喷射闪蒸-旋流脱气耦合工艺降低富液再生能耗的方法与装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种降低富液再生能耗的方法与装置。富液首先经过贫富液一级换热器换热后进入喷射闪蒸分离罐，将富胺液中携带及溶解的烃类气体和部分酸性气进行分离，分离出的酸性气经洗涤吸收后其余烃类气体再经脱液后去后续系统处理回收；分离后的富液再经二级贫富液换热器换热后进入换热-旋流闪蒸耦合分离器对富液进行进一步的加热升温并利用离心压力梯度场将富液解吸出的气体进行分离，分离出的气体与再生塔顶排出的气体一并去后续系统；最后富液进入再生塔再生处理。本发明降低了富液再生塔底重沸器的蒸气能耗与再生负荷，也降低了再生能耗。可广泛应用于能源化工、环保等领域脱硫、脱碳过程中富液再生装置，降低整个装置的运行能耗。
【专利说明】喷射闪蒸-旋流脱气耦合工艺降低富液再生能耗的方法与装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及能源化工领域，尤其涉及一种利用喷射闪蒸-旋流脱气耦合工艺降低富液再生能耗的方法与装置。
【背景技术】
[0002]在石油化工、煤化工、氯碱化工、天然气/页岩气化工等过程，富液再生是必不可少的一个装置。不能再吸收可溶物质的溶液叫富液，经过闪蒸、气提等之后，恢复吸收能力的溶液叫作贫液。这一过程称作富液再生。一般富液中气体溶解形态有物理溶解与化学溶解两种，物理溶解可依靠降压闪蒸、吹脱等方式改变该气体在液体中的溶解度而进行分离，部分化学溶解则需通过加热汽提等方式进行分离，如胺液再生依靠温度升高、降低气体分压而进行分离H2S、C02、S02等。
[0003]一般富液再生装置会在进再生塔前设置富液闪蒸分离罐，目的是为了将富液中夹带的烃类气体闪蒸分离出去，保证富液再生中吸收气体的纯度，也避免烃类带到富液再生塔，导致能耗的升高和富液的污染，但目前一般富液再生依靠重力沉降闪蒸罐，闪蒸效果不好，另外烃类气体还会夹带一部分酸性气出设备，后续需设置吸收塔去处理该部分酸性气；另外在在胺液再生等过程，希望进入再生塔的胺液温度尽量高一些，这样能降低再生过程中的蒸汽用量，进而降低能耗。但由于胺液等含气液体换热到一定温度后化学结合的气体会解析出来，会在换热器中被换热液体腔体中形成气液两相流动，因气体的体积较大会导致被换热液体腔体中形成气阻与气体导热率较低或者占居液体换热界面而导致液体温度无法进一步通过间壁加热而提高，一般在加热到气体将解析出来的过渡态温度后进入再生塔内依靠塔底重沸器升温与塔内压力的降低进一步分离液体中的溶解气。这样一方面需要蒸汽进行二次加热，浪费了能耗；另一方面还需设置一个塔及加热器进行二次处理，也增加了设备投资和占地。
[0004]因此需采用一种新型工艺技术及装置克服以上问题，降低整个富液再生装置能耗。
【发明内容】
[0005]为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种利用喷射闪蒸-旋流脱气耦合工艺降低富液再生能耗的方法与装置。
[0006]本发明涉及一种降低富液再生能耗的方法与装置。富液首先经过贫富液一级换热器换热后进入富液喷射闪蒸分离罐，在喷射闪蒸分离罐中将富胺液中携带及溶解的烃类气体和部分酸性气进行分离，分离出的酸性气经洗涤吸收后其余烃类气体经初步脱液后去后续系统处理回收；分离后的富液再经二级贫富液换热器换热后进入换热-旋流闪蒸耦合分离器对富液进行进一步的加热升温与利用压力梯度场将富液解吸出的气体进行分离，分离出的气体与再生塔顶排出的气体一并去后续系统；富液进入再生塔再生处理。本发明采用喷射闪蒸技术将富液中的烃类进行了有效去除，避免了富液中携带的烃类物质进入再生塔而导致的再生能耗升高；进一步采用了换热-旋流闪蒸耦合分离技术对二次换热后的富液进行进一步的加热升温并脱除部分富液中解吸出的气体，降低了富液再生塔底重沸器的蒸气能耗与再生负荷，也降低了再生能耗。可广泛应用于能源化工、环保等领域脱硫、脱碳过程中富液再生装置，降低整个装置的运行能耗。
[0007]具体的技术方案为:
[0008]一种降低富液再生能耗的方法，包括以下步骤:
[0009]步骤1:富液通过一级换热器进行一次换热，入口富液温度为30-50°C，换热介质的温度为70-100°C ；
[0010]步骤2:进入喷射闪蒸分离罐，对富液中的烃类物质闪蒸分离，闪蒸温度为40-70°C，压强为0.3-0.9MPa，包括以下步骤:
[0011]步骤1.1:对液相中溶解的气相进行闪蒸分离；
[0012]步骤1.2:闪蒸分离出的烃类气体以及部分酸性气通过重力沉降方法与富液分离；
[0013]步骤1.3:分离后的烃类及部分酸性气体经贫液洗涤，将酸性气分离后，烃类气体经脱液后排出喷射闪蒸分离罐；
[0014]步骤2:经喷射闪蒸分离罐分离后的富液通过二级换热器进行二次换热，入口富液温度为40-60°C，换热介质的温度为80-120°C，
[0015]步骤3:进入换热-旋流闪蒸耦合分离器进行加热与脱气，入口富液温度为85-98°C，压力为0.05-0.3MPa，包括以下步骤:
[0016]步骤3.1:采用夹套换热形式对进入换热-旋流闪蒸耦合分离器的富液进行再次加热，此过程富液温升为5-30°C ；
[0017]步骤3.2:加热富液解吸出的气体依靠旋流或离心的压力梯度场对液相进行脱气，该压力梯度场内压力差为0.001?0.3MPa，分离出的气体与再生塔顶排出气体混合后去后续系统，升温并初步脱气分离后的富液进入再生塔处理。
[0018]较佳的，步骤1.1中是通过进口设置的喷射闪蒸分离器对液相中溶解的气相进行分离，该过程的压降不大于0.0lMPa0
[0019]一种实现前述的降低富液再生能耗的装置，包括一级换热器、喷射-闪蒸分离罐、二级换热器、闪蒸耦合分离器与再生塔，
[0020]该一级换热器，包括一换热介质入口、换热介质出口、液相入口和液相出口，
[0021]该喷射-闪蒸分离罐包括一液相入口、液相出口和气相出口，该液相入口处设置有一喷射闪蒸分离器，该喷射闪蒸分离器包括至少一喷射闪蒸芯管，该喷射闪蒸芯管喷射口处均设有对应的布液器；
[0022]该喷射-闪蒸分离罐的液相入口同该一级换热器的液相出口连通；
[0023]该二级换热器，包括一换热介质入口、换热介质出口、液相入口和液相出口，该二级换热器的液相入口同该喷射-闪蒸分离罐的液相出口相连通；
[0024]该闪蒸耦合分离器，包括一液相入口、液相出口、气相出口、换热介质入口和换热介质出口，及设于其中的至少一个换热旋流脱气耦合芯管；该闪蒸耦合分离器的液相入口同该二级换热器的液相出口相连通；[0025]该再生罐，包括液相入口、液相出口和气象出口，该再生罐的液相入口同该闪蒸耦合分离器的液相出口相连通；
[0026]所述旋流离心脱气芯管和所述换热旋流脱气耦合芯管均包括一腔体，该腔体上设有芯管液气进口、芯管气相出口和芯管液相出口，该芯管气相出口从该腔体上表面中心插入该腔体内，插入深度为该腔体最大直径的0.1?3倍。
[0027]较佳的，所述喷射-闪蒸分离罐为卧式布置或立式布置。
[0028]较佳的，所述喷射-闪蒸分离罐的气体出口处前设置有贫液洗涤及气体脱液设备。
[0029]较佳的，所述贫液洗涤及气体脱液设备包括一由下至上依次为填料、喷液头及丝网除沫器。
[0030]较佳的，该装置设置有一贫液回路，所述该再生罐的液相出口同所述闪蒸耦合分离器的换热介质入口相连通，所述闪蒸耦合分离器的换热介质出口同所述二级换热器的热介质入口相连通，所述二级换热器的换热介质出口同所述一级换热器的热介质入口相连通。
[0031]较佳的，所述喷液头同所述再生管液相出口连通。
[0032]较佳的，所述换热旋流脱气耦合芯管包括一腔体，该腔体设置有设有闪蒸液进口、含气液进口流道、换热介质进口、换热介质进口流道、气体出口、液体出口并包括一离心/旋流闪蒸腔，该闪蒸液进口通过含气液进口流道同离心/旋流闪蒸腔连通，该换热介质进口通过换热介质进口流道同离心/旋流闪蒸腔连通，该含气液进口流道同换热介质进口流道相邻并通过离心/旋流闪蒸腔相通；该气相出口从该腔体上表面中心插入该腔体内，该插入深度为该腔体最大直径的0.1?3倍。
[0033]较佳的，所述闪蒸耦合分离器包括一壳体，所述换热旋流脱气耦合芯管设置于该壳体内，该壳体内还设有多层隔板将该壳体内部依次分隔为不相通的气腔、闪蒸液腔、换热腔和液腔；所述换热旋流脱气耦合芯管的气体出口同气腔相通，且该气腔上设有一闪蒸耦合分离器气体出口 ；所述换热旋流脱气耦合芯管的闪蒸液进口同闪蒸液腔相通，且闪蒸液腔上设有一含气液体进口 ；所述换热旋流脱气耦合芯管的液体出口同液腔相通，且闪蒸液腔上设有一闪蒸耦合分离器液体出口。
[0034]本发明的有益效果在于:
[0035]富液闪蒸采用喷射闪蒸分离技术，有效克服了因原油闪蒸分离效果低导致烃类进入再生塔而产生的能耗高、吸收液污染的问题；
[0036]喷射闪蒸罐内设置酸性气洗涤设施，避免了闪蒸出烃类气体夹带酸性气的问题；
[0037]采用了换热-旋流闪蒸耦合分离技术对二次换热后的富液进行进一步的加热升温并脱除部分富液中解吸出的气体，降低了富液再生塔底重沸器的蒸气能耗与再生负荷，也降低了再生能耗。
[0038]本发明采用的方法具有操作简单、效率高等优点，克服了目前再生工艺流程能耗大的问题，可广泛应用于溶剂再生等装置。
【专利附图】
【附图说明】
[0039]图1为降低富液再生能耗的方法与装置示意图；[0040]图2为换热旋流脱气闪蒸耦合分离器的结构示意图；；
[0041]图3为换热旋流脱气耦合芯管结构示意图；
[0042]图4-1为离心脱气芯管结构示意图；
[0043]图4-2为离心脱气芯管沿A-A剖线的剖视图的径向压力示意图；
[0044]图4-3为离心脱气芯管径向截面压力梯度分布仿真图；
[0045]符号说明:
[0046]I 一级换热器；2喷射-闪蒸分离罐；3 二级换热器；4闪蒸耦合分离器；
[0047]2-1为喷射闪蒸分离器；2-1_1为喷射闪蒸芯管'2-2为伞状布液器；2_6为气相出口 '2-1为液相入口 ；2-3填料；2-4喷液头；2-5丝网除沫器；
[0048]4-1闪蒸耦合分离器气体出口 ；4_2隔板；4_3介质腔；4_4壳体；4_5闪蒸耦合分离器换热介质进口 ；4_6闪蒸耦合分离器液体出口 ；4-7换热旋流脱气耦合芯管；4-8闪蒸耦合分离器换热介质出口 ；4_9含气液体进口 ；4-10气腔；4-11闪蒸液腔；4-12液腔；
[0049]4-7-1气体出口 ；4-7换热介质出口 ；4_7_3换热介质进口流道；4_7_4进口导流腔；4-7-5气体引出口 ；4-7-6离心/旋流闪蒸腔；4-7-7底部换热介质流道；4_7_8液体出口 ； 4-7-9外壁；4-7-10含气液进口流道；4-7-11换热介质进口 ；4_7_12闪蒸液进口 ；4-7-13内椎体。
【具体实施方式】
[0050]请参阅图1，为本发明的降低富液再生能耗的方法与装置示意图，包括一级换热器I及同一级换热器I相连通的喷射-闪蒸分离罐2，喷射-闪蒸分离罐2的液相出口同二级换热器3液相输入口连通,二级换热器3液相输出口同换热旋流脱气稱合芯管4液相输入口相连通，换热旋流脱气耦合芯管4的液相出口同富液再生塔5的液相入口相连通。该装置设有贫液回路，以对处理未达标的贫液进行进一步循环处理，一级换热器I的贫液入口同二级换热器2的贫液输出口相连通，换热旋流脱气耦合芯管4的贫液出口同二级换热器3的贫液入口相连通，富液再生塔5的贫液出口同换热旋流脱气耦合芯管4的贫液入口相连通。
[0051]一级换热器I的液相出口喷同射-闪蒸分离罐2的液相入口 2-7相连通，该液相入口 2-7处设置有一喷射闪蒸分离器2-1，该喷射闪蒸分离器2-1包括多个喷射闪蒸芯管2-1-1，该多个喷射闪蒸芯管2-1-1并联并在液相入口 2-7径向截面均布安装，通过该喷射闪蒸芯管液体流速可增大1-20倍。每个喷射闪蒸芯管2-1-1喷射口处均设有对应的伞状布液器2-2，伞状布液器2-2表面积为喷射闪蒸芯管出口面积的1-30倍。喷射-闪蒸分离罐2的气相出口 2-6处还设有一贫液洗涤及气体脱液设备，包括依次设置的填料2-3、喷液头2-4及丝网除沫器2-5，以便通过喷液头2-4对闪蒸后析出的气体进行贫液喷淋，并在填料2-3中进行充分气液混合，得到洗涤，并进一步通过丝网除沫器2-5过滤掉析出气体中含有的硫化氢酸性气和残存液体。
[0052]处理时，富液首先经过贫富液一级换热器I换热后进入富液喷射闪蒸分离罐2，在喷射闪蒸分离罐2中将富胺液中携带及溶解的烃类气体和部分酸性气进行分离，分离出的酸性气经洗涤吸收后其余烃类气体经初步脱液后去后续系统处理回收；分离后的富液再经二级贫富液换热器3换热后进入换热-旋流闪蒸耦合分离器4对富液进行进一步的加热升温与利用压力梯度场将富液解吸出的气体进行分离，分离出的气体与再生塔顶排出的气体一并去后续系统；富液进入再生塔5再生处理。
[0053]综上所述仅为发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应为本发明的技术范畴。
【权利要求】
1.一种喷射闪蒸-旋流脱气耦合工艺降低富液再生能耗的方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤1:富液通过一级换热器进行一次换热，入口富液温度为30-50°C，换热介质的温度为 70-100。。； 步骤2:进入喷射闪蒸分离罐，对富液中的烃类物质闪蒸分离，闪蒸温度为40-70°C，压强为0.3-0.9MPa，包括以下步骤: 步骤1.1:对液相中溶解的气相进行闪蒸分离； 步骤1.2:闪蒸分离出的烃类气体以及部分酸性气通过重力沉降方法与富液分离；步骤1.3:分离后的烃类及部分酸性气体经贫液洗涤，将酸性气分离后，烃类气体经脱液后排出喷射闪蒸分离罐； 步骤2:经喷射闪蒸分离罐分离后的富液通过二级换热器进行二次换热，入口富液温度为40-60°C，换热介质的温度为80-120°C， 步骤3:进入换热-旋流闪蒸耦合分离器进行加热与脱气，A 口富液温度为85-98°C，压力为0.05-0.3MPa，包括以下步骤: 步骤3.1:采用夹套换热形式对进入换热-旋流闪蒸耦合分离器的富液进行再次加热，此过程富液温升为5-30°C ； 步骤3.2:加热富液解吸出的气体依靠旋流或离心的压力梯度场对液相进行脱气，该压力梯度场内压力差为0.001~0.3MPa，分离出的气体与再生塔顶排出气体混合后去后续系统，升温并初步脱气分离后的富液进入再生塔处理。
2.如权利要求1中所述的降低富液再生能耗的方法，其特征在于， 步骤1.1中是通过进口设置的喷射闪蒸分离器对液相中溶解的气相进行分离，该过程的压降不大于0.01MPa0
3.一种实现如权利要求1方法所述的喷射闪蒸-旋流脱气耦合工艺降低富液再生能耗的装置，包括一级换热器、喷射-闪蒸分离罐、二级换热器、闪蒸耦合分离器与再生塔，其特征在于， 该一级换热器，包括一换热介质入口、换热介质出口、液相入口和液相出口， 该喷射-闪蒸分离罐包括一液相入口、液相出口和气相出口，该液相入口处设置有一喷射闪蒸分离器，该喷射闪蒸分离器包括至少一喷射闪蒸芯管，该喷射闪蒸芯管喷射口处均设有对应的布液器； 该喷射-闪蒸分离罐的液相入口同该一级换热器的液相出口连通； 该二级换热器，包括一换热介质入口、换热介质出口、液相入口和液相出口，该二级换热器的液相入口同该喷射-闪蒸分离罐的液相出口相连通； 该闪蒸耦合分离器，包括一液相入口、液相出口、气相出口、换热介质入口和换热介质出口，及设于其中的至少一个换热旋流脱气耦合芯管；该闪蒸耦合分离器的液相入口同该二级换热器的液相出口相连通； 该再生罐，包括液相入口、液相出口和气象出口，该再生罐的液相入口同该闪蒸耦合分离器的液相出口相连通； 所述旋流离心脱气芯管和所述换热旋流脱气耦合芯管均包括一腔体，该腔体上设有芯管液气进口、芯管气相出口和芯管液相出口，该芯管气相出口从该腔体上表面中心插入该腔体内，插入深度为该腔体最大直径的0.1~3倍。
4.如权利要求3所述的降低富液再生能耗的装置，其特征在于，所述喷射-闪蒸分离罐为卧式布置或立式布置。
5.如权利要求3所述的降低富液再生能耗的装置，其特征在于，所述喷射-闪蒸分离罐的气体出口处前设置有贫液洗涤及气体脱液设备。
6.如权利要求5所述的降低富液再生能耗的装置，其特征在于，所述贫液洗涤及气体脱液设备包括一由下至上依次为填料、喷液头及丝网除沫器。
7.如权利要求3或6所述的降低富液再生能耗的装置，其特征在于，该装置设置有一贫液回路，所述该再生罐的液相出口同所述闪蒸耦合分离器的换热介质入口相连通，所述闪蒸耦合分离器的换热介质出口同所述二级换热器的热介质入口相连通，所述二级换热器的换热介质出口同所述一级换热器的热介质入口相连通。
8.如权利要求3或6所述的降低富液再生能耗的装置，其特征在于，所述喷液头同所述再生管液相出口连通。
9.如权利要求3所述的降低富液再生能耗的装置，其特征在于，所述换热旋流脱气耦合芯管包括一腔体，该腔体设置有设有闪蒸液进口、含气液进口流道、换热介质进口、换热介质进口流道、气体出口、液体出口并包括一离心/旋流闪蒸腔，该闪蒸液进口通过含气液进口流道同离心/旋流闪蒸腔连通，该换热介质进口通过换热介质进口流道同离心/旋流闪蒸腔连通，该含气液进口流道同换热介质进口流道相邻并通过离心/旋流闪蒸腔相通；该气相出口从该腔体上表面中心插入该腔体内，该插入深度为该腔体最大直径的0.1~3倍。
10.如权利要求3所述的降低富液再生能耗的装置，其特征在于，所述闪蒸耦合分离器包括一壳体，所述换热旋流脱气I禹合芯管设置于该壳体内，该壳体内还设有多层隔板将该壳体内部依次分隔为不相通的气腔、闪蒸液腔、换热腔和液腔；所述换热旋流脱气耦合芯管的气体出口同气腔相通，且该气腔上设有一闪蒸耦合分离器气体出口 ；所述换热旋流脱气耦合芯管的闪蒸液进口同闪蒸液腔相通，且闪蒸液腔上设有一含气液体进口 ；所述换热旋流脱气耦合芯管的液体出口同液腔相通，且闪蒸液腔上设有一闪蒸耦合分离器液体出口。
【文档编号】B01D3/06GK103611329SQ201310556597
【公开日】2014年3月5日 申请日期:2013年11月11日 优先权日:2013年11月11日
【发明者】杨强, 许萧, 韩旭辉, 陈超, 卢浩, 马良, 吕文杰 申请人:华东理工大学