CN220294443U - 一种胺液电渗析除热稳定盐的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种胺液电渗析除热稳定盐的装置，包括氨罐、反应器、极液循环回路和废液循环回路，其特征在于：所述氨罐具有两个，分别是第一氨罐和第二氨罐，胺液进液管上并联连接第一氨罐和第二氨罐，第一氨罐和第二氨罐分别通过管路连接分流管，分流管上设置有胺液循环泵，分流管和各个胺液室的进口连接，各个胺液室的出口汇流至汇流管，汇流管通过管理汇流至第一氨罐和第二氨罐内；第一氨罐和第二氨罐的排液口上分别和一排液管连通，胺液排放泵设置于排液管上。本实用新型提供了一种胺液电渗析除热稳定盐的装置，在胺液的脱盐过程中，能够实现膜堆电渗析的持续工作，提高脱盐效率。

Description

一种胺液电渗析除热稳定盐的装置

技术领域

本实用新型涉及有机胺液净化领域，尤其涉及一种胺液电渗析除热稳定盐的装置。

背景技术

胺液是一类有机碱溶液的统称，通常指的是在脱硫脱碳化工过程中用于吸收硫化氢或二氧化碳的弱碱性有机胺溶剂，以醇胺类较多，常见的包括有一乙醇胺(MEA)，二乙醇胺(DEA)，二异丙醇胺(DIPA)，N-甲基二乙醇胺(MDEA)等，或者他们的混合液。

在石油化工领域内有许多原料气内含有大量酸性气体，比如二氧化碳(CO2)、硫化氢(H2S)等，需要从中脱除这些酸性气体后才能进入下一步的工艺流程。醇胺法脱硫广泛应用于炼油厂干气、液化气以及天然气等气体中硫化氢的脱除，目前在炼厂气和天然气行业，醇胺法仍占据主导地位。醇胺溶液(简称胺液)在脱硫循环过程中，因高温、金属离子以及脱硫过程中引人的杂质等导致胺液降解、劣化，形成热稳盐，这些热稳盐的累积会进一步加剧胺液的降解和劣化，导致胺液脱硫装置运行不平稳，出现发泡、腐蚀等问题，脱硫效率下降甚至脱硫不合格。因此，脱除胺液中的热稳盐是每一个胺液装置(胺液脱硫、脱碳)必备的手段。

目前，脱除胺液中热稳盐的方法主要有离子交换法和电渗析法。其中，利用电渗析法脱除胺液中的热稳盐，在直流电场的作用下离子定向迁移并选择性透过离子交换膜，以此达到脱除阴、阳离子的目的。电渗析过程是电化学过程和渗析扩散过程的结合；在外加直流电场的驱动下，利用离子交换膜的选择透过性(即阳离子可以透过阳离子交换膜，阴离子可以透过阴离子交换膜)，阴、阳离子分别向阳极和阴极移动。离子迁移过程中，若膜的固定电荷与离子的电荷相反，则离子可以通过；如果它们的电荷相同，则离子被排斥，从而实现溶液淡化、浓缩、精制或纯化等目的。例如，现有公开号为CN211677201U的中国实用新型公开了《一种脱除热稳定性胺盐用电渗析装置》，脱盐***中的有机胺液通过有机胺液进液管112流入有机胺液存储装置2，所述有机胺液存储装置2中存储的有机胺液在第一循环泵81作用下进入第一膜堆1的胺液室A中，所述除盐水存储装置3中的除盐水在第二循环泵82的作用下进入第一膜堆1中的废液室B中，第一膜堆1中的阳极板、阴极板分别与电源的正极、负极连接，有机胺液中的阴离子穿过阴离子交换膜进入废液室B中，除盐水中的OH-离子穿过阴离子交换膜进入胺液室A中与胺阳离子形成不导电的胺液，渗析后的有机胺液回流到所述有机胺液存储装置2中，之后，再重新进入第一膜堆1进行脱盐，循环往复，直至机胺液存储装置2的胺液满足排放要求后，最后通过机胺液出液管113回流到脱盐***中。然而，该实用新型的脱除热稳定性胺盐用电渗析装置由于只设计了一个有机胺液存储装置2，同时，脱盐***中的有机胺液也无法一次性全部都流入有机胺液存储装置2内，再有机胺液存储装置2内的胺液经过膜堆电渗析处理后重新进入脱盐***中，脱盐***中新的胺液需要再次被注入有机胺液存储装置2内，再进行相同的膜堆电渗析处理，而在有机胺液存储装置2中胺液的注入和排出的过程中，膜堆电渗析是不工作的，这样就无法让膜堆电渗析持续工作，降低了脱盐效率。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是针对现有技术的现状，提供一种胺液电渗析除热稳定盐的装置，在胺液的脱盐过程中，能够实现膜堆电渗析的持续工作，提高脱盐效率。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种胺液电渗析除热稳定盐的装置，包括氨罐、废液罐、极液罐、反应器、胺液循环泵、废液循环泵、极液循环泵和胺液排放泵，反应器包括阳极板、阴极板以及设置于阳极板和阴极板之间的多个离子交换膜，阳极板和最近的离子交换膜之间形成阳极室，阴极板和最近的离子交换膜之间形成阴极室，多个离子交换膜分隔处多个交替布置的胺液室和废液室；极液罐连接极液循环泵后，再连接阳极室和阴极室的进口，之后再从阳极室和阴极室的出口回流至极液罐形成极液循环回路；废液罐连接废液循环泵后，再和各个废液室的进口相连，之后再从各个废液室的出口回流至废液罐形成废液循环回路，其特征在于：所述氨罐具有两个，分别是第一氨罐和第二氨罐，胺液进液管上并联有第一进液管和第二进液管，第一进液管和第一氨罐进口连接，第一氨罐出口连接第一出液管，第一出液管和分流管连接，分流管和各个胺液室的进口连接，各个胺液室的出口汇流至汇流管，汇流管通过第一回流管和第一进液管连通，在第一进液管上设置有第一阀门，第一出液管上设置有第二阀门，第一回流管上设置有第三阀门；第二进液管和第二氨罐进口连接，第二氨罐出口连接第二出液管，第二出液管和分流管连通，胺液循环泵设置于分流管上，在汇流管和第二氨罐进口之间连接有第二回流管，在第二进液管上设置有第四阀门，在第二出液管上设置有第五阀门，在第二回流管上设置有第六阀门；第一氨罐和第二氨罐的排液口上分别和一排液管连通，胺液排放泵设置于排液管上，在第一氨罐的排液口处设置有第七阀门，在第二氨罐的排液口处设置有第八阀门。

作为改进，所述胺液进液管和排液管之间连接有直流管，在胺液排放泵的出口设置有第九阀门，在直流管上设置有第十阀门。

再改进，所述废液罐内设置有PH检测仪，废液罐上设置有补液管，补液管上设置有第十一阀门，在所述废液室的出口连接有放液管，放液管上设置有第十二阀门。

再改进，所述胺液进液管上设置有导电仪。

再改进，所述反应器具有两个，分别是上级反应器下级反应器，上级反应器和下级反应器相互串联在一起，极液循环回路为上级反应器和下级反应器同时提供极液，上级反应器的胺液室和废液室的出口分别和下级反应器的胺液室和废液室的进口对应连接。

再改进，所述反应器的汇流管上连通有一中间罐，中间罐的进口处设置有第十三阀门，中间罐的出口通过管路并列连接于第一氨罐和第二氨罐的进口，在中间罐的出口处设置有第十四阀门。

再改进，所述反应器包括位于两侧的两个配水板，在两个配水板之间设置有膜堆组件，膜堆组件通过螺杆压紧固定，膜堆组件包括阳离子交换膜、阴离子交换膜以及设置于阳离子交换膜和阴离子交换膜之间的隔板。

再改进，所述隔板包括板框、隔网和布液流道，板框的上下两端均开设有导液孔，板框的中部具有空腔，布液流道连通空腔和导液孔，隔网设置于空腔内，隔网采用PP聚丙烯复合材质鱼鳞网格式，隔板上沿着液体流动方向设置有防止隔网下坠的导向杆结构。

再改进，所述在与液流方向和电流方向都平行的膜堆组件的外壁上，分别紧贴一对与膜堆组件长宽尺寸相当的永磁板。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：含有大量热稳定盐的胺液从胺液进液管进入第一氨罐和第二氨罐，随后，胺液循环泵将第一氨罐内的胺液泵入反应器进行脱盐，胺液经过胺液室，同时，废液循环泵将废液罐内的除盐水也泵入反应器内，除盐水经过废液室，反应器中的阳极板、阴极板分别与电源的正极、负极连接，胺液中的阴离子穿过阴离子交换膜进入废液室中，除盐水中的OH-离子穿过阴离子交换膜进入胺液室中与胺阳离子形成不导电的胺液，渗析后的有机胺液回流到第一氨罐中，胺液中的盐在电的作用下进入废液中并不断浓缩，达到设定排放浓度后经胺液排放泵重新泵入贫胺液***中，从而达到脱除胺液中盐的目的，这样，当第一氨罐中的胺液在循环过程中达到净化设定的条件后，可以直接切换至第二氨罐，反应器对第二氨罐内的胺液进行循环净化，使得第二氨罐的胺液净化和第一氨罐的胺液排放和重新补充，两者可以同时进行，第一氨罐和第二氨罐切换运行，确保反应器连续工作，能够实现膜堆电渗析的持续工作，整个过程自动化运行，无需人工干预，提高了脱盐效率。

附图说明

图1是本实用新型实施例中胺液电渗析除热稳定盐的装置的连接结构示意图；

图2是图1中反应器的连接结构示意图；

图3是图1中反应器的外形结构示意图；

图4是图1中反应器中隔板的的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

如图1至4所示，本实施中的胺液电渗析除热稳定盐的装置，包括氨罐、废液罐15、极液罐13、反应器14、胺液循环泵21、废液循环泵22、极液循环泵23和胺液排放泵24。

其中，反应器14包括阳极板、阴极板以及设置于阳极板和阴极板之间的多个离子交换膜，阳极板和最近的离子交换膜之间形成阳极室141，阴极板和最近的离子交换膜之间形成阴极室142，多个离子交换膜分隔处多个交替布置的胺液室143和废液室144；极液罐13连接极液循环泵23后，再连接阳极室141和阴极室142的进口，之后再从阳极室141和阴极室142的出口回流至极液罐13形成极液循环回路；废液罐15连接废液循环泵22后，再和各个废液室144的进口相连，之后再从各个废液室144的出口回流至废液罐15形成废液循环回路；氨罐具有两个，分别是第一氨罐11和第二氨罐12，胺液进液管101上并联有第一进液管106和第二进液管107，第一进液管106和第一氨罐11进口连接，第一氨罐11出口连接第一出液管108，第一出液管108和分流管105连接，分流管105和各个胺液室143的进口连接，各个胺液室143的出口汇流至汇流管102，汇流管102通过第一回流管和第一进液管106连通，在第一进液管106上设置有第一阀门31，第一出液管108上设置有第二阀门32，第一回流管上设置有第三阀门33；第二进液管107和第二氨罐12进口连接，第二氨罐12出口连接第二出液管，第二出液管和分流管105连通，胺液循环泵21设置于分流管105上，在汇流管102和第二氨罐12进口之间连接有第二回流管109，在第二进液管107上设置有第四阀门34，在第二出液管上设置有第五阀门35，在第二回流管109上设置有第六阀门36；第一氨罐11和第二氨罐12的排液口上分别和一排液管103连通，胺液排放泵24设置于排液管103上，在第一氨罐11的排液口处设置有第七阀门37，在第二氨罐12的排液口处设置有第八阀门38，同时，在胺液进液管101和排液管103之间连接有直流管104，在胺液排放泵24的出口设置有第九阀门3，在直流管104上设置有第十阀门310。

使用时，含有大量热稳定盐的胺液从胺液进液管101进入第一氨罐11和第二氨罐12，随后，胺液循环泵21将第一氨罐11内的胺液泵入反应器14进行脱盐，胺液经过胺液室143，同时，废液循环泵21将废液罐15内的除盐水也泵入反应器14内，除盐水经过废液室144，反应器14中的阳极板、阴极板分别与电源的正极、负极连接，胺液中的阴离子穿过阴离子交换膜进入废液室144中，除盐水中的OH-离子穿过阴离子交换膜进入胺液室143中与胺阳离子形成不导电的胺液，渗析后的有机胺液回流到第一氨罐11中，胺液中的盐在电的作用下进入废液中并不断浓缩，达到设定排放浓度后经胺液排放泵24重新泵入贫胺液***中，从而达到脱除胺液中盐的目的，这样，当第一氨罐11中的胺液在循环过程中达到净化设定的条件后，可以直接切换至第二氨罐12，反应器14对第二氨罐12内的胺液进行循环净化，使得第二氨罐12的胺液净化和第一氨罐11的胺液排放和重新补充，两者可以同时进行，第一氨罐11和第二氨罐12切换运行，确保反应器14连续工作，能够实现膜堆电渗析的持续工作，整个过程自动化运行，无需人工干预，提高了脱盐效率。

进一步地，还可以在废液罐15内设置有PH检测仪151，废液罐15上设置有补液管，补液管上设置有第十一阀门311，在废液室144的出口连接有放液管，放液管上设置有第十二阀门312。PH检测仪151实时检测废液罐15内的碱液PH值，当废液罐15内的碱液PH值减小时，打开第十二阀门312，将废液循环回路中的碱液放出一部分，之后，再关闭第十二阀门312，打开第十一阀门311，利用补液管向废液循环回路补充碱液；当补充的碱液PH值过大时，则同时关闭第十一阀门311和第十二阀门312，碱液进电渗析循环使用后其PH值下降。同时，还可以在胺液进液管101上设置有导电仪152。电导仪152实时检测进入电渗析装置中的有机胺液的电导率，当电导率达到设定下限值后，说明整个***用于脱酸性气体的有机胺液作业能力较好，无需有机胺液电渗析操作，关闭电渗析装置运行，节省能源；当电导仪实时检测数据大于等于设定上限值后，则启动电渗析装置运行对有机胺液进行在线脱盐处理。

更进一步地，在本实用新型实施例中，为了提高有机胺液一次循环电渗析过程中的渗析效果，设计双级电渗析，具体地，反应器14具有两个，分别是上级反应器下级反应器，上级反应器和下级反应器相互串联在一起，极液循环回路为上级反应器和下级反应器同时提供极液，上级反应器的胺液室和废液室的出口分别和下级反应器的胺液室和废液室的进口对应连接。

另外，反应器14的汇流管上连通有一中间罐，中间罐的进口处设置有第十三阀门，中间罐的出口通过管路并列连接于第一氨罐11和第二氨罐12的进口，在中间罐的出口处设置有第十四阀门。这样，第一氨罐11内的胺液经过反应器电渗析后，先流入中间罐内，而不是直接流回第一氨罐11内，待第一氨罐11内的胺液全部经过一次脱盐渗析后，反应器再对第二氨罐12进行电渗析，与此同时，再将中间罐内的胺液输送回至第一氨罐11内，而第二氨罐12内的胺液经过渗析后，再流入中间罐，这样，待第二氨罐12内胺液全部经一次渗析完后，反应器重回至第一氨罐11进行第二次渗析，而中间罐内的胺液再回流至第二氨罐12内，这样，使得每次渗析的热稳定盐的浓度就会相对较高，提高渗析效率。

此外，在本实用新型实施例中，反应器14包括位于两侧的两个配水板145，在两个配水板145之间设置有膜堆组件146，膜堆组件146通过螺杆压紧固定，膜堆组件146包括阳离子交换膜、阴离子交换膜以及设置于阳离子交换膜和阴离子交换膜之间的隔板。隔板包括板框140、隔网149和布液流道148，板框140的上下两端均开设有导液孔147，板框140的中部具有空腔，布液流道148连通空腔和导液孔147，隔网149设置于空腔内，隔网149采用PP聚丙烯复合材质鱼鳞网格式，使得胺液能够100％无死角的接触流动，同时，还还可以加长胺液流道，加强胺液的湍流效果，提高膜堆的脱盐率，同时，隔板上沿着液体流动方向设置有防止隔网下坠的导向杆结构，隔板采用加宽设计，带有导向杆设置，以防止膜堆运行过程中的扭曲变形下坠等问题。

最后，还可以在与液流方向和电流方向都平行的膜堆组件的外壁上，分别紧贴一对与膜堆组件146长宽尺寸相当的永磁板。即在现有的反应器内加入一个能使流动溶液中的阴阳离子各自定向的静磁场，使离子受电场力同时，还受到洛化磁力的作用，且方向一致，该洛化磁力大小H＝qvB，其中q为离子的电量，v为液流的速度，B为磁场强度，从而增强了施加在离子上的偏移力。不仅使离子迁移速度大大提高，而且降低了离子的水合作用，从而降低了定向迁移过程中的液阻与膜阻，处理醇胺脱硫溶液的电流效率也得以提高，有效地延缓了膜的结垢和电极板的极化。

Claims (9)

1.一种胺液电渗析除热稳定盐的装置，包括氨罐、废液罐(15)、极液罐(13)、反应器(14)、胺液循环泵(21)、废液循环泵(22)、极液循环泵(23)和胺液排放泵(24)，反应器(14)包括阳极板、阴极板以及设置于阳极板和阴极板之间的多个离子交换膜，阳极板和最近的离子交换膜之间形成阳极室(141)，阴极板和最近的离子交换膜之间形成阴极室(142)，多个离子交换膜分隔处多个交替布置的胺液室(143)和废液室(144)；极液罐(13)连接极液循环泵(23)后，再连接阳极室(141)和阴极室(142)的进口，之后再从阳极室(141)和阴极室(142)的出口回流至极液罐(13)形成极液循环回路；废液罐(15)连接废液循环泵(22)后，再和各个废液室(144)的进口相连，之后再从各个废液室(144)的出口回流至废液罐(15)形成废液循环回路，其特征在于：所述氨罐具有两个，分别是第一氨罐(11)和第二氨罐，胺液进液管(101)上并联有第一进液管(106)和第二进液管(107)，第一进液管(106)和第一氨罐(11)进口连接，第一氨罐(11)出口连接第一出液管(108)，第一出液管(108)和分流管(105)连接，分流管(105)和各个胺液室(143)的进口连接，各个胺液室(143)的出口汇流至汇流管(102)，汇流管(102)通过第一回流管和第一进液管(106)连通，在第一进液管(106)上设置有第一阀门(31)，第一出液管(108)上设置有第二阀门(32)，第一回流管上设置有第三阀门(33)；第二进液管(107)和第二氨罐(12)进口连接，第二氨罐(12)出口连接第二出液管，第二出液管和分流管(105)连通，胺液循环泵(21)设置于分流管(105)上，在汇流管(102)和第二氨罐(12)进口之间连接有第二回流管(109)，在第二进液管(107)上设置有第四阀门(34)，在第二出液管上设置有第五阀门(35)，在第二回流管(109)上设置有第六阀门(36)；第一氨罐(11)和第二氨罐(12)的排液口上分别和一排液管(103)连通，胺液排放泵(24)设置于排液管(103)上，在第一氨罐(11)的排液口处设置有第七阀门(37)，在第二氨罐(12)的排液口处设置有第八阀门(38)。

2.根据权利要求1所述的胺液电渗析除热稳定盐的装置，其特征在于：所述胺液进液管(101)和排液管(103)之间连接有直流管(104)，在胺液排放泵(24)的出口设置有第九阀门(39)，在直流管(104)上设置有第十阀门(310)。

3.根据权利要求1所述的胺液电渗析除热稳定盐的装置，其特征在于：所述废液罐(15)内设置有PH检测仪(151)，废液罐(15)上设置有补液管，补液管上设置有第十一阀门(311)，在所述废液室(144)的出口连接有放液管，放液管上设置有第十二阀门(312)。

4.根据权利要求3所述的胺液电渗析除热稳定盐的装置，其特征在于：所述胺液进液管(101)上设置有导电仪(152)。

5.根据权利要求1所述的胺液电渗析除热稳定盐的装置，其特征在于：所述反应器(14)具有两个，分别是上级反应器下级反应器，上级反应器和下级反应器相互串联在一起，极液循环回路为上级反应器和下级反应器同时提供极液，上级反应器的胺液室(143)和废液室(144)的出口分别和下级反应器的胺液室(143)和废液室(144)的进口对应连接。

6.根据权利要求1所述的胺液电渗析除热稳定盐的装置，其特征在于：所述反应器(14)的汇流管(102)上连通有一中间罐，中间罐的进口处设置有第十三阀门，中间罐的出口通过管路并列连接于第一氨罐(11)和第二氨罐(12)的进口，在中间罐的出口处设置有第十四阀门。

7.根据权利要求1所述的胺液电渗析除热稳定盐的装置，其特征在于：所述反应器(14)包括位于两侧的两个配水板(145)，在两个配水板(145)之间设置有膜堆组件(146)，膜堆组件(146)通过螺杆压紧固定，膜堆组件(146)包括阳离子交换膜、阴离子交换膜以及设置于阳离子交换膜和阴离子交换膜之间的隔板。

8.根据权利要求7所述的胺液电渗析除热稳定盐的装置，其特征在于：所述隔板包括板框(140)、隔网(149)和布液流道(148)，板框(140)的上下两端均开设有导液孔(147)，板框(140)的中部具有空腔，布液流道(148)连通空腔和导液孔(147)，隔网(149)设置于空腔内，隔网(149)采用PP聚丙烯复合材质鱼鳞网格式，隔板上沿着液体流动方向设置有防止隔网下坠的导向杆结构。

9.根据权利要求7所述的胺液电渗析除热稳定盐的装置，其特征在于：在与液流方向和电流方向都平行的膜堆组件(146)的外壁上，分别紧贴一对与膜堆组件(146)长宽尺寸相当的永磁板。