CN219983947U - 一种一体化富胺液解析塔 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种一体化富胺液解析塔，塔釜处设有加热器、塔中部设有塔填料、塔上部设有冷凝器；塔体设有富胺入口、贫胺出口、酸性气体排放口；冷凝器包括上壳板和下壳板、固定于上壳板和下壳板之间的多个竖直设置的换热管；上壳板下端面、下壳板上端面、塔体内壁和换热管外壁构成壳程区域，塔体的侧壁上设有与壳程区域连接的冷介质入口和冷介质出口；换热管供塔体内上升的蒸汽穿过冷凝；换热管底部设有扩口结构一，扩口结构一为大口朝下的喇叭口状，扩口结构一内侧壁上设有多个引流翅片一。本实用新型所述的一体化富胺液解析塔集成了塔底再沸器、塔顶冷却器、分离回流罐的功能，且无需塔顶回流泵，结构紧凑，工艺能耗低，工艺流程短。

Description

一种一体化富胺液解析塔

技术领域

本实用新型属于塔设备领域，尤其是涉及一种一体化富胺液解析塔。

背景技术

N-甲基二乙醇胺(MDEA)，是一种有机化合物，化学式为C₅H₁₃NO₂，为无色或深黄色油状液体，能与水、醇混溶，微溶于醚,广泛应用于油田气和煤气的脱硫净化乳化剂和酸性气体吸收剂、酸碱控制剂、聚氨酯泡沫催化剂，可在活化剂参与下脱除合成氨中的二氧化碳，还可以作为杀虫剂、乳化剂、织物助剂的半成品、抗肿瘤药物盐酸氮芥的中间体、胺基甲酸酯涂料的催化剂、纤维助剂等，同时也是油漆的一种促干剂。

在天然气工业中常用N-甲基二乙醇胺(MDEA)水溶液来吸收天然气中的CO₂、H₂S等酸性气体。MDEA作为脱碳溶剂，溶剂化学性能稳定、不易发泡，循环量低、再生能耗低，与MEA相比，吸收量大，且可高效脱除硫化氢等酸性气体。工艺过程为：天然气原料气从吸收塔下部进入，自下而上通过吸收塔；再生后的MDEA溶液(贫液)从吸收塔上部进入，自上而下通过吸收塔，逆向流动的MDEA溶液和天然气在吸收塔内充分接触，气体中的CO₂被吸收而进入液相，脱除CO₂的天然气从吸收塔顶部引出，冷却后经分离器分离微小液滴后进入脱水脱汞系统。吸收了CO₂的MDEA溶液称富胺液，通过吸收塔塔底调节阀节流降压后去贫富胺换热器，与解析塔底部流出的贫胺溶液换热，升温后进入解析塔进行再生。解析过程为：富胺溶液在填料表面下落的过程中与塔底上升蒸汽充分接触，逆向反应释放出二氧化碳气体。二氧化碳气体随蒸汽上升至塔顶后分别经塔顶冷却器、回流罐冷却分离后，酸气进行高点放空，凝液由塔顶回流泵增压回到解析塔顶部。释放出二氧化碳的贫胺溶液则经贫富胺换热器降温后由贫胺进料泵增压、贫胺冷却器冷却及活性炭过滤器、贫胺过滤器过滤后返回吸收塔顶部，参与到天然气脱酸过程中。

由解析过程可知，需要用到的主要设备有解析塔、用于加热釜液的塔底再沸器、用于冷却上升蒸汽的塔顶冷却器、分离冷凝液的分离回流灌、用于将冷凝液送回塔内的塔顶回流泵，及将各设备连接起来的管路阀门等配件，结构松散复杂、占地面积大、工艺能耗高。

实用新型内容

有鉴于此，为解决上述问题，本实用新型提出了一种集成了塔底再沸器、塔顶冷却器、分离回流罐且无需塔顶回流泵的结构紧凑、占地面积小，且可缩短工艺流程、降低能耗的一体化富胺液解析塔。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种一体化富胺液解析塔，包括塔体，所述塔体内的塔釜处设有加热器、塔中部设有塔填料、塔上部设有冷凝器；

所述塔体的中部位于所述塔填料的上方设有富胺入口，所述塔体的底部设有贫胺出口，所述塔体的顶部设有酸性气体排放口；

所述冷凝器包括与所述塔体内壁固定的上壳板和下壳板、固定于所述上壳板和所述下壳板之间的多个竖直设置的换热管；所述上壳板下端面、所述下壳板上端面、所述塔体内壁和所述换热管外壁构成冷介质流动的壳程区域，所述塔体的侧壁上设有与所述壳程区域连接的冷介质入口和冷介质出口；所述换热管供所述塔体内上升的蒸汽穿过冷凝；所述换热管的底部设有扩口结构一，所述扩口结构一为大口朝下的喇叭口状，所述扩口结构一内侧壁上设有多个引流翅片一。

吸收了酸性气体(CO₂和H₂S等)的MDEA的富胺液，通过富胺入口进入塔体内，由上到下经过塔填料，到达塔底部，加热器对塔底部的富胺液进行加热，加热器中的热媒大约120～140℃，加热后的蒸汽向上经过塔填料与富胺液逆向接触，部分蒸汽被富胺液冷却随富胺液回流到塔底，不能被冷凝的蒸汽继续向上，进入冷凝器的换热管中，换热管的外侧冷凝器的壳程区域内通入有冷却水，冷却水对换热管内的蒸汽进行冷却，部分富胺液蒸汽经冷却后，沿着换热管管壁回流塔中，经过塔填料回流到塔底，不能被冷却的蒸汽从酸性气体排放口排出，此时被排出的气体中主要成分是CO₂和H₂S及少量水蒸汽；

由于蒸汽上升进入换热管的过程中，可能存在阻碍冷凝液下落的可能，因此换热管的底部设置成喇叭口状且设置有引流翅片一，引流翅片一起到将沿换热管管壁流下的冷凝液汇集导流到喇叭口处，防止冷凝液下落汇集到换热管底部处，在表面张力作用下汇集成膜，不易低落，在上升蒸汽带动下被反吹回换热管内；此外，即使有上升蒸汽吹动汇集在扩口结构一处的冷凝液，但由于喇叭口状的结构，被吹动的部分冷凝液会打在扩口结构一的内壁上，继续汇集到液滴中，最终还是会因重力作用下落，而不是直接被吹入换热管内。

进一步的，所述引流翅片一为菱形叶片结构，沿所述扩口结构一内侧壁的斜面上垂直设置；多个所述引流翅片一沿所述扩口结构一的周向等间隔分布。

菱形叶片的结构既起到引流汇集作用，又减少对上升蒸汽的阻碍。

进一步的，所述引流翅片一在水平方向上不超过所述换热管的内壁，可进一步在减少对蒸汽上升过程的阻碍，又可避免蒸汽上升过程中将汇集在引流翅片一上的液滴吹回到换热管内。

进一步的，所述扩口结构一的底端边缘为锯齿状。

进一步的，所述换热管的顶部设有扩口结构二，所述扩口结构二为大口朝上的喇叭口状，便于液体回落到换热管内；所述上壳板的上方设有汇流板，所述汇流板与所述扩口结构二的顶端持平，汇集到所述汇流板上的液体可流入所述扩口结构二内。

进一步的，所述冷凝器的上方设有丝网除沫器。

进一步的，所述冷凝器为水冷冷凝器。

进一步的，所述加热器为油热加热器，由于塔底所需的加热温度在120～140℃，因此使用加热油作为热媒。

进一步的，所述加热器包括加热管和设于所述加热管外壁上的导热板束，导热板束用于将加热管提供的热量均匀的传导到塔底各处；所述加热管的两端与设于所述塔体侧壁上的热媒进口和热媒出口连接。

进一步的，所述加热管为蛇形管，所述导热板束均匀的分布在蛇形管的长直段的外壁上，相邻的长直段间的导热板束之间留有液体穿过的空间。

相对于现有技术，本实用新型所述的一体化富胺液解析塔具有以下优势：

(1)本实用新型所述的一体化富胺液解析塔相较于传统工艺取消了塔底再沸器、塔顶冷却器、分离器和塔顶回流泵等结构，工艺大为简化；解析塔高度集成了塔底再沸器、塔顶冷却器、分离回流罐的功能，且无需塔顶回流泵，结构紧凑，占地面积小；塔釜内直接设置浸没于釜液中的加热器，直接对釜液加热，减少了热损失；塔内上部直接设置冷凝器，在塔内实现上升蒸汽的冷凝、冷凝液回流的过程，CO₂和H₂S等酸性气体可直接在塔顶高点排放，缩短工艺流程；

(2)本实用新型所述的冷凝器的换热管底部设置成喇叭口状，并设置引流结构，可使冷凝液回落更加顺畅，有效避免上升蒸汽和液体表面张力对冷凝液滴落的阻碍，解决了冷凝器安装在塔内可能带来的冷凝液回落受阻的问题。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例1所述的一体化富胺液解析塔的结构示意图；

图2为本实用新型实施例1所述的塔上部的结构示意图；

图3为图2的A处放大图；

图4为本实用新型实施例1所述的塔釜处的局部放大图；

图5为本实用新型实施例2所述的塔上部的结构示意图；

图6为图5的A处放大图；

图7为图5的B处放大图。

附图标记说明：

1-塔体，2-加热器，3-塔填料，4-冷凝器，5-富胺入口，6-贫胺出口，7-酸性气体排放口，8-加热管，9-导热板束，10-热媒进口，11-热媒出口，12-上壳板，13-下壳板，14-换热管，15-冷介质入口，16-冷介质出口，17-扩口结构一，18-引流翅片一，19-扩口结构二，20-汇流板，21-丝网除沫器。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

实施例1

如图1到4所示，一种一体化富胺液解析塔，包括塔体1、设于塔体1内的塔釜处的加热器2、塔中部的塔填料3、塔上部的冷凝器4；

其中，塔体1的中部位于塔填料3的上方设有富胺入口5，塔体1的底部设有贫胺出口6，塔体1的顶部设有酸性气体排放口7；

加热器2为油热加热器，包括加热管8和设于加热管8外壁上的导热板束9；加热管8为蛇形管，加热管8的两端与设于塔体1侧壁上的热媒进口10和热媒出口11连接；导热板束9均匀的分布在蛇形管的长直段的外壁上，相邻的长直段间的导热板束9之间留有液体穿过的空间；

冷凝器4为水冷冷凝器，包括与塔体1内壁固定的上壳板12和下壳板13、固定于上壳板12和下壳板13之间的多个竖直设置的换热管14；上壳板12下端面、下壳板13上端面、塔体1内壁和换热管14外壁构成冷介质流动的壳程区域，塔体1的侧壁上设有与壳程区域连接的冷介质入口15和冷介质出口16；换热管14供塔体1内上升的蒸汽穿过冷凝；换热管14的底部设有扩口结构一17，扩口结构一17为大口朝下的喇叭口状，其内侧壁设有多个引流翅片一18；引流翅片一18为菱形叶片结构，沿扩口结构一17内侧壁的斜面上垂直设置，引流翅片一18在水平方向上不超过换热管14的内壁；多个引流翅片一18沿扩口结构一17的周向等间隔分布。

本实施例所述的一体化富胺液解析塔的解析过程如下：

吸收了酸性气体(CO₂和H₂S等)的MDEA的富胺液，通过富胺入口5进入塔体1内，由上到下经过塔填料3，到达塔底部；导热油经热媒进口10进入加热管8，由热媒出口11流出；加热管8内导热油大约120～140℃，对塔底部的富胺液进行加热，加热后的蒸汽向上经过塔填料3与富胺液逆向接触，部分蒸汽被富胺液冷却随富胺液回流到塔底，不能被冷凝的蒸汽继续向上，进入冷凝器4的换热管14中；冷却水经冷介质入口15进入冷凝器4的壳程区域，由冷介质出口16流出；壳程区域的冷却水对换热管14内的蒸汽进行冷却，部分富胺液蒸汽经冷却后，沿着换热管14管壁回流，由引流翅片一18汇集导流到喇叭口处，回落到塔中，经过塔填料3回流到塔底，不能被冷却的蒸汽从酸性气体排放口7排出，此时被排出的气体中主要成分是CO₂和H₂S及少量水蒸汽。

实施例2

在实施例1的基础上，与实施例1不同的是，如图5、6、7所示：

扩口结构一17的底端边缘为锯齿状；

换热管14的顶部设有扩口结构二19，扩口结构二19为大口朝上的喇叭口状，便于液体回落到换热管14内；上壳板12的上方设有汇流板20，汇流板20与扩口结构二19的顶端持平，汇集到汇流板20上的液体可流入扩口结构二19内，沿侧壁流入换热管14内壁上；

冷凝器4的上方设有丝网除沫器21。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种一体化富胺液解析塔，包括塔体，其特征在于：所述塔体内的塔釜处设有加热器、塔中部设有塔填料、塔上部设有冷凝器；

所述塔体的中部位于所述塔填料的上方设有富胺入口，所述塔体的底部设有贫胺出口，所述塔体的顶部设有酸性气体排放口；

所述冷凝器包括与所述塔体内壁固定的上壳板和下壳板、固定于所述上壳板和所述下壳板之间的多个竖直设置的换热管；所述上壳板下端面、所述下壳板上端面、所述塔体内壁和所述换热管外壁构成冷介质流动的壳程区域，所述塔体的侧壁上设有与所述壳程区域连接的冷介质入口和冷介质出口；所述换热管供所述塔体内上升的蒸汽穿过冷凝；所述换热管的底部设有扩口结构一，所述扩口结构一为大口朝下的喇叭口状，所述扩口结构一内侧壁上设有多个引流翅片一。

2.根据权利要求1所述的一体化富胺液解析塔，其特征在于：所述引流翅片一为菱形叶片结构，沿所述扩口结构一内侧壁的斜面上垂直设置；多个所述引流翅片一沿所述扩口结构一的周向等间隔分布。

3.根据权利要求2所述的一体化富胺液解析塔，其特征在于：所述引流翅片一在水平方向上不超过所述换热管的内壁。

4.根据权利要求1所述的一体化富胺液解析塔，其特征在于：所述扩口结构一的底端边缘为锯齿状。

5.根据权利要求1到4任一项所述的一体化富胺液解析塔，其特征在于：所述换热管的顶部设有扩口结构二，所述扩口结构二为大口朝上的喇叭口状；所述上壳板的上方设有汇流板，所述汇流板与所述扩口结构二的顶端持平，汇集到所述汇流板上的液体可流入所述扩口结构二内。

6.根据权利要求5所述的一体化富胺液解析塔，其特征在于：所述冷凝器的上方设有丝网除沫器。

7.根据权利要求1所述的一体化富胺液解析塔，其特征在于：所述冷凝器为水冷冷凝器。

8.根据权利要求1所述的一体化富胺液解析塔，其特征在于：所述加热器为油热加热器。

9.根据权利要求1所述的一体化富胺液解析塔，其特征在于：所述加热器包括加热管和设于所述加热管外壁上的导热板束；所述加热管的两端与设于所述塔体侧壁上的热媒进口和热媒出口连接。

10.根据权利要求9所述的一体化富胺液解析塔，其特征在于：所述加热管为蛇形管，所述导热板束均匀的分布在蛇形管的长直段的外壁上，相邻的长直段间的导热板束之间留有液体穿过的空间。