專利名稱：利用螺桿式膨脹機(jī)脫除酸性氣的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬氣體凈化技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及在采用化學(xué)溶劑脫除硫化氫、二氧化碳、二氧化硫等酸性氣的過程中使用螺桿式膨脹機(jī)降低能耗的方法。
背景技術(shù)：
工業(yè)氣體中通常含有H2S、C02、S02等酸性氣體，在進(jìn)一步利用前必須將它們脫除干凈，到目前為止，應(yīng)用于酸性氣體脫除的技術(shù)已不下上百種，應(yīng)用較為廣泛的也有數(shù)十種， 但占主導(dǎo)地位的是采用各種化學(xué)溶劑處理。關(guān)于采用化學(xué)溶劑處理酸性氣體的一般技術(shù)及各種化學(xué)溶劑，可以從相關(guān)書籍從找到，例如:Kohl 和 Nielsen 所著的((Gas Purification》?，F(xiàn)有的化學(xué)溶劑處理酸性氣體的方法，一般是利用化學(xué)溶劑在相對低的溫度下吸收氣流或液流中的酸性氣，生成富含酸性氣的吸收劑；富含酸性氣的吸收劑進(jìn)入再生裝置在相對高的溫度下再生，再生后的吸收劑進(jìn)行循環(huán)利用。再生過程中需要消耗一定的熱量， 產(chǎn)生兩股相對高溫的流體貧吸收劑和富含大量水蒸汽的酸性氣流。由于所含熱量的品味較低，這兩股流體的熱量通常未充分利用，絕大多數(shù)情況下是利用風(fēng)冷或循環(huán)水冷卻的方式使這些熱量排放到環(huán)境中去了。因此，采用化學(xué)溶劑法處理酸性氣體的能耗相對較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種新的酸性氣體處理方法，通過在化學(xué)溶劑處理系統(tǒng)中利用螺桿式膨脹機(jī)組回收系統(tǒng)的熱量，以降低處理過程的能耗。本發(fā)明的主要技術(shù)方案是利用化學(xué)溶劑吸收酸性氣體，這些氣體包括C02、H2S, SO2以及COS、硫醇和其它硫化物，化學(xué)溶劑經(jīng)再生后循環(huán)使用；利用酸性氣體處理系統(tǒng)中高溫的流體，包括貧吸收劑或富含大量水蒸汽的酸性氣流來加熱低沸點(diǎn)有機(jī)工質(zhì)，產(chǎn)生該有機(jī)工質(zhì)的飽和蒸汽，該飽和蒸汽驅(qū)動螺桿式膨脹機(jī)組做功發(fā)電。一般地，本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的a、采用一種用于吸收酸性氣體的化學(xué)溶劑，所述的酸性氣體包括C02、H2S, SO2 以及COS、硫醇和其它硫化物；任何可以通過與酸性氣體形成可逆吸收的一類化學(xué)品及其配方均可作為本發(fā)明的化學(xué)溶劑，包括碳酸鉀和各種活化碳酸鉀溶液、如中國專利 CNl擬6165A所提及的含氮的有機(jī)溶劑及其助劑等等，對于不同的處理目標(biāo)，本領(lǐng)域的技術(shù)人員很容易從大量已知可操作的溶劑中選擇一種溶劑或溶劑組合。b、采用一個(gè)酸性氣體吸收裝置，常用的吸收裝置如吸收塔、氣升式反應(yīng)器、超重力旋轉(zhuǎn)床、膜接觸器等均可作為本發(fā)明的吸收裝置。C、將含有酸性氣體的氣流或液流在吸收裝置內(nèi)與化學(xué)溶劑的水溶液密切接觸，氣流或液流中的酸性氣體被化學(xué)溶劑的水溶液吸收，生成富含酸性氣的吸收劑。對于不同的處理目標(biāo)，本領(lǐng)域的技術(shù)人員很容易確定適宜的操作條件。d、將富含酸性氣的吸收劑進(jìn)行再生，再生的目的是通過去除吸收劑中的酸性氣組分來制備再利用的吸收劑。在本發(fā)明的方法中，可以使用其它常用的再生方法。e、利用再生過程中產(chǎn)生的相對高溫的流體如貧吸收劑或富含大量水蒸汽的酸性氣流來加熱低沸點(diǎn)有機(jī)工質(zhì)，產(chǎn)生該有機(jī)工質(zhì)的飽和蒸汽，該飽和蒸汽驅(qū)動螺桿式膨脹機(jī)組做功發(fā)電，排氣冷凝循環(huán)利用；螺桿式膨脹機(jī)組所發(fā)的電用來驅(qū)動酸性氣體處理系統(tǒng)的用電設(shè)備，多余的電力外輸。螺桿式膨脹機(jī)可以為雙螺桿式膨脹機(jī)或單螺桿式膨脹機(jī)；常用的制冷劑如液氨、 二甲醚、R123等均可用作本發(fā)明的低沸點(diǎn)有機(jī)工質(zhì)。采用本發(fā)明方法，可以大大降低酸性氣體處理的總能耗。


附圖1是本發(fā)明實(shí)施例利用雙螺桿膨脹機(jī)處理酸氣低品位熱量發(fā)電的流程示意圖。附圖中，1-管線1 ；2-管線2 ；3-管線3 ；4-管線4 ；5-管線5 ；6-管線；10-R123 加熱器；20-螺桿式膨脹機(jī)；30-發(fā)電機(jī)；40-冷卻器；50-泵。
具體實(shí)施例方式以下通過實(shí)施實(shí)例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但其并不限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。實(shí)例一一采用改良一乙醇胺法回收煙道氣中(X)2的裝置，從再生塔頂出來的再生氣溫度 97. 5°C、壓力0. 125MPa,流量18200Nm3/h，通過管線1進(jìn)入R123加熱器使R123加熱至沸騰， 然后再進(jìn)一步冷卻后送往下工序，被加熱的R123通過管線4推動螺桿式膨脹機(jī)20帶動發(fā)電機(jī)30發(fā)電。從螺桿式膨脹機(jī)20出來的R123經(jīng)過管線5進(jìn)入冷卻器40被循環(huán)水冷卻后，經(jīng)管線6由泵50經(jīng)管線3送入R123加熱器循環(huán)使用。采用本方法可以發(fā)電430Kw，節(jié)約循環(huán)冷卻水50t/h。實(shí)例二一采用活化MDEA法脫除天然氣中的裝置，從再生塔底出來的貧吸收液，經(jīng)過貧富液換熱器后，溫度87°C、壓力0. 147MPa，流量440t/h，通過管線1進(jìn)入1 123加熱器使 R123加熱至沸騰，然后再進(jìn)一步冷卻后至吸收工序，被加熱的R123通過管線4推動螺桿式膨脹機(jī)20帶動發(fā)電機(jī)30發(fā)電。從螺桿式膨脹機(jī)20出來的R123經(jīng)過管線5進(jìn)入冷卻器40 被循環(huán)水冷卻后，由泵50送入R123加熱器循環(huán)使用。采用本方法可以發(fā)電210Kw，節(jié)約循環(huán)冷卻水20t/h。實(shí)例三一采用催化碳酸鉀法脫除合成氣中(X)2的裝置，從再生部分出來的貧吸收液，溫度118°C、流量180t/h，利用螺桿式膨脹機(jī)組回收熱量；同時(shí)，再生部分出來的再生氣溫度 106°C、壓力0. 152MPa，流量20400Nm3/h，利用螺桿式膨脹機(jī)組回收熱量。兩螺桿式膨脹機(jī)組共可以發(fā)電930Kw，節(jié)約循環(huán)冷卻水110t/h。
權(quán)利要求
1.一種利用螺桿式膨脹機(jī)脫除酸性氣的方法，其特征是利用化學(xué)溶劑吸收酸性氣體， 這些氣體包括co2』2s、s&以及COS、硫醇和其它硫化物，化學(xué)溶劑經(jīng)再生后循環(huán)使用；利用酸性氣體處理系統(tǒng)中高溫的流體，包括貧吸收劑或富含大量水蒸汽的酸性氣流來加熱低沸點(diǎn)有機(jī)工質(zhì)，產(chǎn)生該有機(jī)工質(zhì)的飽和蒸汽，該飽和蒸汽驅(qū)動螺桿式膨脹機(jī)組做功發(fā)電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于包括以下步驟a、采用一種用于吸收酸性氣體的化學(xué)溶劑，所述的酸性氣體包括C02、H2S,SO2以及 COS、硫醇和其它硫化物；所述化學(xué)溶劑為通過與酸性氣體形成可逆吸收的一類化學(xué)品及其配方；b、采用一個(gè)常用的酸性氣體吸收裝置；C、將含有酸性氣體的氣流或液流在吸收裝置內(nèi)與化學(xué)溶劑的水溶液密切接觸，氣流或液流中的酸性氣體被化學(xué)溶劑的水溶液吸收，生成富含酸性氣的吸收劑；d、將富含酸性氣的吸收劑進(jìn)行再生，即通過去除吸收劑中的酸性氣組分來制備再利用的吸收劑；e、利用再生過程中產(chǎn)生的相對高溫的貧吸收劑或富含大量水蒸汽的酸性氣流來加熱低沸點(diǎn)有機(jī)工質(zhì)，產(chǎn)生該有機(jī)工質(zhì)的飽和蒸汽，該飽和蒸汽驅(qū)動螺桿式膨脹機(jī)組做功發(fā)電， 排氣冷凝循環(huán)利用；螺桿式膨脹機(jī)組所發(fā)的電用來驅(qū)動酸性氣體處理系統(tǒng)的用電設(shè)備，多余的電力外輸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述的螺桿式膨脹機(jī)為雙螺桿式膨脹機(jī)或單螺桿式膨脹機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述低沸點(diǎn)有機(jī)工質(zhì)為液氨、二甲醚或R123。
全文摘要
利用螺桿式膨脹機(jī)脫除酸性氣的方法，屬氣體凈化技術(shù)領(lǐng)域。該方法是利用化學(xué)溶劑吸收酸性氣體，這些氣體包括CO2、H2S、SO2以及COS、硫醇和其它硫化物，化學(xué)溶劑經(jīng)再生后循環(huán)使用；利用酸性氣體處理系統(tǒng)中高溫的流體，包括貧吸收劑或富含大量水蒸汽的酸性氣流來加熱低沸點(diǎn)有機(jī)工質(zhì)，產(chǎn)生該有機(jī)工質(zhì)的飽和蒸汽，該飽和蒸汽驅(qū)動螺桿式膨脹機(jī)組做功發(fā)電。采用本發(fā)明方法，可以大大降低酸性氣體處理的總能耗。常用的制冷劑如液氨、二甲醚、R123等均可用作本發(fā)明的低沸點(diǎn)有機(jī)工質(zhì)。
文檔編號B01D53/18GK102527190SQ20101060459
公開日2012年7月4日 申請日期2010年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月24日
發(fā)明者朱道平, 毛松柏 申請人:中國石油化工集團(tuán)公司, 南化集團(tuán)研究院