一种胺液再生一体化装置的制作方法

本技术涉及胺液再生装置，具体涉及一种胺液再生一体化装置。

背景技术：

1、在天然气净化、液化领域中，胺吸收是常用的天然气脱碳工艺。在胺吸收工艺中，醇胺溶液(胺液)作为吸收剂，在充分吸收天然气中的二氧化碳后，需要进行再生以脱除其中的二氧化碳。

2、胺吸收工艺中的再生部分通常是由汽提塔、贫富液换热器、再沸器、塔顶冷凝器、回流罐、回流泵等多个设备以及附属管道、阀门和仪表共同组成的子系统，不仅设备多成本高，并且其运行能耗约占整体脱碳工艺的60％，对脱碳工艺的经济性有决定作用。

3、cn111849578a公开一种含高浓度co2气体脱碳和胺液再生的装置及工艺。该装置包括吸收塔、胺液一级闪蒸塔、胺液二级闪蒸塔、净化气冷却器、贫/富胺液换热器、贫胺液冷却器、胺液过滤器、吸收塔清洗泵、加料泵、胺液循环泵、净化气气液分离器、加料罐、溶液缓冲罐、液封罐、调节阀。适用于酸气含量高达35％(mole％)的高酸天然气或合成气脱碳后胺液再生的工艺，净化气含碳量控制为不高于2.5％(mole％)。用胺液一级闪蒸塔和二级闪蒸塔取代再生塔，仅在一级闪蒸塔下部提供部分热量，取热量大大降低，降低装置能耗；一级闪蒸塔取代传统的富胺液闪蒸罐，二级闪蒸塔使流程无需设置二氧化碳气液分离器和再生塔回流泵，大大削减设备数量，极大的简化流程。

4、cn207793187u公开一种应用于浮式液化天然气设施的胺液再生系统，所述系统包括胺液吸收塔，胺液吸收塔的顶部出口与处理气换热器的热流入口连接，处理气换热器的热流出口与处理气缓冲罐的入口连接，处理气缓冲罐的底部液体出口与胺液吸收塔的底部出口汇合后连接至余热利用换热器的冷流入口，余热利用换热器的冷流出口与胺液闪蒸塔的入口连接，贫富胺液换热器的冷流出口与胺液再生塔的入口连接，胺液再生塔的顶部出口与余热利用换热器的热流入口连接，余热利用换热器的热流出口与再生塔顶冷凝器的热流入口连接，再生塔顶冷凝器的热流出口与再生塔回流罐的入口连接，再生塔回流罐的底部液体出口通过回流泵与胺液再生塔的入口连接。

5、然而，以上现有技术对胺液再生部分的设备与能量利用上仍然存在不足之处，有必要进行优化。

技术实现思路

1、本实用新型提出了一种胺液再生一体化装置，将汽提塔、塔顶冷凝器、回流罐等多个设备集于一体，替代胺吸收工艺中的典型胺液再生系统，克服现有技术中存在的缺陷，架构简单可靠、无动设备、能量利用率高。

2、为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

3、一种胺液再生一体化装置，其包括用于输送富胺液(吸收了二氧化碳的胺液)的富胺液输入管道、用于将富胺液中的二氧化碳分离的汽提塔、设置于汽提塔上方并与汽提塔一体式连接的由塔顶冷凝器换热段和塔顶冷凝器分液段组合成的冷凝器；

4、富胺液输入管道上设有富胺液输入支管，富胺液输入管道与贫富液换热器的冷介质进口连接，贫富液换热器的冷介质出口通过热富胺液第一输送管道与汽提塔(例如汽提塔中部富胺液第一进口)连接，富胺液输入支管与塔顶冷凝器的换热段壳程进口连接，汽提塔的贫胺液(脱出二氧化碳后的胺液)输出管道与贫富液换热器的热介质进口连接，贫富液换热器的热介质出口为本装置的贫胺液输出口，汽提塔的塔顶热气输出管道与塔顶冷凝器的换热段管程进口(气体进口)连接，塔顶冷凝器的壳程出口通过热富胺液第二输送管道连接汽提塔(例如汽提塔的富胺液第二进口)，塔顶冷凝器的底部液体出口经回流管与汽提塔的回流液进口连接，塔顶冷凝器的气体出口与用于将二氧化碳排除的二氧化碳输出管道连接。汽提塔中部富胺液第一进口和汽提塔的富胺液第二进口可以为同一进口或不同进口。

5、进一步地，塔顶冷凝器为立式的管壳式换热器，其包括封闭的筒状外壳、位于筒状外壳上端的上封头、位于筒状外壳内的上下固定管板和连接于上下固定管板之间的换热管束，筒状外壳自上而下分为换热段和分液段，自冷凝器顶至下固定管板之间的区域为塔顶冷凝器换热段，其余(下固定管板以下区域)则为用于提供气液分离空间的塔顶冷凝器分液段，上固定管板位于筒状外壳内上部，下固定管板位于换热段和分液段之间的分界处，塔顶冷凝器分液段的底部开口经回流管与汽提塔的回流液进口连接。优选，换热管束为亲水纳米级陶瓷膜管，管束构成冷凝器的管程，固定管板与管束之间的空间构成冷凝器的壳程，冷凝器换热段筒体底部设有壳程进口，换热段上部设有壳程出口和管程进口。换热段管程出口与分液段连接，分液段上部设有气体出口，底部设有液体出口。塔顶热气在冷凝器换热管内冷却，亲水纳米级陶瓷膜特有的毛细孔使其具有更高的换热面积，同时具有更高的导热系数，并且换热过程中气-膜侧冷凝水可实现从气相到液相的传质，从而降低陶瓷膜气侧表面冷凝水的厚度，从而减小气相冷凝热阻；同时水通过陶瓷膜的传质也会实现热量由气相通过对流传热向液相的传递，有助于回收热量，相较于传统的胺液再生流程能耗降低约10％。

6、进一步地，回流管包括直管部分和连接于直管部分之间的u型管部分，u型管部分用于提供液封，防止气体进入汽提塔。

7、进一步地，塔顶冷凝器与汽提塔之间连接有用于固定塔顶冷凝器的连接筒。

8、进一步地，汽提塔设有与再沸器连接的进出口，其中出口通过再沸器胺液输入管道与再沸器的胺液入口连接，进口通过再沸器胺液输出管道与再沸器胺液出口连接。与再沸器连接的进出管道介质并非塔釜液，其位于汽提塔升气帽所处高度。汽提塔内下部或中下部(例如汽提塔内1/3高度～低于1/2高度处)设有升气帽，升气帽拦蓄汽提塔中下降的液相并送入再沸器，经再沸器加热后的气液混合物从升气帽下方进入汽提塔，同时不阻碍塔底蒸汽上升，其中的液体下降成为塔釜液，气体上升通过升气帽，塔釜液即为贫胺液。

9、进一步地，再沸器的热媒进口与导热油供油管道连接，塔底再沸器的热媒出口与导热油回油管道连接，再沸器通过导热油供热。

10、进一步地，导热油回油管道上设有用于调节导热油流量的调节阀。

11、进一步地，汽提塔设有用于监测塔内温度的温度控制器，温度控制器与调节阀构成温度控制回路，利用调节阀控制通过再沸器的导热油流量，从而稳定塔内温度。

12、进一步地，贫富液换热器的冷介质进口与富胺液输入管道连接，贫富液换热器的热介质进口与汽提塔的贫胺液输出管道连接。

13、进一步地，塔顶热气输出管道连接于汽提塔的中上部或顶端。

14、进一步地，塔顶冷凝器的回流管连接于塔顶冷凝器底端。

15、进一步地，汽提塔直径例如可以为150-650m，优选为300-500mm，更优选约为430mm，高度例如可以为1000-5000mm，优选为2000-4000mm，更优选约为3500mm。

16、本实用新型的胺液再生一体化装置的操作过程如下：

17、吸收完二氧化碳的富胺液(例如，温度约40℃～50℃，流量约为2m3/h)，经富胺液输入管道分为两路(优选，进入贫富液换热器的富胺液占约80％，进入富胺液输入支管的富胺液占约20％)，一路经贫富液换热器进入(经贫富液换热器后温度升高至约90℃)汽提塔，另一路进入塔顶冷凝器换热段壳程，升温至约80℃，然后从塔顶冷凝器换热段壳程出口流出后，经热富胺液第二输送管道进入汽提塔(中部入口)。

18、富胺液经位于汽提塔升气帽所处高度的再沸器胺液输入管道流经再沸器，在再沸器加热至约120℃后，经再沸器胺液输出管道返回汽提塔，二氧化碳从富胺液逸出，贫胺液(逸出co2的胺液；例如流量为约2m3/h)，(贫胺液包括约45％的醇胺、活化剂、水以及0.2％的二氧化碳)从塔底流出经贫胺液输出管道进入贫富液换热器，经贫富液换热器回收热量(贫胺液从120℃降低到70℃)后输出装置。

19、蒸汽从汽提塔下部上升，与上部下降的富胺液进行传质传热，汽提出胺液的二氧化碳，从汽提塔顶排出(例如温度约110℃)，然后经塔顶热气输出管道进入塔顶冷凝器的管程，经冷却后的一部分冷凝水经陶瓷膜换热器膜孔(透过塔顶冷凝器的陶瓷膜换热管膜孔)随流经壳程的富胺液(富胺液输入支管内的富胺液)进入汽提塔，其余部分(随富胺液进入的部分与回流部分的比例为约8：1)冷凝水(冷凝至温度约90℃)至腔体下部经u型回流管回流至汽提塔，二氧化碳从塔顶冷凝器分液段气体出口经二氧化碳输出管道排出；

20、经汽提塔升气帽拦蓄的液体(温度约为119℃)经再沸器胺液输入管道输送至塔底再沸器，经塔底再沸器加热至约120℃，经再沸器胺液输出管道返回至汽提塔。

21、本实用新型的胺液再生一体化装置，具有以下优势：

22、1)进入装置的一部分(约20％)富胺液通过塔顶冷凝器与二氧化碳热气进行热交换，替代常规工艺需要引入冷却水对热气进行冷却的同时，对再沸器提供的部分热量进行了回收，能量利用率的提高令装置能耗降低10％～20％；

23、2)塔顶冷凝器的换热管使用亲水纳米级陶瓷膜管替代传统钢管，具有更佳的换热性能，有助于降低塔顶冷凝器体积，降低集成塔设备的高度，从而节省约30％的设备投资费用，提高换热效率以及设备耐腐蚀性；

24、3)塔顶冷凝器与汽提塔一体连接，减少设备占地面积；

25、4)整个装置简单、运行稳定，生产过程高效、安全，大幅度降低耗能及运营成本。