业制氢和天然气脱硫等气体净化装置中。在国内以煤、渣油为原料建成的大型合成氨装置中也大多采用这一技术。
低温甲醇洗工艺是典型的物理吸收法,利用甲醇在低温下对酸性气体溶解度极大的特性,以冷甲醇为吸收溶剂,脱除酸性气体。由于甲醇的蒸汽压较高,所以低温甲醇洗工艺在低温(-35-55℃)下操作。在低温下,C02与H2S的溶解度随温度下降而显著地上升。在-30℃下,H2S在甲醇中的溶解度为CO2的6.1倍,因此能选择性脱除H2S,因而所需的溶剂量较少,装置的设备也较小。
低温甲醇洗工艺气体净化度高,可将变换气中CO2脱至小于20μL/L,H2S小于0.11μL/L,气体脱硫和脱碳可在同一个塔内,分段、选择性地进行。 2.2.2.2 MDEA
MDEA(N—甲基二胺)为叔胺,在水溶液中会与H+结合而生成R3NH+,从而呈弱碱性,能够从气体中选择性吸收H2S和C02等酸性气体。目前,美国TampaIGCC装置采用MDEA工艺。 MDEA脱硫、脱碳技术特点如下:
(1)MDEA对H2S和CO2的反应速率相差若干个数量级,MDEA对H2S具有良好的选择性,吸收能力很大,动力消耗较小;
(2)经过活化的MDEA水溶液对C02也有较好的吸收效果,兼有物理与化学吸收的特点;
(3)MDEA与酸性气体溶解热最小,吸收和再生过程的温差较小,再生温度较低;
(4)MDEA稳定性好、蒸汽压较低,在使用过程中基本无降解产物生成,溶剂损失小,对碳钢设备基本无腐蚀;
(5)MDEA溶液对有机硫的吸收能力较差,需增加有机硫水解及脱除装置。 2.2.3 硫回收
对酸气脱除工段脱除的大量H2S馏份进行硫磺回收,最佳的方法是采用超级克劳斯硫回收系统,其工艺及设计可立足国内。生产的固体硫磺可送入硫磺切片机制成片状硫磺产品外销。 2.2.4 联合循环
燃气—蒸汽联合循环系统包括燃气轮机、蒸汽轮机、、余热锅炉和辅机。目
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前生产大型燃气轮机的厂商有美国GE公司、德国西门子公司和日本三菱重工。 联合循环有单轴和多轴两种形式,前者主要用于带基本负荷,后者主要用于分期安装的项目。单轴系统占地小,征地费用低,安装工作量少,可靠性和可利用率高,投资省。
2.3 冷冻再生精细胶粉
胶粉的制造技术从总体上可以分为常温粉碎和冷冻粉碎两大类。其中,冷冻粉碎是伴随着低温工艺的问世而逐渐被人们认识、发现并发展的。冷冻粉碎一般采用制冷剂制冷,可以作为制冷剂的物质有液氧、液氢、液氦、液体甲烷、液体二氧化碳、干冰、液氮等。考虑到各种限制因素,一般采用液体二氧化碳、干冰和液氮。
1927年,美国一家公司提出了干冰为制冷剂粉碎橡胶、糊状物和黏性物的方法,其做法是将被粉物料与干冰混合在一起投入球磨机或削磨机进行粉碎。1964年,日本出现了用液体二氧化碳进行粉碎的方法,使用冲击式粉碎机粉碎低压聚乙烯。干冰的升华点为-75℃,因此二氧化碳不论是液态还是干冰,制冷效果都不理想。
由于设备、冷冻介质及技术、工艺组合等的不同,造成胶粉制造中胶粉的质量、产量、生产效率的不同。 2.3.1 液氮粉碎法
液氮粉碎是以液氮为冷却剂,促使橡胶经超低温冷却而变脆后,再进行粉碎,所得粉粒为50-200目(0.074-0.295mm),但由于液氮价格昂贵,生产成本较高。其中,一种方法是废胎经分割切块后进行冷冻粉碎;另一种是直接将整胎冷冻粉碎。液氮利用形式也分为预冷处理粉碎和无预冷处理粉碎。 2.3.1.1 美国UCC粉碎法
美国UCC公司是世界上最早开发冷冻粉碎工艺的生产商之一,1971年完成了废橡胶的冷冻粉碎方法。UCC冷冻粉碎法可生产0.03mm(325目)以下的胶粉,工艺过程基本上分为有预冷处理和无预冷处理两条线。
有预冷处理的整个工艺过程都在冷冻状态下进行。首先在液氮冷冻装置中将废橡胶冷冻到-40℃以下,接着进行冲击破碎,然后用分离装置筛除金属和纤维,在粉碎装置中粉碎废胶块,再进入流体粉碎机,从粗碎机出来的胶粉粒通过低温
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筛分装置,筛出的粗粒返回粗碎机继续粉碎。
无预冷处理粉碎工艺过程中的一部分在常温下进行。首先将去除胎圈的废轮胎送入破碎机中粗碎,经磁选器除去金属后,送入冷却装置或直接送入细碎机实行冷冻粉碎,再经过磁选器和筛分装置,分离出金属和纤维,最后送入旋风分离器。
2.3.1.2 日本关西环境开发株式会社粉碎法
1977年,日本关西环境开发株式会社在大坂的实验工厂成功投产年产7000t胶粉的工业化粉碎装置。其工艺特点是常温粉碎和冷冻粉碎并用,产品胶粉细度均在50目以上(约0.29mm)(100目以上,即0.147mm以下占1/3)。其中,常温粉碎采用日本CTC工艺,采用辊式粉碎机,生产能力为1500kg/h冷冻粉碎采用高速冲击式锤磨机,生产能力为980kg/h。
日本关西环境开发株式会社粉碎法采用了一系列最新技术,和机械化程度很高,对噪音、震动、粉尘和气味采取了充分的防治措施。 2.3.1.3 乌克兰LN2冷冻粉碎技术
乌克兰国家科学院低温物理工程研究所开发的液氮冷冻粉碎废旧轮胎制备胶粉技术的工艺路线分为粉碎和研磨两部分。冷冻粉碎工艺过程均在液氮冷冻下进行,将整条废旧轮胎冷冻后粉碎,并使橡胶与钢丝帘线和纤维帘线分开,粉碎和钢丝、纤维分离是其专利技术;磨碎工艺是将粉碎工序来的胶粒磨碎,所得胶粉细度在40目以上的占60%以上,其中微磨机可在低温下将胶粉磨细成0.05mm(240目)的超细胶粉,属于其专利技术。 2.3.1.4 豪格旋风粉碎机冷冻粉碎法
Hoger公司(属于德国WHG集团)的豪格旋风粉碎机在世界上享有盛誉。HW系列旋风粉碎机的电机通过三角皮带使粉碎机主轴以12000r/min高速旋转,主轴上装有正置圆锥形转子,在转子上装有两种形状不同的合金钢制成的刀具,转子外面包着内衬耐磨护板套的定子,耐磨护板内表面制成齿形并沿轴从上至下分成三段,每段齿形导前3-4mm(防止粗胶粒沿齿槽流下而得不到有效研磨),定子上方设有加料漏斗(胶料是经液氮处理过的),胶料流入定子后,先被前期研磨刀具打向转子和定子的间隙处,当胶粒通过定子和高速旋转的转子及刀具间隙时,被研磨成超细胶粉,最细可达0.063mm(240目)粒径。
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Hoger公司液氮冷冻粉碎的基本工艺过程是将3-5mm的胶粒输送到加料斗中,先用回收的液氮气体将其冷却到-100℃,再送到混合600kPa液氮的螺旋器中使胶粒冷冻到-100℃,然后再投到HW型旋风细碎机中,经研磨的胶粉用气流输送到收集器中,在收集器回收的低温气体返送到预冷装置。
2.4 冷冻结晶海水淡化
按分离过程分类,海水淡化工艺技术方法主要有蒸馏法、膜法(反渗透、电渗析)、结晶法、溶剂萃取法和离子交换法等。
冷冻结晶海水淡化方法自1944年提出以来,由于方法本身的若干特点,引起了人们的重视,并且得到了发展。目前世界上已有不少国家建立了冷冻法海水淡化中、小型试验工厂。
冷冻法工艺主要包括冰晶的形成、洗涤、分离、融化等,工艺流程主要由下列工序组成:用天然或人工的冷冻方法使海水凝结成冰,盐分被排除在冰晶以外,把浓度较高的海水分离出去,将冰晶洗涤、分离、融化得到淡水。
按冰晶形成的途径,冷冻结晶海水淡化方法可分为天然冷冻法和人工冷冻法。人工冷冻法又可分为间接冷冻法和直接冷冻法。间接冷冻法是利用低温冷冻剂与海水进行间接热交换使海水冷冻结冰,由于传热效率不高以及需要很大的传热面积,从而限制了它的应用。直接冷冻法是冷冻剂或冷媒与海水直接接触而使海水结冰。根据冷冻剂的不同,直接冷冻法又可分为冷媒直接接触冷冻法和真空蒸发式直接冷冻法。 2.4.1 冷媒直接接触冷冻法
以不溶于水、沸点接近于海水冰点的正丁烷为冷冻剂,与预冷后的海水混合进入冷冻结晶器中。在压力稍低于大气压的情况下,正丁烷气化吸热,使冷冻室内温度维持在-3℃左右,海水冷冻结冰。之后,正丁烷蒸汽依次通过接触器和LNG蒸发器冷凝器进行液化,LNG从-160℃进入蒸发冷凝器变为-100℃,正丁烷则在过程中循环使用。 丁烷冷冻法方便、可靠,在目前的大、中型海水淡化工厂中应用较普遍。但由于丁烷循环使用,要求系统必须严格密封,否则会因泄漏而使冷冻剂局部积累,带来,使投资费用增加。另外,虽然丁烷与水不互溶,若脱除不完全,淡水就不可避免地含有少量丁烷而受到污染。
由冷冻法原理可知,海水结冰形成海冰时大量的盐分被排除在冰晶之外,海冰的盐度与其形成时海水的盐度和温度等有关(一般规律是海冰的含盐量是海水含盐量的1/5左右),海冰的盐分是海冰形成过程中包裹的海水(即所谓的盐泡)。因此,虽然海冰的含盐量远远低于海水的含盐量,但仍不能满足生产生活的需要,需要进一步进行淡化。
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