本實(shí)用新型屬于環(huán)境工程保護(hù)和氣體提純處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種雙塔式MEDA處理填埋氣系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
溶劑吸收法捕集CO2和H2S是目前應(yīng)用最為廣泛的方法，以甲基二乙醇胺（MDEA）為吸收液，在MDEA 中添加活化劑哌嗪可以有效提高其吸收能力。MEDA相比其他的吸收液再生容易、能耗低，MEDA蒸汽壓底，吸收酸性氣體溶劑損失少，溶劑對CO2和H2S負(fù)載量大，凈化度高，是一種化學(xué)法凈化的高效低能耗的酸性氣體脫除劑。但是對于單一的吸收CO2或H2S，MDEA的去除效率會很高，尤其對CO2會達(dá)到95%以上。
那么問題就在MDEA與H2S、CO2的反應(yīng)差異存在差異，造成MDEA溶液吸收H2S和CO2的速率不同，從而使得MDEA能夠在含有H2S和CO2的體系中選擇性吸收H2S。因此，努力改善加快CO2的速率是使得MDEA溶液同時(shí)吸收CO2和H2S是關(guān)鍵。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本實(shí)用新型就是針對上述問題，提供一種可以有效處理填埋氣體中的CO2和H2S等其中的危害氣體的雙塔式MEDA處理填埋氣系統(tǒng)。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案，本實(shí)用新型包括原料氣箱、原料氣增壓泵、吸收塔、套管式微反應(yīng)器、活化劑哌嗪入口、氣液分離器、液力透平、循環(huán)泵、閃蒸器、貧富液換熱器、半貧液換熱器、再生塔、再沸器、冷卻水箱、熱泵、分離器、酸水回流泵、酸氣回收箱、半貧液后冷器、貧液后冷器、MDEA循環(huán)泵、洗滌槽回流泵、水洗滌槽、處理氣收集箱，其結(jié)構(gòu)要點(diǎn)套管式微反應(yīng)器設(shè)置在吸收塔內(nèi)一側(cè)的腔體內(nèi)，活化劑哌嗪入口與套管式微反應(yīng)器外側(cè)腔體連通設(shè)置在腔體下部，套管式微反應(yīng)器下端進(jìn)口通過原料氣增壓泵與原料氣箱相連。
套管式微反應(yīng)器上端出口上方的腔體上端設(shè)置有豎向出口，豎向出口與吸收塔內(nèi)上端的氣液分離器入口相連，氣液分離器上端氣體出口與水洗滌槽相連，水洗滌槽的氣體出口與處理氣收集箱相連，水洗滌槽的液體出口通過洗滌槽回流泵與豎向再生塔的中部進(jìn)口相連；氣液分離器遠(yuǎn)離腔體側(cè)下端設(shè)置有向下的液體出口，液體出口與腔體外吸收塔內(nèi)空間連通，吸收塔下端設(shè)置有與腔體外吸收塔內(nèi)空間連通的橫向富液出口，富液出口與液力透平的進(jìn)口相連，液力透平的出口通過閃蒸器分別與貧富液換熱器、半貧液換熱器的第一換熱通道入口相連，貧富液換熱器、半貧液換熱器的第一換熱通道出口與再沸器的富液進(jìn)口相連。
液力透平的驅(qū)動輸出端與循環(huán)泵的驅(qū)動輸入端相連，循環(huán)泵的出口同與套管式微反應(yīng)器外側(cè)腔體連通設(shè)置在腔體下部的半貧液進(jìn)口相連，循環(huán)泵的進(jìn)口通過半貧液后冷器與半貧液換熱器的第二換熱通道出口相連，半貧液換熱器的第二換熱通道入口與再生塔中部半貧液出口相連。
貧富液換熱器的第二換熱通道入口與再生塔下端貧液出口相連，貧富液換熱器的第二換熱通道出口依次通過貧液后冷器、MDEA循環(huán)泵同與套管式微反應(yīng)器外側(cè)腔體連通設(shè)置在腔體上部的貧液進(jìn)口相連。
再沸器的氣體出口與再生塔下部的氣體入口相連，再沸器的半貧液出口與再生塔下部的液體入口相連；再生塔下端的半貧液出口分別與再沸器的半貧液入口、熱泵半貧液加熱口相連。
再沸器的冷凝水出口與冷卻水箱的冷凝水入口相連，冷卻水箱的冷凝水出口與熱泵的換熱液體進(jìn)口相連，熱泵的換熱液體出口與冷卻水箱的換熱后冷凝水入口相連；熱泵的換熱氣體入口與再生塔上端的熱的酸水氣出口相連，熱泵的換熱后出口與分離器的入口相連，分離器的酸氣出口與酸氣回收箱相連，分離器的酸水出口通過酸水回流泵與再生塔上端的酸水回流口相連。
作為一種優(yōu)選方案，本實(shí)用新型所述半貧液后冷器與半貧液換熱器的第二換熱通道出口之間設(shè)置有閥門。
作為另一種優(yōu)選方案，本實(shí)用新型所述貧富液換熱器的第二換熱通道入口與再生塔下端貧液出口之間設(shè)置有閥門。
其次，本實(shí)用新型所述MDEA循環(huán)泵與貧液進(jìn)口之間設(shè)置有閥門。
另外，本實(shí)用新型所述閃蒸器頂端閃蒸氣出口與再生塔或酸氣回收箱相連。
本實(shí)用新型有益效果。
本實(shí)用新型添加了液力透平裝置可以利用富液的液體壓力轉(zhuǎn)化為循環(huán)泵的機(jī)械能。添加了熱泵回收再生塔酸水的熱能提供再沸器加熱裝置。添加了套管式微反應(yīng)器協(xié)調(diào)CO2和H2S的吸收，使得吸收效率的最大化。最大的特點(diǎn)可以利用半貧液回流進(jìn)吸收塔，減少再沸器部分重新加熱。最后添加了吸收塔濕氣的水槽洗滌進(jìn)一步吸收可以溶于水的有害氣體。該流程裝置可以做到幾乎沒有污染，能源最大化的重新利用，且可以同時(shí)做到CO2和H2S最大化協(xié)調(diào)吸收等優(yōu)點(diǎn)。
一般認(rèn)為MEDA去除CO2的效率高達(dá)95%以上，如果同時(shí)處理H2S,則去除H2S的效率會很低。這是因?yàn)榉磻?yīng)時(shí)的速率的不一樣，MEDA與CO2反應(yīng)時(shí)偏慢而與H2S則偏快。所以采用一種套管式微反應(yīng)器和活化劑哌嗪則可以加快MEDA與CO2反應(yīng)讓其與H2S的反應(yīng)達(dá)到同步。在能源回收方面采用液力透平和熱泵回收液體的壓力給循環(huán)泵供給機(jī)械能和熱泵回收酸水的熱能供給再沸的半貧液。以及又增設(shè)了貧富/半貧富液換熱器可以與MDEA富液進(jìn)行換熱回收熱能。設(shè)置兩個(gè)后制冷器分別為半貧/貧液后冷器。迅速的降低貧/半貧液換熱后的余溫，保證了達(dá)到吸收塔內(nèi)部反應(yīng)的條件。防止再生塔內(nèi)部的溫度對MDEA轉(zhuǎn)貧的影響。采用再沸器，再生塔底部的半貧液進(jìn)入再沸器，再沸后的半貧液和再沸器上部蒸汽又重回到再生塔。再沸器所產(chǎn)生的凝結(jié)水可直接輸送到冷卻水箱，這樣可以充分利用和節(jié)約水資源。
一般認(rèn)為凝結(jié)水是比較干凈和清潔的。在再生塔的上部出來酸水氣經(jīng)過熱泵后用分離器進(jìn)行氣液分離，酸水通過酸水回流泵回收進(jìn)入再生塔，酸氣用酸氣回收箱進(jìn)行回收。在吸收塔出來的凈化氣經(jīng)過水洗滌槽，H2S溶于水和CO2微溶于水可以把未及時(shí)吸收的有害氣體重新得到水洗，水洗后可直接接再生塔進(jìn)行進(jìn)一步的處理。在此工藝中大部分采用泵輸送進(jìn)行一步步氣體凈化處理。
本實(shí)用新型中加入一個(gè)套管式微反應(yīng)器和添加活化劑哌嗪加快MDEA與CO2的反應(yīng)，這樣可以滿足MDEA與H2S與CO2的協(xié)調(diào)吸收。還有傳統(tǒng)的雙塔式處理填埋氣是不經(jīng)濟(jì)的，例如從吸收塔出來的富液是經(jīng)過加壓的，為了不浪費(fèi)能源考慮到回收液體壓力因此添加進(jìn)液力透平裝置回收可以給循環(huán)泵供能用來半貧液的循環(huán)進(jìn)入吸收塔。此工藝中加入半貧液與貧液兩條冷卻線進(jìn)入吸收塔，減少半貧液經(jīng)再沸器重新再沸過程節(jié)約能源。
在回收酸氣的熱能時(shí)采用熱泵把冷卻水和酸氣的熱能換熱再把換熱后的熱能接再沸器供給半貧液的再沸。酸氣的凝結(jié)水經(jīng)過熱泵后經(jīng)過分離器酸氣排出收集，酸水回流進(jìn)再生塔。為了吸收塔不能高效的吸收CO2和H2S，讓濕的凈化氣體經(jīng)過水洗滌槽進(jìn)行洗滌，洗滌后洗滌液再回到再生塔讓CO2和H2S析出。整個(gè)裝置工藝以加快吸收塔吸收CO2和高效利用液壓熱能為主，可以大大降低凈化工藝的成本。關(guān)鍵整工藝不會產(chǎn)生二次污染，保護(hù)了環(huán)境，去除CO2和H2S的效率等優(yōu)點(diǎn)。
附圖說明
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明。本實(shí)用新型保護(hù)范圍不僅局限于以下內(nèi)容的表述。
圖1是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中，1為原料氣箱、2為原料氣增壓泵、3為吸收塔、4為套管式微反應(yīng)器、5為活化劑哌嗪入口、6為氣液分離器、7為液力透平、8為循環(huán)泵、9為閃蒸器、10為貧富液換熱器、11為半貧液換熱器、12為再生塔、13為再沸器、14為冷卻水箱、15為熱泵、16為分離器、17為酸水回流泵、18為酸氣回收箱、19為半貧液后冷氣、20為貧液后冷器、21為MDEA循環(huán)泵、22為洗滌槽回流泵、23為水洗滌槽、24為處理氣收集箱。
具體實(shí)施方式
如圖所示，本實(shí)用新型包括原料氣箱（1）、原料氣增壓泵（2）、吸收塔（3）、套管式微反應(yīng)器（4）、活化劑哌嗪入口（5）、氣液分離器（6）、液力透平（7）、循環(huán)泵（8）、閃蒸器（9）、貧富液換熱器（10）、半貧液換熱器（11）、再生塔（12）、再沸器（13）、冷卻水箱（14）、熱泵（15）、分離器（16）、酸水回流泵（17）、酸氣回收箱（18）、半貧液后冷器（19）、貧液后冷器（20）、MDEA循環(huán)泵（21）、洗滌槽回流泵（22）、水洗滌槽（23）、處理氣收集箱（24），套管式微反應(yīng)器（4）設(shè)置在吸收塔（3）內(nèi)一側(cè)的腔體內(nèi)，活化劑哌嗪入口（5）與套管式微反應(yīng)器（4）外側(cè)腔體連通設(shè)置在腔體下部，套管式微反應(yīng)器（4）下端進(jìn)口通過原料氣增壓泵（2）與原料氣箱（1）相連。
套管式微反應(yīng)器（4）上端出口上方的腔體上端設(shè)置有豎向出口，豎向出口與吸收塔（3）內(nèi)上端的氣液分離器（6）入口相連，氣液分離器（6）上端氣體出口與水洗滌槽（23）相連，水洗滌槽（23）的氣體出口與處理氣收集箱（24）相連，水洗滌槽（23）的液體出口通過洗滌槽回流泵（22）與豎向再生塔（12）的中部進(jìn)口相連；氣液分離器（6）遠(yuǎn)離腔體側(cè)下端設(shè)置有向下的液體出口，液體出口與腔體外吸收塔（3）內(nèi)空間連通，吸收塔（3）下端設(shè)置有與腔體外吸收塔（3）內(nèi)空間連通的橫向富液出口，富液出口與液力透平（7）的進(jìn)口相連，液力透平（7）的出口通過閃蒸器（9）分別與貧富液換熱器（10）、半貧液換熱器（11）的第一換熱通道入口相連，貧富液換熱器（10）、半貧液換熱器（11）的第一換熱通道出口與再沸器（13）的富液進(jìn)口相連。
液力透平（7）的驅(qū)動輸出端與循環(huán)泵（8）的驅(qū)動輸入端相連，循環(huán)泵（8）的出口同與套管式微反應(yīng)器（4）外側(cè)腔體連通設(shè)置在腔體下部的半貧液進(jìn)口相連，循環(huán)泵（8）的進(jìn)口通過半貧液后冷器（19）與半貧液換熱器（11）的第二換熱通道出口相連，半貧液換熱器（11）的第二換熱通道入口與再生塔（12）中部半貧液出口相連。
貧富液換熱器（10）的第二換熱通道入口與再生塔（12）下端貧液出口相連，貧富液換熱器（10）的第二換熱通道出口依次通過貧液后冷器（20）、MDEA循環(huán)泵（21）同與套管式微反應(yīng)器（4）外側(cè)腔體連通設(shè)置在腔體上部的貧液進(jìn)口相連。
再沸器（13）的氣體出口與再生塔（12）下部的氣體入口相連，再沸器（13）的半貧液出口與再生塔（12）下部的液體入口相連；再生塔（12）下端的半貧液出口分別與再沸器（13）的半貧液入口、熱泵（15）半貧液加熱口相連。
再沸器（13）的冷凝水出口與冷卻水箱（14）的冷凝水入口相連，冷卻水箱（14）的冷凝水出口與熱泵（15）的換熱液體進(jìn)口相連，熱泵（15）的換熱液體出口與冷卻水箱（14）的換熱后冷凝水入口相連；熱泵（15）的換熱氣體入口與再生塔（12）上端的熱的酸水氣出口相連，熱泵（15）的換熱后出口與分離器（16）的入口相連，分離器（16）的酸氣出口與酸氣回收箱（18）相連，分離器（16）的酸水出口通過酸水回流泵（17）與再生塔（12）上端的酸水回流口相連。
其中原料氣箱（1）、酸氣回收箱（18）、處理氣收集箱（24）屬于收集系統(tǒng)。原料氣增壓泵（2）、循環(huán)泵（8）、酸水回流泵（17）、MDEA循環(huán)泵（21）、洗滌槽回流泵（22）屬于氣液輸送系統(tǒng)。套管式微反應(yīng)器（4）、活化劑哌嗪入口（5）屬于促進(jìn)反應(yīng)加快吸收系統(tǒng)。氣液分離器（6）、分離器（16）屬于氣液分離系統(tǒng)。液力透平（7）、貧富液換熱器（10）、半貧液換熱器（11）、熱泵（15）屬于液體壓力和氣體熱能回收系統(tǒng)。閃蒸器（9）、再沸器（13）屬于降壓與再沸輔助系統(tǒng)。
所述半貧液后冷器（19）與半貧液換熱器（11）的第二換熱通道出口之間設(shè)置有閥門。
所述貧富液換熱器（10）的第二換熱通道入口與再生塔（12）下端貧液出口之間設(shè)置有閥門。
所述MDEA循環(huán)泵（21）與貧液進(jìn)口之間設(shè)置有閥門。
所述閃蒸器（9）頂端閃蒸氣出口與再生塔（12）或酸氣回收箱（18）相連。
根據(jù)實(shí)際的填埋場運(yùn)行狀況建造滿足規(guī)模的本工藝裝置。在拼裝時(shí)，可先做主要部分吸收塔（3）和再生塔（12）。在做吸收塔（3）時(shí)在其內(nèi)部布置微型套管式反應(yīng)器（4）和氣液分離器（6）。接著根據(jù)工藝圖紙布置液力透平（7）、閃蒸器（9）、貧富液換熱器（10）、半貧液換熱器（11）、再沸器（13）、貧液后冷氣（20）、分離器（16）等主要部分。然后再安裝一些循環(huán)泵和熱泵。最后布置水洗滌槽（23）和氣體裝載裝置。
所述再生塔可采用盛寶的sbhb型再生塔。
所述熱泵可采用科萊泰克的CWW型熱泵。
下面結(jié)合附圖說明本實(shí)用新型的工作過程。
液力透平（7）上方引線供給循環(huán)泵（8）能量由富液壓力轉(zhuǎn)換而來。閃蒸器（9）頂端出口線是閃蒸富液后，富液壓力減小后所得的閃蒸氣從富液中解析所得，閃蒸氣體可以直接接入再生塔（12），也可以直接接入酸氣回收箱（18）。經(jīng)過換熱器（10）、（11）后的富液直接從再沸器（13）下部進(jìn)入，換熱器（10）、（11）上方出口為半貧液，貧液換熱出口。再沸器（13）左側(cè)有兩條進(jìn)口進(jìn)入再生塔（12），上進(jìn)口線為一些在再沸器（13）升溫后析出的氣體，下進(jìn)口線為半貧液加熱回流進(jìn)再生塔（12）。再沸器13右上進(jìn)口為低壓蒸汽用于再沸器（13）的工作，從再沸器（13）連入冷卻水箱（14）為冷凝水，再沸器工作所得的產(chǎn)物。冷卻水箱（14）左側(cè)為冷凝水在熱泵（15）中與熱的酸氣換熱再經(jīng)過熱泵（15）吸收冷凝水中大部分熱凝后回流進(jìn)冷卻水箱后（14）自然冷卻。熱泵（15）左下引線與要再沸的半貧液相連為熱泵15吸收熱能后給半貧液溫度加熱再進(jìn)入再沸器（13）。熱泵（15）左側(cè)為酸氣進(jìn)口，上方為換熱后出口。吸收塔（3）右側(cè)上方進(jìn)口為貧液進(jìn)口，右側(cè)下方為半貧液進(jìn)口。剛從吸收塔（3）出來的氣體經(jīng)過水洗滌槽（23）洗滌后進(jìn)入處理氣收集箱（24）重新收集。水洗滌槽（23）中溶解剩余部分有害氣體后，經(jīng)過泵抽取回再生塔（12）處理。
可以理解的是，以上關(guān)于本實(shí)用新型的具體描述，僅用于說明本實(shí)用新型而并非受限于本實(shí)用新型實(shí)施例所描述的技術(shù)方案，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，仍然可以對本實(shí)用新型進(jìn)行修改或等同替換，以達(dá)到相同的技術(shù)效果；只要滿足使用需要，都在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。