[发明专利]一种NHD溶液脱碳系统及其脱碳方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种NHD溶液脱碳系统及其脱碳方法，尤其涉及一种具有能量回收装置的NHD溶液脱碳系统及其脱碳方法。

背景技术

NHD（聚乙烯二醇二甲醚）溶液是一种物理吸收剂，广泛用于沼气，合成气、天然气、燃料气和城市煤气等混合气体中H₂S、CO₂、COS、硫醇等的吸收。利用NHD溶液在-5℃至5℃左右时选择性吸收二氧化碳气体，使气体中的二氧化碳降低至0.2%以符合要求。待脱碳的气体从塔底进入脱碳塔，自下而上与从塔顶来的NHD贫液逆流接触，而脱碳富液经过气提解析二氧化碳，重新成为脱碳贫液，循环使用。

NHD脱碳中溶液循环再生是脱碳工艺中的关键步骤，脱碳塔通常在高压下操作，而气提塔则在常压下操作。因此，需要用贫液泵将气提塔塔底来的贫液加压至高压后进入脱碳塔，故而泵的扬程很高，电机功率很大，需要选用高压电动机驱动。另一方面，离开脱碳塔底部的高压富液通常流经液位调节阀节流至较低压力后进入闪蒸槽。这样，就造成了高压富液压力能的浪费。并且经过脱碳塔处理的净化气体中含有水分，不利于气体的输送，需做脱水处理。

发明内容

本发明旨在提供一种具有能量回收装置的NHD溶液脱碳系统及其脱碳方法，能够对气体如沼气进行脱碳，并对工艺过程中的能量进行回收，而且对脱碳后的净化气体进行脱水，方便运输与存储。

一种NHD溶液脱碳系统，包括脱碳塔、高压利用装置、高压闪蒸槽、低压闪蒸槽、气提塔、氨冷器；所述高压利用装置包括透平泵、离合器、电机、贫液泵，透平泵传动连接电机，离合器设置于透平泵与电机之间，电机传动连接贫液泵，其中透平泵进液端与脱碳塔底部管道连接，透平泵出液端连接高压闪蒸槽，贫液泵进液端管道连接气提塔底部，贫液泵出液端顺次连接氨冷器、脱碳塔顶部；所述低压闪蒸槽为立式填料式闪蒸槽，位于气提塔顶部，低压闪蒸槽进液端通过管道连接高压闪蒸槽，出液端连接气提塔顶部；脱碳塔的气体出口端连接气体冷凝脱水装置。

所述气提塔的直径为1400mm、高度为40000mm的填料塔，塔内四组高度6000mm填料层。所述高低压闪蒸槽体积均为18m³。

所述气体冷凝脱水装置，包括气体冷凝腔室、冷凝片、压缩机、热交换金属管、真空水泵、位于气体冷凝腔室前后两端的压力传感器；所述气体冷凝腔室为圆管形，底部具有导水槽，两端分别连接具有阀门的气体输送管道，所述导水槽连接有具有角阀的排出管，所述排出管连接真空水泵；所述冷凝片的平面形状为优弓形，所述优弓形为弓形的弧大于半圆的弓形，其圆弧边与气体冷凝腔室壁配合接触，冷凝片内盘绕热交换金属管，所述冷凝片为多个，相邻两个冷凝片上下对称将冷凝片分为两组，交错固定在气体冷凝腔室内；所述压缩机有两台，分别与上下对称的两组冷凝片的热交换金属管连接。

所述冷凝片的圆心与其直线边的垂直距离为其半径的1/2～1/4；优选为1/3。所述冷凝片的个数为8～12个；优选为10个。相邻冷凝片之间的距离为冷凝片半径的1/3～1/5；优选为1/4。

一种NHD溶液脱碳系统的脱碳溶液回收工艺，其特征在于，进入脱碳塔的气体由下而上与脱碳塔顶部喷淋的NHD溶液接触，并从脱碳塔顶部的气体出口端进入气体冷凝脱水装置脱水；其中NHD溶液循环流量为120m³/h，脱碳塔内压力为1.3～2.5MPa ；脱碳塔底部脱碳富液进入透平泵的透平壳体内，冲击透平叶轮高速旋转，驱动贫液泵；然后脱碳富液进入高压闪蒸槽内，高压闪蒸槽内的压力为0.55～0.65MPa；然后流经低压闪蒸槽、气提塔成为脱碳贫液，气提塔底部的脱碳贫液经贫液泵加压至高压后通过氨冷器冷却至–5℃～5℃，进入脱碳塔顶部喷淋对气体进行脱碳。高压闪蒸槽内的压力优选为0.6MPa；优选通过氨冷器冷却至0℃。

透平泵利用系统中稳定的压力能通过液力透平叶轮转换为机械能，再由透平泵主轴将能量传递到电机上，带动溶液循环泵，从而降低电耗，以实现系统余能的回收。液力透平泵的基本原理 ：透平是将流体工质中蕴有的能量转换成机械功的机器，又称涡轮或涡轮机。最主要的部件是叶轮，它安装在透平轴上，具有沿圆周均匀排列的叶片。流体所具有的能量在流动中，经过喷管时转换成动能，流过叶轮时流体冲击叶片，推动叶轮转动，从而驱动透平轴旋转。透平轴直接或经传动机构带动其他机械，输出机械功。液力透平能量回收是利用生产装置中稳定的液力能（主要是压力能）通过液力透平叶轮发出功率驱动发电机，随着能源费用的上涨，有效地利用液力能已为人们所关注，一般认为可回收功率大于20KW时，就有经济效益。