒸发，实现一份的低温低压饱和湿蒸汽投入可以蒸发出多倍的水出来，同时水洗胺液经过由第一级蒸发结晶器11到第三级蒸发结晶器11的依次浓缩，在第三级蒸发结晶器11达到过饱和而结晶析出，由此实现有机盐与废水的固液分离，一方面蒸发效益更高，另一方面可循环利用蒸汽和冷凝水、降低能耗以及循环水量、节省投资和运行成本。

Claims (8)

1.一种胺液降解物无害化处理装置，其特征在于，包括蒸发结晶部分(1)和光合细菌分解部分(2)；

蒸发结晶部分(1)包括蒸发结晶器(11)，蒸发器结晶器(11)包括热源介质输入端口、二次蒸汽输出端口、冷凝水输出端口、水洗胺液输入端口和结晶胺液输出端口，蒸发器结晶器(11)的蒸发室内壁上设有加热夹套或加热排管，加热夹套或加热排管的一端与加热蒸汽输入管路连接，加热夹套或加热排管的另一端通过冷凝水输出端口与冷凝水输出管路连接，位于蒸发结晶器(11)顶端的二次蒸汽输出端口与二次蒸汽输出管路连接，与蒸发室连通的水洗胺液输入端口与水洗胺液输入管路连接，位于蒸发结晶器(11)底端的结晶胺液输出端口与结晶胺液输出管路连接；

光合细菌分解部分(2)包括分解罐(21)和光源(22)，密闭结构的分解罐(21)内部充填有光合细菌，分解罐(21)设有结晶胺液输入端口、完成液输出端口和排气端口，结晶胺液输入端口与蒸发结晶部分(1)的结晶胺液输出管路连接，完成液输出端口与完成液输出管路连接，位于分解罐(21)顶部的排气端口与排气管路连接，光源(22)设置在分解罐(21)内部。

2.根据权利要求1所述的胺液降解物无害化处理装置，其特征在于，分解罐(21)的内表面上铺设有反光层。

3.根据权利要求2所述的胺液降解物无害化处理装置，其特征在于，光源(22)设置为多个、且多个光源(22)均布设置在分解罐(21)的内表面上。

4.根据权利要求1或2或3所述的胺液降解物无害化处理装置，其特征在于，分解罐(21)内还设有搅拌机构(23)，搅拌机构(23)包括搅拌主轴以及安装在搅拌主轴上的搅拌叶片，搅拌主轴与驱动电机传动连接。

5.根据权利要求1或2或3所述的胺液降解物无害化处理装置，其特征在于，分解罐(21)外部设有保温层。

6.根据权利要求1或2或3所述的胺液降解物无害化处理装置，其特征在于，蒸发结晶器(11)串联设置为多级，上一级蒸发结晶器(11)的二次蒸汽输出端口通过管路与下一级蒸发结晶器(11)的热源介质输入端口连接，上一级蒸发结晶器(11)的结晶胺液输出端口通过管路与下一级蒸发结晶器(11)的水洗胺液输入端口连接。

7.根据权利要求6所述的胺液降解物无害化处理装置，其特征在于，蒸发结晶器(11)依次串联设置为三级。

8.根据权利要求7所述的胺液降解物无害化处理装置，其特征在于，第一级蒸发结晶器(11)的冷凝水输出管路与加热蒸汽热源的回用水池连接，第二级蒸发结晶器(11)和第三级蒸发结晶器(11)的冷凝水输出管路与淡化水输出管路连接。

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