專利名稱：混合氣體中重?zé)N的分離裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于氣體分離技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及混合氣體中重?zé)N的分離裝置，該裝 置尤其適用于天然氣中的重?zé)N的分離。
背景技術(shù)：
化學(xué)工業(yè)中，很多工藝氣體都是由多種組分組成的氣體混合物，根據(jù)不同的用途， 往往需要將其中一種或若干種組分分離出來或者將氣流中的多種無用或有害的氣體組分 除去，以改變氣體混合物的組成。目前，由于天然氣屬于一種清潔能源，燃燒過程中對(duì)于環(huán)境污染較少，因此其應(yīng)用 領(lǐng)域和使用范圍越來越廣泛。天然氣的主要組分為甲烷，除此之外，還含有乙烷、丙烷、丁烷 等。不同油氣田所產(chǎn)生的天然氣大不相同，其中甲烷的含量有很大差別。除甲烷外的組分 的存在對(duì)于天然氣的燃燒性能影響很大，尤其是C3+組分((3以上組分)即重?zé)N組分在燃燒 時(shí)會(huì)產(chǎn)生結(jié)焦、積碳等，易堵塞燃燒器噴嘴。對(duì)一些要求潔凈加熱的領(lǐng)域如不銹鋼板，汽車 用鋼板的加熱，積碳將產(chǎn)生污染，嚴(yán)重影響產(chǎn)品的表面質(zhì)量，因此，必須將天然氣中重?zé)N組 分除去。在傳統(tǒng)的操作工藝中，常常采用冷凍法使混合氣體中某些組分冷凝液化，冷凍溫 度一般在-25X以下。在低溫和較高壓力下，使天燃?xì)庵械腃3+組分不同程度冷凝成液體。 但這種冷凝需要采用低溫制冷系統(tǒng)，該系統(tǒng)需要的設(shè)備數(shù)量多，體積龐大且工藝線路復(fù)雜， 需要占用大片地面，投資成本高。應(yīng)用低溫制冷系統(tǒng)分離天然氣中的C3+組分，冷凝溫度大致分為淺冷和深冷兩大 類，淺冷溫度在_25°C -40°C，深冷溫度一般在-90°C -100°C左右。典型的制冷系統(tǒng)應(yīng) 用丙烯制冷系統(tǒng)和乙烯制冷系統(tǒng)，需要大型制冷壓縮機(jī)，各級(jí)冷劑吸入罐、冷卻器、冷凝器、 蒸發(fā)器(被分離氣體冷卻器)、制冷劑貯罐等設(shè)備。此種制冷系統(tǒng)不僅復(fù)雜龐大、其組建及 運(yùn)行成本高，并且此系統(tǒng)操作復(fù)雜需要各種專業(yè)人員操作，且移動(dòng)不便，易造成設(shè)備和能源 的浪費(fèi)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種混合氣體中重?zé)N的分離裝置，主要解決了現(xiàn)有技 術(shù)中對(duì)于混合氣體中重?zé)N的分離應(yīng)用的設(shè)備龐雜，成本高的技術(shù)問題。本實(shí)用新型針對(duì)上述技術(shù)問題的技術(shù)解決方案如下一種混合氣體中重?zé)N的分離裝置，包括第一吸附罐與第二吸附罐，所述第一吸附 罐與第二吸附罐的上、下端口分別與上管系及下管系連通；所述上管系由并聯(lián)的第一閥門 與第二閥門及并聯(lián)的第三閥門與第四閥門并聯(lián)后構(gòu)成，所述第三閥門與第四閥門之間設(shè)有 進(jìn)氣管，所述進(jìn)氣管上設(shè)有前置過濾器；所述下管系由并聯(lián)的第五閥門與第六閥門及并聯(lián) 的第七閥門與第八閥門并聯(lián)后構(gòu)成，所述第七閥門與第八閥門之間設(shè)有排氣管，所述排氣 管上設(shè)有后置過濾器；所述第一閥門與第二閥門之間通過導(dǎo)管與冷卻器的進(jìn)氣口連接；所述冷卻器的出口通過導(dǎo)管與分離器的入口連接；所述分離器的出液口通過導(dǎo)管依次與第九 閥門及貯液罐連接，所述貯液罐的出液口設(shè)有第十閥門；所述分離器的出氣口通過導(dǎo)管與 加壓裝置的進(jìn)氣口連接；所述加壓裝置的出氣口通過導(dǎo)管與加熱器的進(jìn)氣口連接，所述加 熱器的出氣口通過導(dǎo)管與第五閥門和第六閥門之間的導(dǎo)管相連通；其特殊之處在于所述 第一吸附罐與第二吸附罐中分別裝有5A或13X吸附劑。以上所述冷卻器采用風(fēng)冷冷卻或水冷冷卻或低于25 °C的低溫水冷冷卻或冷凍機(jī) 制冷冷卻或節(jié)流膨脹制冷冷卻。以上所述低溫水冷的溫度以15°C較為適宜。以上所述低溫水冷的溫度以7°C最佳。以上所述分離器采用慣性分離，過濾分離或慣性和過濾分離的組合。以上所述分離器為一級(jí)、二級(jí)或多級(jí)分離器。以上所述分離器按照分離精度將一級(jí)、二級(jí)或多級(jí)分離器以任意一種、兩種或多 種組合。以上所述加壓裝置是羅茨風(fēng)機(jī)或壓縮機(jī)。壓縮機(jī)成本較高，通常選用羅茨風(fēng)機(jī)。以上所述加熱器根據(jù)熱源不同可采用電加熱或高溫蒸汽加熱或?qū)嵊图訜峄驈U 熱加熱。以上所述加熱器為一級(jí)、二級(jí)或多級(jí)加熱器。本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)1.重?zé)N的分離效果好。本實(shí)用新型提供的裝有5A或13X吸附劑的吸附罐對(duì)于混合氣體中的重?zé)N吸附能 力強(qiáng)，從而使得混合氣體中的重?zé)N的分離效果好。2.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、便于安裝。本實(shí)用新型提供的混合氣體中重?zé)N的分離裝置整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、無需專業(yè)人員操 作；且該裝置撬裝成整體，占地面積小，便于安裝。3.加熱過程中節(jié)省能耗。由于混合氣體并未深度冷凍，因此加熱時(shí)可節(jié)省能耗。
圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖。附圖標(biāo)記說明如下1-第一吸附罐，2-第二吸附罐，3-上管系，4-下管系，5-第一閥門，6-第二閥門， 7_第三閥門，8-第四閥門，9-第五閥門，10-第六閥門，11-第七閥門，12-第八閥門，13-冷 卻器，14-分離器，15-加壓裝置，16-加熱器，17-第九閥門，18-貯液罐，19-第十閥門， 20-排氣管，21-后置過濾器，22-前置過濾器，23-進(jìn)氣管。
具體實(shí)施方式
參見圖1，本實(shí)用新型提供一種混合氣體中重?zé)N的分離裝置，該裝置主要完成吸附 和再生兩大功能。該分離裝置包括第一吸附罐1與第二吸附罐2，其上、下端口分別與上管 系3及下管系4連通。其中上管系3由并聯(lián)的第一閥門5與第二閥門6及并聯(lián)的第三閥門7與第四閥門8并聯(lián)后構(gòu)成；下管系4由并聯(lián)的第五閥門9與第六閥門10及并聯(lián)的第七閥 門11與第八閥門12并聯(lián)后構(gòu)成。第三閥門7和第四閥門8之間設(shè)有進(jìn)氣管23，以實(shí)現(xiàn)將 經(jīng)與進(jìn)氣管23相連通的前置過濾器22過濾后的混合氣體導(dǎo)入第一吸附罐1或第二吸附罐 2中；第七閥門11與第八閥門12之間設(shè)有排氣管20，以實(shí)現(xiàn)將吸附后的混合氣體經(jīng)與排氣 管20相連通的后置過濾器21過濾后排出。第一閥門5與第二閥門6之間通過導(dǎo)管與冷卻器13的進(jìn)氣口連接，冷卻器13的 出口通過導(dǎo)管與分離器14的入口連接。分離器14的出液口通過導(dǎo)管依次與第九閥門17 及貯液罐18連接，貯液罐18的出液口設(shè)有第十閥門19，以便于將貯存的液體排出；分離器 14的出氣口通過導(dǎo)管與加壓裝置15的進(jìn)氣口連接，加壓裝置15的出氣口通過導(dǎo)管與加熱 器16的進(jìn)氣口連接。加壓裝置15的出氣口通過導(dǎo)管與加熱器16的進(jìn)氣口連接，加熱器16 的出氣口通過導(dǎo)管與第五閥門9與第六閥門10之間的導(dǎo)管相連通。上述第一吸附罐1與第二吸附罐2內(nèi)均填充有5A或13X吸附劑，該吸附劑不僅可 以吸附混合氣體中的重?zé)N組分，還可以吸附C02、H2S等酸性氣體以及水分。上述冷卻器13的冷卻方式通常選用風(fēng)冷冷卻或水冷冷卻，也可以選用低于25V 的低溫水冷冷卻或冷凍機(jī)制冷冷卻或節(jié)流膨脹制冷冷卻，從而使得混合氣體中的重?zé)N在冷 卻器13中充分凝結(jié)。選用低溫水冷冷卻方式時(shí)，選用15°C的低溫水較適宜，最好選用7°C 低溫水冷以實(shí)現(xiàn)重?zé)N更好的凝結(jié)，同時(shí)也為后續(xù)分離器14中的氣液分離做好準(zhǔn)備，使得分 離效果更佳。上述分離器14可根據(jù)要求設(shè)置為一級(jí)、二級(jí)或多級(jí)分離器；其分離方法可采用慣 性分離，過濾分離或慣性和過濾分離的組合；另外，該分離器14也可根據(jù)分離精度進(jìn)行任
思組合。上述加壓裝置15可選用羅茨風(fēng)機(jī)或壓縮機(jī)。由于壓縮機(jī)成本較高，因此在實(shí)際應(yīng) 用中選取羅茨風(fēng)機(jī)較為適宜。上述加熱器16可根據(jù)要求設(shè)置為一級(jí)、二級(jí)或多級(jí)加熱器；其可根據(jù)不同的熱源 采用電加熱、高溫蒸汽加熱、導(dǎo)熱油加熱或廢熱加熱中的任意一種加熱方式，通常情況下選 用電加熱。本實(shí)用新型適用于各種含有重?zé)N的混合氣體的分離，尤其適用于天然氣中重?zé)N的 分離。以下將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型對(duì)于天然氣中重?zé)N分離的工作方式進(jìn)行詳細(xì)的闡述。參見圖1，由進(jìn)氣管輸入的天然氣經(jīng)前置過濾器22過濾后通入進(jìn)氣管23，再經(jīng)由 第三閥門7進(jìn)入填充有5A或13X吸附劑的第一吸附罐1，吸附劑將C02、H2S等酸性氣體、 水分以及重?zé)N吸附后，經(jīng)吸附后的天然氣經(jīng)由第七閥門11進(jìn)入排氣管23后，再經(jīng)后置過濾 器21過濾后通過排氣管20輸出，至此實(shí)現(xiàn)整個(gè)吸附過程。在第一吸附罐1進(jìn)行吸附的同時(shí)，第二吸附罐2中的天然氣通過第二閥門6進(jìn)入 冷卻器13，天然氣中的重?zé)N被冷凝成為液體，混合有液態(tài)重?zé)N的天然氣通過導(dǎo)管導(dǎo)入分離 器14，該分離器14將天然氣中的液體和氣體進(jìn)行很好的分離，并將分離后的液體由分離 器14的出液口經(jīng)第九閥門17輸入至貯液罐18 ；而分離后的氣體則通過導(dǎo)管輸至加壓裝置 15，被加壓裝置15增壓后的氣體通過導(dǎo)管輸至加熱器16，加熱器16對(duì)氣體加熱至預(yù)定溫度 使其成為高溫氣體，該高溫氣體經(jīng)第六閥門10后通過導(dǎo)管輸至裝有5A或13X吸附劑的第 二吸附罐2，對(duì)吸附劑進(jìn)行加熱，使吸附劑中吸附的水分、重?zé)N等物質(zhì)解析并隨同氣體經(jīng)第二閥門6排出，重新進(jìn)入再生循環(huán)過程。其中再生過程由單片機(jī)或PLC自動(dòng)控制。 第二吸附罐2完成再生后，將第一吸附罐1和第二吸附罐2進(jìn)行切換。切換后，第 一吸附罐1參與再生過程，而此時(shí)第二吸附罐2則參與吸附過程。此處的閥門切換操作由 氣動(dòng)執(zhí)行器控制，也可人工手動(dòng)操作。如此循環(huán)，即可實(shí)現(xiàn)天然氣中的重?zé)N的完全分離，從 而使得天然氣燃燒的潔凈度更高，燃燒過程中不會(huì)產(chǎn)生結(jié)焦和積碳的現(xiàn)象。
權(quán)利要求一種混合氣體中重?zé)N的分離裝置，包括第一吸附罐(1)與第二吸附罐(2)，所述第一吸附罐(1)與第二吸附罐(2)的上、下端口分別與上管系(3)及下管系(4)連通；所述上管系(3)由并聯(lián)的第一閥門(5)與第二閥門(6)及并聯(lián)的第三閥門(7)與第四閥門(8)并聯(lián)后構(gòu)成，所述第三閥門(7)與第四閥門(8)之間設(shè)有進(jìn)氣管(23)，所述進(jìn)氣管(23)上設(shè)有前置過濾器(22)；所述下管系(4)由并聯(lián)的第五閥門(9)與第六閥門(10)及并聯(lián)的第七閥門(11)與第八閥門(12)并聯(lián)后構(gòu)成，所述第七閥門(11)與第八閥門(12)之間設(shè)有排氣管(20)，所述排氣管(20)上設(shè)有后置過濾器(21)；所述第一閥門(5)與第二閥門(6)之間通過導(dǎo)管與冷卻器(13)的進(jìn)氣口連接；所述冷卻器(13)的出口通過導(dǎo)管與分離器(14)的入口連接；所述分離器(14)的出液口通過導(dǎo)管依次與第九閥門(17)及貯液罐(18)連接，所述貯液罐(18)的出液口設(shè)有第十閥門(19)；所述分離器(14)的出氣口通過導(dǎo)管與加壓裝置(15)的進(jìn)氣口連接；所述加壓裝置(15)的出氣口通過導(dǎo)管與加熱器(16)的進(jìn)氣口連接，所述加熱器(16)的出氣口通過導(dǎo)管與第五閥門(9)和第六閥門(10)之間的導(dǎo)管相連接；其特征在于所述第一吸附罐(1)與第二吸附罐(2)中分別裝有5A或13X吸附劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種混合氣體中重?zé)N的分離裝置，其特征在于所述冷卻器(13)采用風(fēng)冷冷卻或水冷冷卻或低于25°C的低溫水冷冷卻或冷凍機(jī)制冷冷卻或節(jié)流膨脹 制冷冷卻。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種混合氣體中重?zé)N的分離裝置，其特征在于所述低溫水 冷的溫度為15°C。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種混合氣體中重?zé)N的分離裝置，其特征在于所述低溫水 冷的溫度為7°C。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種混合氣體中重?zé)N的分離裝置，其特征在于所述分離器(14)采用慣性分離，過濾分離或慣性和過濾分離的組合。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一所述的一種混合氣體中重?zé)N的分離裝置，其特征在于所 述分離器(14)為一級(jí)、二級(jí)或多級(jí)分離器(14)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種混合氣體中重?zé)N的分離裝置，其特征在于所述分離器 (14)按照分離精度將一級(jí)、二級(jí)或多級(jí)分離器以任意一種、兩種或多種組合。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種混合氣體中重?zé)N的分離裝置，其特征在于所述加壓裝 置(15)是羅茨風(fēng)機(jī)或壓縮機(jī)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種混合氣體中重?zé)N的分離裝置，其特征在于所述加熱器 (16)采用電加熱或高溫蒸汽加熱或?qū)嵊图訜峄驈U熱加熱。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種混合氣體中重?zé)N的分離裝置，其特征在于所述加熱器 (16)為一級(jí)、二級(jí)或多級(jí)加熱器(16)。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種混合氣體中重?zé)N的分離裝置，屬于氣體分離技術(shù)領(lǐng)域，該裝置包括填充有5A或13X吸附劑的第一吸附罐與第二吸附罐，其上、下端口分別與上管系及下管系連通；上管系的第三閥門與第四閥門之間設(shè)有進(jìn)氣管；下管系的第七閥門與第八閥門之間設(shè)有排氣管；上管系通過導(dǎo)管依次連接有冷卻器、分離器；分離器的出液口依次與第九閥門以及貯液罐連接；分離器的出氣口依次與加壓裝置、加熱器連接，加熱器的出氣口與下管系的導(dǎo)管相連通。主要解決了現(xiàn)有設(shè)備分離重?zé)N組分的工藝過程復(fù)雜，結(jié)構(gòu)龐雜，成本較高的技術(shù)問題。本實(shí)用新型具有分離效果好、成本低的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)B01D53/02GK201643932SQ20102002054
公開日2010年11月24日 申請(qǐng)日期2010年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月22日
發(fā)明者張志全, 李大明 申請(qǐng)人:西安聯(lián)合超濾凈化設(shè)備有限公司