一种用于强化脱硫脱碳相变吸收剂相分离的方法技术

本发明专利技术公开了一种用于强化脱硫脱碳相变吸收剂相分离的方法，属于气体净化技术。相变吸收剂的相分离过程包括以下过程：来自吸收塔的富液先经过驻波声场处理器，将超声的位移效应、空化效应和共振效应作用于富液，强化富液中有机相和载体相的分离过程。共振效应可以让目标相分离物质的自振频率与超声频率一致时，产生共振，使超声能量得到充分利用，从而进一步加剧它的运动、碰撞、合并生成直径较大的目标相分离物质，再经重力作用沉降从而实现有机相和载体相的相分离，之后载体相再经泵抽至再生塔顶部，流向底部，然后，在再生塔下部进入煮沸器，在煮沸器中进行再生后返回吸收塔。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于强化脱硫脱碳相变吸收剂相分离的方法，属于材料化学、气体分离或净化等领域。该方法将在化学工程、材料修饰、废水处理、石油开采、气体净化或分离等化工领域展现出良好的应用前景。
技术介绍
化学吸收法用于气体脱硫脱碳技术是目前最成熟的方法之一，但面临的一个普遍问题就是能耗较高。针对此问题，目前主要从新吸收剂开发和工艺改进或新工艺研究两方面来开展。对新的吸收剂的研究思路主要为开发新型的化学吸收剂。近年来一些研究者转换思维方式，开始研究相变吸收剂用于脱硫脱碳过程，以此来解决再生能耗较高的问题。据文献报道，与传统的化学吸收法相比，相同的处理效果下，该工艺可以减少进入解吸塔的液量，从而降低再生能耗。但是，相变吸收剂用于脱硫脱碳，普遍存在有机相和载体相的分离过程比较缓慢，会影响后续载体相的再生过程以及影响再生后贫液的吸收性能等问题。若采用常规的方法（如添加化学破乳剂）又会给相变吸收剂带来腐蚀、降解、杂质不易处理等一系列问题，影响溶液整体脱硫脱碳效果。而超声波用于相分离可以认为是一种很有发展前景的方法。超声波的位移效应能使目标相分离物质不断向波腹或波节移动、碰撞、凝聚；“空化效应”产生的强大的冲击力及高速微射流可以减小目标相分离物质在碰撞凝聚和沉降过程中的摩擦阻力，同时产生的热效应可以起到降粘的效果；共振效应可以让目标相分离物质的自振频率与超声频率一致时，产生共振，使超声能量得到充分利用，从而进一步加剧它的运动、碰撞、合并生成直径较大的目标相分离物质，再经重力作用沉降从而实现相分离。目前，该技术主要是用于水处理的杀菌以及原油的破乳等领域，未提及相变吸收剂用于脱硫脱碳后的相分离方面的应用，特别是针对超声用于相分离过程中的处理工艺参数的优化研究。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对目前脱硫脱碳过程中普遍存在吸收剂发生相分离的过程比较缓慢，会影响后续的再生过程以及影响再生后贫液的吸收性能等问题，而提出的一种用于强化脱硫脱碳相变吸收剂相分离的方法。本专利技术的主要技术方案：来自吸收塔的富液（相变吸收剂）先经过驻波声场处理器，将超声的位移效应、空化效应和共振效应作用于富液，强化富液中有机相和载体相的分离过程，之后载体相再经泵抽至再生塔顶部，流向底部，然后，在再生塔下部进入煮沸器，在煮沸器中进行再生后返回吸收塔。一般地，驻波声场处理器包括超声发生器、超声换能器和相分离槽三部分，超声发生器为槽式超声处理器，超声换能器为压电陶瓷超声波换能器或磁致伸缩超声波换能器，其中，超声换能器安装在相分离槽的一端或两端，通过超声换能器将电能转化成机械能，所形成的机械能通过超声发生器形成不同频率的声波。本专利技术的关键技术是需再生的载体相在超声的位移效应、空化效应和共振效应下，使分散在有机相中载体相小颗粒在驻波场的作用下迅速凝聚长大并沉降，实现与有机相的加速分离过程。其中，相分离槽中的驻波超声场频率为20kHz~200kHz的任一频率超声，超声连续处理过程采用超声声强为0.01W·cm-2~10W·m-2，超声作用时间为1~60min，对于不同的相变吸收剂，声强和声频按吸收剂的种类性质而变化。优选频率为50kHz～100kHz，采用超声声强0.1W·m-2~1.0W·m-2。有益效果（1）富液中有机相和载体相得以良好的分离，再生后的载体相再用于吸收过程，可取得良好的吸收效果。（2）与常规重力沉降分离相比，此法所需的沉降时间会大幅度降低，提高相变吸收剂的吸收和再生性能。附图说明图1实施例中驻波声场处理器的俯视剖面图。图中：1-超声发生器；2-超声换能器；3-超声换能器（产生不同频率的超声场）；4-相分离槽。具体实施方式下面通过实例和附图进一步说明本专利技术的特点，但本专利的保护范围并不受实施例的限制。以下实施例采用如附图1所示的驻波声场处理器。实施例1对烟气含量中CO2(体积比)为12.5%，其余都是空气的气源条件下进行试验。在气体流量为200mL/min，吸收温度为40℃，相变吸收剂的胺浓度（质量比）为20%，相分离器中驻波声场频率为28kHz，超声声强为0.3W/cm2，实验结果表明，利用本技术，超声辐照时间为2min，吸收剂中有机相和载体相实现完全的分离，效果显著提高。实施例2对烟气含量中SO2(体积比)为1.8%，其余都是空气的气源条件下进行试验。在气体流量为100mL/min，吸收温度为20℃，相变吸收剂的胺浓度（质量比）为20%，相分离器中驻波声场频率为50kHz，超声声强为0.8W/cm2，实验结果表明，利用本技术，超声辐照时间为5min，吸收剂中有机相和载体相实现完全的分离，效果显著提高。实施例3考虑到吸收温度与超声的协同作用，提高吸收温度进行了试验。对烟气含量中CO2(体积比)为12.5%，其余都是空气的气源条件下进行试验。在气体流量为200mL/min，吸收温度为50℃，相变吸收剂的胺浓度（质量比）为20%，相分离器中驻波声场频率为28kHz，超声声强为0.3W/cm2，实验结果表明，利用本技术，超声辐照时间为2min，吸收剂中有机相和载体相实现完全的分离，效果较相同条件下吸收温度为40℃的工况下，效果有所提高。实施例4从原理上分析，空化效应的强度和超声频率有关，因此，研究超声频率对相变吸收剂实现相分离很有必要。选用超声频率为20kHz进行试验，反应条件为：对烟气含量中SO2(体积比)为1.8%，其余都是空气的气源条件下进行试验。在气体流量为100mL/min，吸收温度为20℃，相变吸收剂的胺浓度（质量比）为20%，相分离器中驻波声场声强为0.8W/cm2，实验结果表明，超声辐照时间仅需3min，低频超声对吸收剂的相分离效果要优于高频超声，可能是因为频率越高，产生的空化气泡越小，空化强度就越弱。实施例5空化效应的强度除了和超声频率有关外，和超声声强也紧密相关。基于这点考虑，通过研究不同超声声强与相分离时间的关系来进行验证。试验选取对烟气含量中SO2(体积比)为1.8%，其余都是空气的气源条件下进行试验。在气体流量为100mL/min，吸收温度为20℃，相变吸收剂的胺浓度（质量比）为20%，相分离器中驻波声场声强为2.5W/cm2，超声辐照时间为8min，再生效果下降明显。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于强化脱硫脱碳相变吸收剂相分离的方法，其特征在于：来自吸收塔的富液(相变吸收剂)先经过驻波声场处理器，将超声的位移效应、空化效应和共振效应作用于富液，强化富液中有机相和载体相的分离过程，之后载体相再经泵抽至再生塔顶部，流向底部，然后，在再生塔下部进入煮沸器，在煮沸器中进行再生后返回吸收塔。

【技术特征摘要】
1.一种用于强化脱硫脱碳相变吸收剂相分离的方法，其特征在于：来自吸收塔的富液(相变吸收剂)先经过驻波声场处理器，将超声的位移效应、空化效应和共振效应作用于富液，强化富液中有机相和载体相的分离过程，之后载体相再经泵抽至再生塔顶部，流向底部，然后，在再生塔下部进入煮沸器，在煮沸器中进行再生后返回吸收塔。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的驻波声场处理器包括超声发生器、超声换能器和相分离槽。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述超声发生器为槽式处理器。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述超声换能器为压电陶瓷超声波换能器或磁致伸缩超声波换能器。5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的超声换能器安装在相分离槽的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛松柏，陈曦，江洋洋，汪东，黄钟斌，黄汉根，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，南化集团研究院，
类型：发明
国别省市：江苏;32