CN207012812U - 一种碱洗脱硫过程中mdea溶液再生装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种碱洗脱硫过程中MDEA溶液再生装置，包括预热装置、碱泵、膜组件、缓冲罐、冷却装置、真空泵、空压机和储液罐，膜组件被疏水膜分割为压缩空气室、溶液室和提纯室，压缩空气室和提纯室分别位于溶液室的两侧，空压机连接压缩空气室的入口，预热装置与溶液室的热介质层连通，碱泵与溶液室的进口连通，溶液室的出口与储液罐连接，提纯室的出口与真空泵连接，真空泵与缓冲罐连接，缓冲罐的冷介质层与冷却装置连通。本再生装置采用真空膜蒸馏再生MDEA溶液，占地面积更小，操作压力低，能耗低；改善了膜污染，提高膜蒸馏通量，延长膜的使用寿命；加入热泵功能，大大节约了再生过程中装置的能耗。

Description

一种碱洗脱硫过程中MDEA溶液再生装置

技术领域

本实用新型涉及一种MDEA溶液再生装置，尤其是涉及一种碱洗脱硫过程中MDEA溶液再生装置。

背景技术

直接采出的天然气中包含一定量的硫化氢和二氧化碳等酸性气体，这些杂质气体会对设备和管道造成腐蚀，且威胁人体健康，因此在得到供用户使用的天然气之前要将硫化氢和二氧化碳等酸性气体从天然气中脱除。以碱性溶液MDEA为吸收剂的吸收法是目前国内外使用最广泛也是最成熟的方法。吸收液MDEA在吸收饱和后可以进行解吸以得到再生而被重复利用到脱硫装置中。

现有技术中常用再生塔汽提法对MDEA进行再生，在再生塔底部通入大量水蒸气和空气，降低溶液表面溶质的分压，将酸性组分吹脱出来，得到解吸，但是该过程需要不断通入饱和蒸汽，是一种能耗极高的处理方法，存在一系列问题。

膜蒸馏是利用分离组分在膜两侧蒸气压差，在料液沸点温度以下即可实现料液中可挥发组分与不可挥发组分的分离。真空膜蒸馏其膜的一侧为负压，膜两侧的压差更大，是一种冷热资源利用率高、通量大的分离技术，目前已被使用在MDEA溶液的再生工艺中。然而，现有的使用膜蒸馏对MDEA进行再生过程中膜的蒸馏通量仍旧很低，且由于存在温度极化和浓度极化，***运行状态不稳定，易造成膜污染，使膜通量下降，寿命减少。膜分离前后对富MDEA的预热和对解吸的酸性气体的冷却也仍需消耗一定的能耗，预热和冷却的能耗并没有得到充分的利用，使整个***再生能耗仍旧很高。

发明内容

本实用新型要解决的问题是提供一种碱洗脱硫过程中MDEA溶液再生装置，使整个MDEA溶液再生过程中的能耗大大降低，处理量提高。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种碱洗脱硫过程中MDEA溶液再生装置，包括预热装置、碱泵、膜组件、缓冲罐、冷却装置、真空泵、空压机和储液罐，膜组件被疏水膜分割为压缩空气室、溶液室和提纯室，压缩空气室和提纯室分别位于溶液室的两侧，空压机连接压缩空气室的入口，预热装置与溶液室的热介质层连通，碱泵与溶液室的进口连通，溶液室的出口与储液罐连接，提纯室的出口与真空泵连接，真空泵与缓冲罐连接，缓冲罐的冷介质层与冷却装置连通。

技术方案中，优选的，还包括压缩机和节流阀，预热装置为冷凝器，冷却装置为蒸发器，冷凝器包括第一热泵介质层和第一料液层，溶液室的热介质层与第一料液层连通，并构成循环回路，蒸发器包括第二热泵介质层和第二料液层，缓冲罐的冷介质层与第二料液层连通，并构成循环回路，第一热泵介质层、压缩机、第二热泵介质层和节流阀依次连接，构成热泵循环回路。

技术方案中，优选的，还包括第一流量计、第一压力计和第一控制阀，第一控制阀、第一流量计和第一压力计依次设于碱泵与溶液室的进口之间。

技术方案中，优选的，还包括第二流量计、第二压力计和第二控制阀，第二控制阀、第二流量计和第二压力计依次设于溶液室的出口与储液罐之间。

本实用新型具有的优点和积极效果是：

1.本装置采用真空膜蒸馏再生MDEA溶液，与传统解吸塔相比占地面积更小，操作压力降低，能耗降低；

2.通过在膜组件中溶液室侧加设压缩空气室，对疏水膜方向产生扰动，破坏热边界层，改善膜污染，提高膜蒸馏通量，延长膜的使用寿命；

3.采用热泵为膜蒸馏前后的预热和冷凝装置供热和回收热能，大大节约了再生过程中装置的能耗。

附图说明

图1是本实用新型的MDEA溶液再生装置的结构示意图。

图中：

1、碱泵 2、预热装置 3、膜组件

4、缓冲罐 5、冷却装置 6、真空泵

7、空压机 8、储液罐 9、压缩机

10、节流阀 11、控制阀 12、流量计

13、压力计 14、控制阀 15、流量计

16、压力计 17、热介质层 18、冷介质层

21、热泵介质层 22、料液层 31、压缩空气室

32、溶液室 33、提纯室 51、热泵介质层

52、料液层

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型实施例做进一步描述：

如图1所示，本实施例所述的一种碱洗脱硫过程中MDEA溶液再生装置，包括碱泵1、预热装置2、膜组件3、缓冲罐4、冷却装置5、真空泵6、空压机7和储液罐8，其中碱泵1与脱硫装置的富MDEA溶液的出口连接，用于将富MDEA溶液抽入膜组件3中，膜组件3中被疏水膜分割为压缩空气室31、溶液室32和提纯室33，压缩空气室31和提纯室33分别位于溶液室32的两侧，空压机7的出气口与压缩空气室31连通，为压缩空气室31提供压缩空气，膜组件3上设有热介质层17，预热装置2的热介质出进口两端分别与膜组件3的热介质层17的进出口两端连接，预热装置2将溶液室32中的富MDEA溶液加热至一定温度，碱泵1的出口与溶液室32的进口连通，将富MDEA溶液送至溶液室32中，溶液室32的出口与储液罐8的入口连接，经富MDEA溶液经解吸后得到的贫MDEA溶液送入储液罐8中，再次进入脱硫塔中，进行脱硫操作。提纯室33的出口与真空泵6连接，真空泵6不断对提纯室33进行抽真空，迅速将由疏水膜透入提纯室33中酸性气体抽走，并使提纯室33始终保持负压状态，真空泵6的出口与缓冲罐4连接，不断将酸性气体抽入缓冲罐4中，缓冲罐4外侧设有冷介质层18，缓冲罐4的冷介质层18的进出口分别与冷却装置5的冷介质出进口连接，冷却装置5将缓冲罐4中收集的酸性气体冷却为液体，送至后序的硫磺生产装置，进一步利用酸性气体。

本装置使用真空膜蒸馏对MDEA溶液进行再生，与传统的再生塔相比，不仅可以大大节约用地面积和减少操作压力，还能减少再生过程中能量的利用，节约成本。

使用过程中，压缩气体由压缩空气室31经疏水膜进入溶液室32，一方面使溶液室32中的压力比提纯室33高，使溶液室32与提纯室33之间存在压力差，提高膜通量，从而提高膜的分离效率，另一方面，由于溶液室32与提纯室33之间的疏水膜表面存在热边界层，即溶液室32内疏水膜表面的温度低于料液主体的温度，形成温度极化现象，而压缩空气进入溶液室32后在垂直于疏水膜的膜面方向对溶液室32内的溶液产生扰动，破坏热边界层，有效减少温度极化现象，可防止疏水膜表面局部浓度过高，溶质析出堵塞模孔，使分离效率下降，分离膜寿命减少。

其中，在碱泵1和膜组件3的溶液室32入口之间的管路上还设有控制阀11、流量计12和压力计13，控制阀11可控制整个回路中富MDEA溶液的处理量，流量计12和压力计13实时监测回路中膜组件3之前的富MDEA溶液的流量和压力情况，保证设备的正常运行。

在膜组件3的溶液室32的出口与储液罐8的进口之间的管路中还设有控制阀14、流量计15和压力计16，控制阀14控制处理后得到的贫MDEA溶液进入储液罐8的量，流量计15和压力计16实时监测回路中膜组件3之后的贫MDEA溶液的流量和压力情况，保证膜组件3之后的设备的正常运行。

其中，优选的，可加入热泵***，大大减小膜组件3预热和冷凝的能耗。其中预热装置2为热泵的冷凝器，冷却装置5为热泵的蒸发器，热泵***还包括压缩机9和节流阀10。冷凝器包括热泵介质层21和料液层22，料液层22的进出口分别与膜组件3的热介质层出进口连通，构成循环回路，热泵的蒸发器包括热泵介质层51和料液层52，料液层52的进出口分别与缓冲罐4的出进口连通，构成循环回路，冷凝器的热泵介质层21、压缩机9、蒸发器的热泵介质层51和节流阀10依次连接，构成热泵循环回路，热泵循环回路中充满冷热介质，冷热介质在冷凝器中冷却为液体时放热为溶液室32提供热量，液体介质在节流阀10中减压，变为过热液体介质，进入蒸发器，并在蒸发器中通过吸收缓冲罐4的热量蒸发为气体，使缓冲罐4中的酸性气体冷却为液体，最后气体介质经过压缩机9被压缩为液体，进行下一次热泵循环。热泵的加入使得该装置中预热装置2和冷却装置5中的热量得到充分的利用，并且大大节约了整个再生装置的分离能耗。

本实施例所述的一种碱洗脱硫过程中MDEA溶液再生装置具有的优点和有益效果是：本装置采用真空膜蒸馏再生MDEA溶液，与传统解吸塔相比占地面积更小，操作压力降低，能耗降低；通过在膜组件中溶液室侧加设压缩空气室，对疏水膜方向产生扰动，破坏热边界层，改善膜污染，提高膜蒸馏通量，延长膜的使用寿命；采用热泵为膜蒸馏前后的预热和冷凝装置供热和回收热能，大大节约了再生过程中装置的能耗。

以上对本实用新型的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本实用新型的专利涵盖范围之内。

Claims (4)

1.一种碱洗脱硫过程中MDEA溶液再生装置，其特征在于：包括预热装置、碱泵、膜组件、缓冲罐、冷却装置、真空泵、空压机和储液罐，所述膜组件被疏水膜分割为压缩空气室、溶液室和提纯室，所述压缩空气室和所述提纯室分别位于所述溶液室的两侧，所述空压机连接所述压缩空气室的入口，所述膜组件上设有热介质层，所述预热装置的热介质进出口与所述膜组件的热介质层连通，所述碱泵与所述溶液室的进口连通，所述溶液室的出口与所述储液罐连接，所述提纯室的出口与所述真空泵连接，所述真空泵与所述缓冲罐连接，所述缓冲罐设有冷介质层，所述缓冲罐的冷介质层与所述冷却装置的冷介质进出口连通。

2.根据权利要求1所述的MDEA溶液再生装置，其特征在于：还包括压缩机和节流阀，所述预热装置为冷凝器，所述冷却装置为蒸发器，所述冷凝器包括第一热泵介质层和第一料液层，所述溶液室的热介质层与所述第一料液层连通，并构成循环回路，所述蒸发器包括第二热泵介质层和第二料液层，所述缓冲罐的冷介质层与所述第二料液层连通，并构成循环回路，所述第一热泵介质层、所述压缩机、所述第二热泵介质层和所述节流阀依次连接，构成热泵循环回路。

3.根据权利要求1或2所述的MDEA溶液再生装置，其特征在于：还包括第一流量计、第一压力计和第一控制阀，所述第一控制阀、所述第一流量计和所述第一压力计依次设于所述碱泵与所述溶液室的进口之间。

4.根据权利要求1或2所述的MDEA溶液再生装置，其特征在于：还包括第二流量计、第二压力计和第二控制阀，所述第二控制阀、所述第二流量计和所述第二压力计依次设于所述溶液室的出口与所述储液罐之间。