专利名称：一种吸收塔及气体回收方法
技术领域：
本发明涉及化工领域，进一步的说，本发明涉及一种吸收塔及气体回收方法。适用于回收烃类气体的低压或常压吸收过程。
背景技术：
采用吸收塔工艺技术在气体回收和分离过程中是十分常见的。众所周知，气体吸收过程是由液膜控制的传质过程，液体负荷(板式塔的溢流强度、填料塔的喷淋密度)决定着传质(吸收)效率，液体负荷大则吸收效率高。液体负荷取决于吸收剂的用量，但吸收剂用量过多，操作费用和能耗会大幅增加，吸收剂用量过少又使吸收理论板数增加，导致设备投资增加。吸收过程还受吸收塔操作压力的影响，操作压力越高吸收效率越高；同时，也受吸 收剂温度(吸收塔内液相温度)的影响，温度越低，吸收效率越高。吸收效率的高低直接影响着吸收塔的结构和设备的投资。吸收剂的最小用量(理论用量)取决于被吸收介质性质和吸收塔的操作条件,而吸收剂的实际用量除受上述条件影响外，还与吸收塔的结构、内件效率和流程有关，本发明的目的在于提供一种吸收塔工艺流程，该流程可以有效地提高吸收塔的效率，改善吸收效果，减少吸收剂的使用量。吸收剂引入吸收塔顶，自塔顶靠重力向下流动；待吸收的气体从吸收塔底进入，在压力的作用下自下而上流动，与从塔顶流下来的吸收剂接触。在吸收剂与待吸收气体接触的过程中，待吸收气体部分进入吸收剂中，吸收发生。由于吸收是放热过程，所以随着吸收过程的进行吸收剂和气体的温度都会有所上升，吸收能力下降。常规的吸收塔工艺流程，一般是在高压、低温下操作。其工艺流程(以填料塔为例)主要说明如下如图I所示，待吸收气体I从吸收塔a塔底入塔自下而上流动，吸收剂3从吸收塔a塔顶入塔自上而下流动，待吸收气体和吸收剂在塔内填料上充分接触，进行吸收。吸收完成后，气相产品2自塔顶出塔，液相产品8自塔底出塔。为了提高吸收塔的工作效率，吸收塔通常设有中段回流，用以将中间液相冷却后返回塔内。如图I所示(以三个中段回流为例)，第一中段回流9自吸收塔抽出，经第一中段回流泵b增压后去第一中段回流冷却器c冷却，第一中段回流冷后液相10返回塔内；第二中段回流12自吸收塔抽出，经第二中段回流泵d增压后去第二中段回流冷却器e冷却，第二中段回流冷后液相13返回塔内；第三中段回流17自吸收塔抽出，经第三中段回流泵f 增压后去第三中段回流冷却器g冷却，第三中段回流冷后液相18返回塔内；第一、二、三中段回流的设置使得吸收过程产生的热量被及时取走，保证了吸收过程在较低的温度下操作。现有吸收塔工艺技术存在的问题是当工艺条件需要在较低甚至常压下操作时，气相负荷的体积流率加大，造成吸收塔塔径增大，吸收过程为液膜控制，为保证吸收塔的效率，要么需要加大吸收剂用量，造成操作费用升高；要么需要增加吸收塔的理论级数，造成设备投资加大。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种吸收塔及气体回收方法。弥补了低压或常压操作条件下吸收剂用量不足或吸收塔理论级不够的问题。本发明适用于板式结构或填料结构的吸收塔。本发明的目的之一是提供一种吸收塔。所述吸收塔内设置有两个或两个以上的吸收段，除第一吸收段外，其他吸收段上设置有向上的液相循环回流线，所述液相循环回流线从中段回流返塔线引出；所述液相循环回流线的数量比所述吸收段的数量少一个；所述吸收段内填料下方设置有集液箱，从集液箱下部引出侧线排水，中段回流返塔线从集液箱上部引出。本发明的目的之二是提供一种气体吸收方法。包括吸收剂引入吸收塔顶，自塔顶靠重力向下流动；待吸收的气体从吸收塔底进入，在压力的作用下自下而上流动，与从塔顶流下来的吸收剂接触， 将所述吸收段内集液箱上部液相抽出，经冷却后一部分进入下个吸收段，另一部分通过循环回流线循环回流到上个吸收段；最下一个液相循环回流线是自吸收塔底将液体抽出，经冷却后一部分作为富吸收剂送出再生，另一部分通过循环回流线循环回流到最下一段吸收段；侧线排水将集液箱中富集的水分引出。其中，吸收段内集液箱上部液相为油相。本发明是通过以下技术方案(以四段吸收为例)来实现的吸收剂引入吸收塔顶，自塔顶靠重力向下流动；待吸收的气体从吸收塔底进入，在压力的作用下自下而上流动，与从塔顶流下来的吸收剂接触。将第一吸收段内集液箱上部液体抽出，经冷却后(不高于40°C)打入第二吸收段顶部；将第二吸收段内集液箱上部液体抽出，经冷却后(不高于40°C)分两部分，一部分满足物料平衡要求，打入第三吸收段顶部，另一部分作循环回流打入到第二吸收段顶部，循环量的多少由吸收塔的能力和被吸收气体的负荷通过模拟计算确定；将第三吸收段内集液箱上部液体抽出，经冷却后(不高于400C )分两部分，一部分满足物料平衡要求，打入第四吸收段顶部，另一部分作循环回流打入到第三吸收段顶部，循环量的多少由吸收塔的能力和被吸收气体的负荷通过模拟计算确定；将第四吸收段底部(吸收塔底)的液体全部抽出，经冷却后(不高于40°C )分两部分，一部分为满足物料平衡要求的富吸收液送去再生，另一部分作循环回流打入到第四吸收段顶部，循环量的多少由吸收塔的能力和被吸收气体的负荷通过模拟计算确定，在吸收气体的过程中，每一个吸收段中的侧线排水是在吸收塔内部集液箱中靠油和水的密度差沉降分离，将集液箱中底部富集的水分引出，侧线排水间歇进行，当集液箱底部的水分富集到一定程度后通过侧线抽出。从炼厂来的待吸收轻烃气体和吸收剂常含有极少量的水分，但这些水分随着吸收的进行会在集液箱中富集，游离水的存在会造成吸收塔及其内件集液箱的腐蚀，同时还可能导致各中段循环回流中的水分增加，不利于充分发挥吸收塔中段回流的效果。设置侧线排水可以将集液箱中富集的水分及时引出，消除或减缓吸收塔及其内件集液箱的腐蚀，同时保证吸收塔中段回流作用的充分发挥。本发明具有以下效果
通过改进吸收塔，设置循环回流，可以提高吸收塔液相负荷不足，增大吸收塔内的液体负荷，如此可以在不增加吸收理论级的情况下改进吸收效果，解决吸收剂用量不足的问题。对塔径较大的吸收塔，低压甚至常压操作的吸收塔该效果将更为明显。
图I是常规吸收塔回收方法流程示意图；图2是本发明的一种吸收塔气体回收方法流程示意图。附图标记说明设备a吸收塔；b第一中段回流泵；c第一中段回流冷却器；d第二中段回流泵；e第二中段回流冷却器；f第三中段回流泵；g第三中段回流冷却器；h塔底泵；i塔底循环冷却器第一段集液箱第二段集液箱第三段集液箱第四段集液箱；1第一段填料(或塔盘)第二段填料(或塔盘)；111第三段填料(或塔盘)；IV第四段填料(或塔 盘)；L油水界位仪。物流I待吸收气体；2气相产品；3吸收剂；4侧线排水(一)；5侧线排水(二)；6侧线排水(三)；7侧线排水(四)；8液相产品；9第一中段回流；10第一中段回流冷后液相；11第一中段回流返塔；12第二中段回流；13第二中段回流冷后液相；14第一向上循环线；15第二中段回流冷后液相分路；16第二中段回流返塔；17第三中段回流；18第三中段回流冷后液相；19第二向上循环线；20第三中段回流冷后液相分路；21第三中段回流返塔；22塔底向上循环线。
具体实施例方式下面结合实施例，进一步地说明本发明。实施例如图2所示，一种吸收塔，塔内设置有四个吸收段，三个向上的循环回流线，四个侧线排水；吸收过程如下待吸收气体I进入吸收塔a底部，与自吸收塔a顶部进入的吸收剂3在吸收塔a内充分接触传质传热，气相产品2和液相产品8分别从塔顶和塔底出塔。全塔设有I、II、III、IV四段填料，每段填料下方均设有集液箱(如图u、v、w、X)，每层集液箱均设有油水界位仪L。侧线排水线有四条侧线排水(一)4从第一段集液箱u引出；侧线排水(二)5从第二段集液箱V引出；侧线排水(三)6从第三段集液箱w引出；侧线排水(四)7从第四段集液箱X引出。第一中段回流9从第一段填料I下方集液箱u抽出，先经第一中段回流泵b增压，后经第一中段回流冷却器c冷却，第一中段回流冷后液相10与第一向上循环线14混合为第一中段回流返塔11返回吸收塔a第二段填料II上方；第二中段回流12从第二段填料II下方集液箱V抽出，先经第二中段回流泵d增压，后经第二中段回流冷却器e冷却，第二中段回流冷后液相13分为两股，分别是第一向上循环线14和第二中段回流冷后液相分路15，物流15与第二向上循环线19混合为第二中段回流返塔16返回吸收塔a第三段填料III上方；第三中段回流17从第三段填料III下方集液箱w抽出，先经第三中段回流泵f增压，之后进第三中段回流冷却器g冷却，第三中段回流冷后液相18分为两股，分别是第二向上循环线19和第三中段回流冷后液相分路20，物流20与塔底向上循环线22混合为第三中段回流返塔21返回吸收塔a第四段填料IV上方。吸收塔a塔底物流经塔底泵h增压和塔底循环冷却器i冷却后分为两股，分别为塔底向上循环线22和液相产品8。用本实施例的吸收塔和现有技术中无向上循环回流线的吸收塔吸收某初、常顶气中的C3、C4组分，对比表明，本实施例的吸收塔吸收后塔顶气的流量为1688kg/h，现有吸收塔为2382kg/h，减少了 29% ;本实施例的吸收塔塔顶气中的C3、C4流量为622kg/h，现有吸收塔为1003kg/h，减少了 38%。由此可见，本实施例的吸收 效果明显优于现有技术。
权利要求
1.一种吸收塔，所述吸收塔内设置有两个或两个以上的吸收段，其特征在于 除第一吸收段外，其他吸收段上设置有向上一级吸收段的液相循环回流线，所述液相循环回流线从中段回流返塔线引出。
2.如权利要求I所述的吸收塔，其特征在于 所述液相循环回流线的数量比所述吸收段的数量少一个。
3.如权利要求I所述的吸收塔，其特征在于 所述吸收段内填料下设置有集液箱，侧线排水从集液箱下部引出；中段回流返塔线从集液箱上部引出。
4.一种采用如权利要求I 3之一所述的吸收塔的气体回收方法，包括吸收剂引入吸收塔顶，自塔顶靠重力向下流动；待吸收的气体从吸收塔底进入，在压力的作用下自下而上流动，与从塔顶流下来的吸收剂接触，其特征在于 将所述吸收段内集液箱上部液相抽出，经冷却后一部分进入下个吸收段，另一部分通过液相循环回流线循环回流到上个吸收段。
5.如权利要求4所述的气体回收方法，其特征在于 最下一个液相循环回流线是自吸收塔底将液体抽出，经冷却后一部分作为富吸收剂送出再生，另一部分通过液相循环回流线循环回流到最下一段吸收段。
6.如权利要求4所述的气体吸收方法，其特征在于 侧线排水将集液箱中富集的水引出。
全文摘要
本发明公开了一种吸收塔及气体回收方法，吸收塔内设置有两个或两个以上的吸收段，除第一吸收段外，其他吸收段上设置有向上的液相循环回流线，液相循环回流线从中段回流返塔线引出，液相循环回流线的数量比吸收段的数量少一个；在集液箱中设置有侧线排水。方法包括将吸收段内集液箱上部液相抽出，经冷却后一部分进入下个吸收段，另一部分通过循环回流线循环回流到上个吸收段，侧线排水将集液箱中富集的水分引出。采用本发明所述的吸收塔及方法，可以提高吸收塔液相负荷不足，增大吸收塔内的液体负荷，在不增加吸收理论级的情况下改进吸收效果，解决吸收剂用量不足的问题。对塔径较大的吸收塔，低压甚至常压操作的吸收塔该效果将更为明显。
文档编号B01D53/14GK102794084SQ20111013984
公开日2012年11月28日 申请日期2011年5月27日 优先权日2011年5月27日
发明者袁毅夫, 王亚彪, 王秋萍 申请人:中国石油化工集团公司, 中国石化工程建设有限公司