一種nhd溶液脫碳系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及NHD溶液脫碳系統(tǒng)及其脫碳溶液回收工藝，包括脫碳塔、高壓利用裝置、高壓閃蒸槽、低壓閃蒸槽、氣提塔、氨冷器；所述高壓利用裝置包括透平泵、離合器、電機(jī)、貧液泵。低壓閃蒸槽為立式填料式閃蒸槽，位于氣提塔頂部，通過高、低壓閃蒸槽之間的壓差將脫碳富液從高壓閃蒸槽壓入低壓閃蒸槽，脫碳塔的氣體出口端連接氣體冷凝脫水裝置。本實(shí)用新型的NHD溶液脫碳系統(tǒng)可以對(duì)氣體如沼氣進(jìn)行脫碳，并對(duì)利用透平泵對(duì)高壓能量進(jìn)行回收，而且對(duì)脫碳后的凈化氣體進(jìn)行脫水，方便運(yùn)輸與存儲(chǔ)，能夠有效節(jié)約能源，降低生產(chǎn)成本。
【專利說明】一種NHD溶液脫碳系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種NHD溶液脫碳系統(tǒng)，尤其涉及一種具有能量回收裝置的NHD溶液脫碳系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]NHD (聚乙烯二醇二甲醚)溶液是一種物理吸收劑，廣泛用于沼氣，合成氣、天然氣、燃料氣和城市煤氣等混合氣體中H2S、C02、C0S、硫醇等的吸收。利用NHD溶液在-5°c至5°C左右時(shí)選擇性吸收二氧化碳?xì)怏w，使氣體中的二氧化碳降低至0.2%以符合要求。待脫碳的氣體從塔底進(jìn)入脫碳塔，自下而上與從塔頂來的NHD貧液逆流接觸，而脫碳富液經(jīng)過氣提解析二氧化碳，重新成為脫碳貧液，循環(huán)使用。
[0003]NHD脫碳中溶液循環(huán)再生是脫碳工藝中的關(guān)鍵步驟，脫碳塔通常在高壓下操作，而氣提塔則在常壓下操作。因此，需要用貧液泵將氣提塔塔底來的貧液加壓至高壓后進(jìn)入脫碳塔，故而泵的揚(yáng)程很高，電機(jī)功率很大，需要選用高壓電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。另一方面，離開脫碳塔底部的高壓富液通常流經(jīng)液位調(diào)節(jié)閥節(jié)流至較低壓力后進(jìn)入閃蒸槽。這樣，就造成了高壓富液壓力能的浪費(fèi)。并且經(jīng)過脫碳塔處理的凈化氣體中含有水分，不利于氣體的輸送，需做脫水處理。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型旨在提供一種具有能量回收裝置的NHD溶液脫碳系統(tǒng)及其脫碳方法，能夠?qū)怏w如沼氣進(jìn)行脫碳，并對(duì)工藝過程中的能量進(jìn)行回收，而且對(duì)脫碳后的凈化氣體進(jìn)行脫水，方便運(yùn)輸與存儲(chǔ)。
[0005]一種NHD溶液脫碳系統(tǒng)，包括脫碳塔、高壓利用裝置、高壓閃蒸槽、低壓閃蒸槽、氣提塔、氨冷器；所述高壓利用裝置包括透平泵、離合器、電機(jī)、貧液泵，透平泵傳動(dòng)連接電機(jī)，離合器設(shè)置于透平泵與電機(jī)之間，電機(jī)傳動(dòng)連接貧液泵，其中透平泵進(jìn)液端與脫碳塔底部管道連接，透平泵出液端連接高壓閃蒸槽，貧液泵進(jìn)液端管道連接氣提塔底部，貧液泵出液端順次連接氨冷器、脫碳塔頂部；所述低壓閃蒸槽為立式填料式閃蒸槽，位于氣提塔頂部，低壓閃蒸槽進(jìn)液端通過管道連接高壓閃蒸槽，出液端連接氣提塔頂部；脫碳塔的氣體出口端連接氣體冷凝脫水裝置。
[0006]所述氣提塔的直徑為1400mm、高度為40000mm的填料塔，塔內(nèi)四組高度6000mm填
料層。所述高低壓閃蒸槽體積均為18m3。
[0007]所述氣體冷凝脫水裝置，包括氣體冷凝腔室、冷凝片、壓縮機(jī)、熱交換金屬管、真空水泵、位于氣體冷凝腔室前后兩端的壓力傳感器；所述氣體冷凝腔室為圓管形，底部具有導(dǎo)水槽，兩端分別連接具有閥門的氣體輸送管道，所述導(dǎo)水槽連接有具有角閥的排出管，所述排出管連接真空水泵；所述冷凝片的平面形狀為優(yōu)弓形，所述優(yōu)弓形為弓形的弧大于半圓的弓形，其圓弧邊與氣體冷凝腔室壁配合接觸，冷凝片內(nèi)盤繞熱交換金屬管，所述冷凝片為多個(gè)，相鄰兩個(gè)冷凝片上下對(duì)稱將冷凝片分為兩組，交錯(cuò)固定在氣體冷凝腔室內(nèi)；所述壓縮機(jī)有兩臺(tái)，分別與上下對(duì)稱的兩組冷凝片的熱交換金屬管連接。
[0008]所述冷凝片的圓心與其直線邊的垂直距離為其半徑的1/2?1/4 ;優(yōu)選為1/3。所述冷凝片的個(gè)數(shù)為8?12個(gè)；優(yōu)選為10個(gè)。相鄰冷凝片之間的距離為冷凝片半徑的1/3?1/5 ;優(yōu)選為1/4。
[0009]一種NHD溶液脫碳系統(tǒng)的脫碳溶液回收工藝，其特征在于，進(jìn)入脫碳塔的氣體由下而上與脫碳塔頂部噴淋的NHD溶液接觸，并從脫碳塔頂部的氣體出口端進(jìn)入氣體冷凝脫水裝置脫水；其中NHD溶液循環(huán)流量為120m3/h，脫碳塔內(nèi)壓力為1.3?2.5MPa ;脫碳塔底部脫碳富液進(jìn)入透平泵的透平殼體內(nèi)，沖擊透平葉輪高速旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)貧液泵；然后脫碳富液進(jìn)入高壓閃蒸槽內(nèi)，高壓閃蒸槽內(nèi)的壓力為0.55?0.65MPa ;然后流經(jīng)低壓閃蒸槽、氣提塔成為脫碳貧液，氣提塔底部的脫碳貧液經(jīng)貧液泵加壓至高壓后通過氨冷器冷卻至-5°C?5°C，進(jìn)入脫碳塔頂部噴淋對(duì)氣體進(jìn)行脫碳。高壓閃蒸槽內(nèi)的壓力優(yōu)選為0.6MPa ;優(yōu)選通過氨冷器冷卻至O °C。
[0010]透平泵利用系統(tǒng)中穩(wěn)定的壓力能通過液力透平葉輪轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，再由透平泵主軸將能量傳遞到電機(jī)上，帶動(dòng)溶液循環(huán)泵，從而降低電耗，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)余能的回收。液力透平泵的基本原理:透平是將流體工質(zhì)中蘊(yùn)有的能量轉(zhuǎn)換成機(jī)械功的機(jī)器，又稱渦輪或渦輪機(jī)。最主要的部件是葉輪，它安裝在透平軸上，具有沿圓周均勻排列的葉片。流體所具有的能量在流動(dòng)中，經(jīng)過噴管時(shí)轉(zhuǎn)換成動(dòng)能，流過葉輪時(shí)流體沖擊葉片，推動(dòng)葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)透平軸旋轉(zhuǎn)。透平軸直接或經(jīng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)其他機(jī)械，輸出機(jī)械功。液力透平能量回收是利用生產(chǎn)裝置中穩(wěn)定的液力能(主要是壓力能)通過液力透平葉輪發(fā)出功率驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)，隨著能源費(fèi)用的上漲，有效地利用液力能已為人們所關(guān)注，一般認(rèn)為可回收功率大于20KW時(shí)，就有經(jīng)濟(jì)效益。
[0011]本實(shí)用新型的有益效果:1、本實(shí)用新型通過高壓利用裝置對(duì)能量進(jìn)行回收，用液力透平泵回收高壓液體的壓力能，降低裝置能耗。高、低壓閃蒸槽之間沒有富液泵，僅通過高、低壓閃蒸槽之間的壓差將脫碳富液從高壓閃蒸槽壓入低壓閃蒸槽。
[0012]2、本實(shí)用新型通過氣體冷凝脫水裝置將脫碳凈化氣體進(jìn)行脫水，方便運(yùn)輸與存儲(chǔ)。
[0013]3、從高壓閃蒸槽底部出來的富液被氨冷器冷卻，然后進(jìn)入低壓閃蒸槽，在氣提塔內(nèi)大部分溶解的CO2氣體解吸出來。
[0014]4、本實(shí)用新型對(duì)NHD溶液進(jìn)行充分回收，取消高低壓閃蒸槽之間富液泵，節(jié)約脫碳用電。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為本實(shí)用新型NHD溶液脫碳系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2為本實(shí)用新型氣體冷凝脫水裝置示意圖；
[0017]圖3為本實(shí)用新型氣體冷凝腔室截面結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]如圖1所示:本實(shí)用新型的NHD溶液脫碳系統(tǒng)包括透平泵1、電機(jī)2、貧液泵3、氨冷器4、脫碳塔5、高壓閃蒸槽6、閘閥7、低壓閃蒸槽8、氣提塔9、氣體冷凝脫水裝置10。[0019]如圖2，3所示，本實(shí)用新型的氣體冷凝脫水裝置包括氣體冷凝腔室11、冷凝片12、壓縮機(jī)13、熱交換金屬管14、閥門15、角閥16、真空水泵17、導(dǎo)水槽18、壓力傳感器19。
[0020]沼氣脫碳系統(tǒng)，NHD溶液循環(huán)流量為120m3/h，系統(tǒng)壓力為1.5MPa，配套2臺(tái)貧液泵，型號(hào)為150AY150X2A-185/2，揚(yáng)程260m，Q=120m3/h，配套電機(jī)功率185kw，正常生產(chǎn)開一備一。高低壓閃蒸槽體積均為18m3，氣提塔為直徑為1400mm，高度為40000mm的填料塔，塔內(nèi)四組高度為6000mm填料層，為了能充分利用高閃和低閃的壓差，降低脫碳系統(tǒng)動(dòng)力消耗，可將低壓閃蒸移至氣提塔頂部，由原來的臥式閃蒸槽改為立式填料式閃蒸槽。由于高壓閃蒸槽余壓為0.6MPa左右，與低壓閃蒸槽之間存在壓差(0.5MPa左右)，依靠此壓差將富液從高壓閃蒸槽“壓進(jìn)”低壓閃蒸槽，然后低壓閃蒸槽中閃蒸后的溶液依靠液位差流人氣提塔內(nèi)。取消富液泵，節(jié)約脫碳用電，每月可減少電耗成本約2.6萬元；避免離心泵造成的NHD溶劑的溫升，減小脫碳系統(tǒng)冷負(fù)荷，降低冷凍機(jī)用電負(fù)荷；提高高壓閃蒸效率和CO2氣體純度。在脫碳塔與高壓閃蒸槽之間設(shè)置閘閥7，當(dāng)高壓閃蒸槽壓壓力不足時(shí)，可以通過打開閘閥增大其壓力。脫碳塔與透平泵之間、以及高低壓閃蒸槽之間分別閘閥，用于調(diào)整管道及其部件的壓力。
[0021]在脫碳塔的出氣端設(shè)置氣體冷凝脫水裝置，其冷凝腔室兩端連接氣體輸送管道以閥門截止，中部與真空水泵相通。制作冷凝片，冷凝片的平面形狀為優(yōu)弓形，其圓弧邊與氣體冷凝腔室壁配合接觸，冷凝片內(nèi)盤繞熱交換金屬管，冷凝片為多個(gè)，相鄰兩個(gè)冷凝片上下對(duì)稱將冷凝片分為兩組，交錯(cuò)固定在氣體冷凝腔室內(nèi)。用于熱交換的金屬管可以為鋼管、銅或者銅合金管、鋁或者鋁合金管，如邦迪管盤等。熱交換金屬管與壓縮機(jī)相連通，由壓縮機(jī)調(diào)節(jié)溫度。當(dāng)冷凝片結(jié)霜達(dá)到一定厚度時(shí)，通氣性降低，使氣體冷凝腔室前后兩端的壓力差達(dá)到5%時(shí)，關(guān)閉脫水冷凝室兩端閥門，壓縮機(jī)反向運(yùn)轉(zhuǎn)，向冷凝板供熱化霜，同時(shí)啟動(dòng)真空水泵抽出水分和殘留氣體。為了方便觀察，可在氣體冷凝腔室壁上設(shè)置觀察孔。
[0022]一種NHD溶液脫碳系統(tǒng)，包括脫碳塔5、高壓利用裝置、高壓閃蒸槽6、低壓閃蒸槽8、氣提塔9、氨冷器4 ;所述高壓利用裝置包括透平泵1、離合器、電機(jī)2、貧液泵3，透平泵I傳動(dòng)連接電機(jī)2，離合器設(shè)置于透平泵I與電機(jī)2之間，電機(jī)2傳動(dòng)連接貧液泵3，其中透平泵I進(jìn)液端與脫碳塔5底部管道連接，透平泵I出液端連接高壓閃蒸槽6，貧液泵3進(jìn)液端管道連接氣提塔9底部，貧液泵3出液端順次連接氨冷器4、脫碳塔5頂部；所述低壓閃蒸槽8為立式填料式閃蒸槽，位于氣提塔頂部，低壓閃蒸槽8進(jìn)液端通過管道連接高壓閃蒸槽6，出液端連接氣提塔頂部；脫碳塔5的氣體出口端連接氣體冷凝脫水裝置10。
[0023]所述氣體冷凝脫水裝置，包括氣體冷凝腔室、冷凝片、壓縮機(jī)、熱交換金屬管、真空水泵、位于氣體冷凝腔室前后兩端的壓力傳感器；所述氣體冷凝腔室為圓管形，底部具有導(dǎo)水槽，兩端分別連接具有閥門的氣體輸送管道，所述導(dǎo)水槽連接有具有角閥的排出管，所述排出管連接真空水泵；所述冷凝片的平面形狀為優(yōu)弓形，所述優(yōu)弓形為弓形的弧大于半圓的弓形，其圓弧邊與氣體冷凝腔室壁配合接觸，冷凝片內(nèi)盤繞熱交換金屬管，所述冷凝片為多個(gè)，相鄰兩個(gè)冷凝片上下對(duì)稱將冷凝片分為兩組，交錯(cuò)固定在氣體冷凝腔室內(nèi)；所述壓縮機(jī)有兩臺(tái)，分別與上下對(duì)稱的兩組冷凝片的熱交換金屬管連接。
[0024]所述冷凝片的圓心與其直線邊的垂直距離為其半徑的1/2?1/4 ;優(yōu)選為1/3。所述冷凝片的個(gè)數(shù)為8?12個(gè)；優(yōu)選為10個(gè)。相鄰冷凝片之間的距離為冷凝片半徑的1/3?1/5 ;優(yōu)選為1/4。[0025]所述氣提塔的直徑為1400mm、高度為40000mm的填料塔，塔內(nèi)四組高度6000mm填
料層。所述高低壓閃蒸槽體積均為18m3。
[0026]一種NHD溶液脫碳系統(tǒng)的脫碳溶液回收工藝，其特征在于，進(jìn)入脫碳塔的氣體由下而上與脫碳塔頂部噴淋的NHD溶液接觸，并從脫碳塔頂部的氣體出口端進(jìn)入氣體冷凝脫水裝置脫水；其中NHD溶液循環(huán)流量為120m3/h，脫碳塔內(nèi)壓力為1.3?2.5MPa ;脫碳塔底部脫碳富液進(jìn)入透平泵的透平殼體內(nèi)，沖擊透平葉輪高速旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)貧液泵；脫碳富液減壓至0.55?0.65MPa，并進(jìn)入高壓閃蒸槽內(nèi)，流經(jīng)低壓閃蒸槽、氣提塔成為脫碳貧液，氣提塔底部的脫碳貧液經(jīng)貧液泵加壓至高壓后通過氨冷器冷卻至-5°C?5°C，進(jìn)入脫碳塔頂部噴淋對(duì)氣體進(jìn)行脫碳。應(yīng)用本實(shí)用新型的裝置，沼氣經(jīng)過脫碳脫水后二氧化碳降低至0.2%。
[0027]透平泵的輸出功率大小與流量、壓差和轉(zhuǎn)速有關(guān)，即N=f (H, Q, η),富液壓力保持
1.5MPa左右，流量在120m3/h，透平回收效率達(dá)到65%以上，可使貧液泵電流下降約50A，按電價(jià)0.8元/度計(jì)，每年可節(jié)電成本約:380X50X 1.732X0.85X24X350X0.8=18.8萬元?？梢?，該具有能量回收裝置的NHD溶液脫碳系統(tǒng)能夠有效節(jié)約能源，降低生產(chǎn)成本。
[0028]以上顯示和描述了本實(shí)用新型的基本原理和主要特征和本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實(shí)用新型不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本實(shí)用新型的原理，在不脫離本實(shí)用新型精神和范圍的前提下，本實(shí)用新型還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本實(shí)用新型范圍內(nèi)。本實(shí)用新型要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
【權(quán)利要求】
1.一種NHD溶液脫碳系統(tǒng)，包括脫碳塔(5)、高壓利用裝置、高壓閃蒸槽(6)、低壓閃蒸槽(8)、氣提塔(9)、氨冷器(4);所述高壓利用裝置包括透平泵(I)、離合器、電機(jī)(2)、貧液泵(3)，透平泵傳動(dòng)連接電機(jī)，離合器設(shè)置于透平泵與電機(jī)之間，電機(jī)傳動(dòng)連接貧液泵，其中透平泵進(jìn)液端與脫碳塔底部管道連接，透平泵出液端連接高壓閃蒸槽，貧液泵進(jìn)液端管道連接氣提塔底部，貧液泵出液端順次連接氨冷器、脫碳塔頂部；所述低壓閃蒸槽為立式填料式閃蒸槽，位于氣提塔頂部，低壓閃蒸槽進(jìn)液端通過管道連接高壓閃蒸槽，出液端連接氣提塔頂部；脫碳塔的氣體出口端連接氣體冷凝脫水裝置(10)。
2.如權(quán)利要求1所述的NHD溶液脫碳系統(tǒng)，其特征在于，所述氣提塔的直徑為1400mm、高度為40000mm的填料塔，塔內(nèi)具有四組高度6000mm填料層。
3.如權(quán)利要求1所述的NHD溶液脫碳系統(tǒng)，其特征在于，所述高、低壓閃蒸槽體積均為18m3。
4.如權(quán)利要求1所述的NHD溶液脫碳系統(tǒng)，其特征在于，所述氣體冷凝脫水裝置(10)，包括氣體冷凝腔室(11)、冷凝片(12)、壓縮機(jī)(13)、熱交換金屬管(14)、真空水泵(17)、位于氣體冷凝腔室前后兩端的壓力傳感器(19);所述氣體冷凝腔室為圓管形，底部具有導(dǎo)水槽(18)，兩端分別連接具有閥門的氣體輸送管道，所述導(dǎo)水槽連接有具有角閥的排出管，所述排出管連接真空水泵；所述冷凝片的平面形狀為優(yōu)弓形，所述優(yōu)弓形為弓形的弧大于半圓的弓形，其圓弧邊與氣體冷凝腔室壁配合接觸，冷凝片內(nèi)盤繞熱交換金屬管，所述冷凝片為多個(gè)，相鄰兩個(gè)冷凝片上下對(duì)稱將冷凝片分為兩組，交錯(cuò)固定在氣體冷凝腔室內(nèi)；所述壓縮機(jī)有兩臺(tái)，分別與上下對(duì)稱的兩組冷凝片的熱交換金屬管連接。
5.如權(quán)利要求 4所述的NHD溶液脫碳系統(tǒng)，其特征在于，所述冷凝片的圓心與其直線邊的垂直距離為其半徑的1/2~1/4。
6.如權(quán)利要求4所述的NHD溶液脫碳系統(tǒng)，其特征在于，所述冷凝片的個(gè)數(shù)為8~12個(gè)。
7.如權(quán)利要求4所述的NHD溶液脫碳系統(tǒng)，其特征在于，相鄰冷凝片之間的距離為冷凝片半徑的1/3~1/5。
【文檔編號(hào)】B01D53/14GK203694877SQ201420076635
【公開日】2014年7月9日 申請(qǐng)日期:2014年2月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月21日
【發(fā)明者】鄒亞衛(wèi) 申請(qǐng)人:北京正拓氣體科技有限公司