專利名稱：一種脫除天然氣中的苯的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及天然氣脫苯技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種脫除天然氣中的苯的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
天然氣是一種多組分的混合氣體，其主要成分是烷烴，其中甲烷占絕大多數(shù)，還有少量的乙烷、丙烷和丁烷等，此外，天然氣通常還含有硫化氫、二氧化碳等酸性氣體、苯和水蒸汽，以及微量的惰性氣體(如氦和氬等)。目前，天然氣的利用方式之一是采用液化天然氣的方式，首先將氣田開采出來的天然氣進行液化，然后采用遠洋運輸船或者槽車運輸?shù)姆绞竭\輸至天然氣的用戶所在地， 氣化后再使用。而在對天然氣進行液化之前，先要對其進行凈化，以脫除其中的酸性氣體、 苯、水蒸汽等，防止這些雜質(zhì)在后續(xù)的液化過程中凝固堵塞管道和設(shè)備，影響天然氣液化裝置的安全運行?，F(xiàn)有的脫除天然氣中的苯的技術(shù)是利用相似相容的原理，采用異戊烷作為吸收劑來脫除天然氣中的苯，從而滿足天然氣液化對其中苯含量的要求(低于0. 0005% )。現(xiàn)有的脫除天然氣中的苯的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。該系統(tǒng)包括儲存異戊烷的儲罐101、向儲罐101中的異戊烷提供動力的異戊烷輸送泵、混合器103、吸收塔104和異戊烷增壓泵105，其中，異戊烷輸送泵102將儲罐101中儲存的新鮮異戊烷輸送到混合器103 中，異戊烷增壓泵105對來自吸收塔104中部的吸收了苯的異戊烷進行加壓，然后將其送入混合器103中與異戊烷輸送泵102輸送來的新鮮異戊烷進行混合，由于該混合過程利用來自儲罐101的新鮮異戊烷降低了來自吸收塔104的吸收了苯的異戊烷中苯的含量，因而混合后的異戊烷可經(jīng)異戊烷輸入管106從吸收塔104外殼1041頂部進入其內(nèi)部，從上向下流動，與從吸收塔104外殼1041底部側(cè)面進入其內(nèi)部從下向上流動的含苯的天然氣進行充分接觸，以達到脫除天然氣中的苯的目的。如圖1所示，現(xiàn)有的吸收塔104包括外殼1041、位于外殼1041內(nèi)中部的煙囪板 1044以及上下順次排列的多組塔內(nèi)件，每組塔內(nèi)件包括一個液體分布器1042和一個位于液體分布器1042下方的填料層1043，液體分布器1042可使異戊烷在其下方填料層1043處均勻分布，填料層1043可使異戊烷與天然氣充分接觸。煙 板1044包括具有多個均勻分布或不均勻分布的小孔的在水平方向的底板，每個小孔上均有一豎直的頂端開口的煙囪狀導(dǎo)氣筒，底板的邊沿豎直向上或斜向上方從而高于該底板的底面，這樣，底板的邊沿內(nèi)部可以容納一定量的異戊烷，而各導(dǎo)氣筒頂端的開口均高于底板的底面，因而可使該煙囪板底面下方的天然氣自下而上穿過各導(dǎo)氣筒。利用該結(jié)構(gòu)，煙囪板1044既達到了容納異戊烷的目的，又不阻礙天然氣自下而上的流動。利用圖1所示的結(jié)構(gòu)，為了使從吸收塔104的外殼1041頂部輸出的天然氣中苯的含量達到低于0. 0005%的要求，吸收塔104外殼1041內(nèi)部所有塔內(nèi)件對苯的吸收能力的總和用理論塔板數(shù)來衡量，至少要達到7才能滿足要求。天然氣在外殼1041內(nèi)自下而上流動，因而外殼1041內(nèi)下部的天然氣中苯的含量較高，而上部的天然氣中苯的含量較低，現(xiàn)有技術(shù)將煙 板1044設(shè)置于塔的中部，以將吸收了外殼1041內(nèi)上部的天然氣中的苯的異戊烷收集起來，通過異戊烷中部輸出管1051輸送到異戊烷增壓泵105，異戊烷增壓泵105將送來的一部分吸收了苯的異戊烷送到混合器 103中與新鮮異戊烷進行混合，另一部分則通過異戊烷中部輸入管1052送回吸收塔104的外殼1041內(nèi)，例如，送到圖1所示的煙囪板1044下方的液體分布器中，從而使其繼續(xù)吸收外殼1041內(nèi)下部的天然氣中的苯。吸收了苯的異戊烷最終從外殼1041底部輸出，而脫除了苯的天然氣最終從外殼1041的頂部輸出。由圖1可以看出，現(xiàn)有技術(shù)將部分已吸收了苯的異戊烷與外部補充的新鮮異戊烷在混合器103中混合后，再返回外殼1041內(nèi)繼續(xù)進行苯的脫除，這不可避免地存在異戊烷的返混現(xiàn)象，因而降低了異戊烷對天然氣中的苯的脫除效率，同時，吸收塔還必須用較多的理論塔板數(shù)才能使天然中的苯含量達標(biāo)，因而吸收塔設(shè)備的投資也較大。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種脫除天然氣中的苯的系統(tǒng)，能提高對天然氣中的苯的脫除效率，降低系統(tǒng)的設(shè)備投資。本實用新型解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下一種脫除天然氣中的苯的系統(tǒng)， 該系統(tǒng)包括儲存吸收劑的儲罐；與所述儲罐相連、以向其中的吸收劑提供動力的吸收劑輸送泵；吸收塔；連接所述吸收塔的外殼底部側(cè)面以將含苯的天然氣輸入所述外殼內(nèi)部的天然氣輸入管和連接所述外殼頂部以將被脫除了苯的天然氣輸出的天然氣輸出管；對輸入至所述吸收塔的吸收劑進行冷卻的換熱器；連接所述外殼底部以將匯集在所述外殼底部的吸收了苯的吸收劑輸出的吸收劑輸出管；其中，所述換熱器分別與所述吸收劑輸送泵和所述吸收劑輸出管相連，以利用所述吸收劑輸出管輸送的吸收了苯的吸收劑的冷量對所述吸收劑輸送泵送來的吸收劑進行冷卻，被冷卻的吸收劑通過所述換熱器的冷卻輸出管輸出；所述冷卻輸出管從所述吸收塔的外殼頂部進入所述外殼內(nèi)部，以使被冷卻的吸收劑在所述外殼內(nèi)部從上向下流動。本實用新型的有益效果是本實用新型中，儲罐中的新鮮吸收劑先在換熱器中與吸收了苯的吸收劑進行了換熱，從而進行了預(yù)冷，經(jīng)過冷卻的吸收劑直接從吸收塔的外殼頂部進入外殼內(nèi)部，從上而下流動，與從外殼頂部側(cè)面進入外殼內(nèi)部從下向上流動的天然氣逆流接觸，從而實現(xiàn)了苯的充分吸收，因此，本實用新型中的吸收劑自始至終在吸收塔外殼內(nèi)部進行苯的脫除，并不會發(fā)生現(xiàn)有技術(shù)中的返混現(xiàn)象，這可以提高對天然氣中苯的脫除效率。另外，由于吸收劑在進入吸收塔之前先進行了預(yù)冷，這也有利于其對苯的吸收。因此，本實用新型可以提高對天然氣中的苯的脫除效率，這樣，吸收塔的理論塔板數(shù)也比現(xiàn)有技術(shù)有了大幅降低(吸收塔的理論塔板數(shù)不超過4即可使天然氣中的苯含量達標(biāo))，因而可大幅降低該系統(tǒng)的設(shè)備投資。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本實用新型還可以做如下改進進一步，還包括干燥器，其輸入端與所述吸收劑輸送泵相連，輸出端與所述換熱器相連，以對所述吸收劑輸送泵送來的吸收劑進行脫水，并將脫水后的吸收劑送入所述換熱器進行冷卻。[0016]進一步，所述吸收塔還包括使吸收劑在其下方均勻分布的液體分布器和位于所述液體分布器下方的使吸收劑與天然氣充分接觸的填料層；所述液體分布器和所述填料層均位于所述外殼內(nèi)部；進入所述外殼內(nèi)部的所述冷卻輸出管與所述液體分布器相連；所述天然氣輸入管與所述外殼的連接位置位于所述填料層的下方。進一步，所述填料層為填料的有序集合或無序集合。

圖1為現(xiàn)有的脫除天然氣中的苯的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；圖2為本實用新型提出的脫除天然氣中的苯的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本實用新型，并非用于限定本實用新型的范圍。圖2為本實用新型提出的脫除天然氣中的苯的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。如圖2所示，該系統(tǒng)包括儲存吸收劑的儲罐201 ；與儲罐201相連、以向其中的吸收劑提供動力的吸收劑輸送泵202 ；吸收塔205 ；連接吸收塔205的外殼2051底部側(cè)面以將含苯的天然氣輸入外殼 2051內(nèi)部的天然氣輸入管208和連接外殼2051頂部以將被脫除了苯的天然氣輸出的天然氣輸出管209 ；對輸入至吸收塔205的吸收劑進行冷卻的換熱器204 ；連接外殼2051底部以將匯集在外殼2051底部的吸收了苯的吸收劑輸出的吸收劑輸出管207 ；其中，換熱器204分別與吸收劑輸送泵202和吸收劑輸出管207相連，以利用吸收劑輸出管207輸送的吸收了苯的吸收劑的冷量對吸收劑輸送泵202送來的吸收劑進行冷卻，被冷卻的吸收劑通過換熱器204的冷卻輸出管206輸出；冷卻輸出管206從吸收塔205的外殼2051頂部進入外殼2051內(nèi)部，以使被冷卻的吸收劑在外殼2051內(nèi)部從上向下流動。這里，儲罐201用于儲存新鮮的未吸收過苯的吸收劑，該吸收劑可以為異戊烷、丁烷、液化石油氣等對苯有較高的吸收能力而對天然氣中的其他物質(zhì)的吸收能力則較差的物質(zhì)。吸收劑可以通過圖2中字母A所指示的管道輸入儲罐201內(nèi)。吸收劑輸送泵202通過提高吸收劑壓力的方式來向儲罐201中儲存的吸收劑提供動力，使其從儲罐201輸出而到達換熱器204中。圖2中的換熱器204是實現(xiàn)冷熱量交換的設(shè)備，其目的是利用吸收塔205外殼 2051底部匯集輸出的溫度較低的吸收了苯的吸收劑的冷量，來對吸收劑輸送泵202提供動力輸送來的溫度較高的新鮮的吸收劑進行冷卻。這里的換熱器204可以為板式換熱器，也可以為管殼式換熱器。經(jīng)過換熱，吸收了苯的吸收劑將其冷量釋放給新鮮的吸收劑，自身通過圖2中字母H所指示的管線輸出，以便進行后續(xù)處理，而吸收了冷量(即向吸收了苯的吸收劑釋放了熱量)的新鮮的吸收劑則通過圖2所示的換熱器204的冷卻輸出管206輸出到吸收塔205的外殼2051內(nèi)部。本實用新型中的吸收塔205是逆流接觸式吸收塔，如圖2所示，經(jīng)過換熱器204預(yù)冷過的新鮮的吸收劑經(jīng)換熱器204的冷卻輸出管206從外殼2051的頂部輸入到外殼2051的內(nèi)部，由于吸收劑為液態(tài)物質(zhì)，因而其從上向下流動；而含苯的天然氣則通過外殼2051 底部側(cè)面連接的天然氣輸入管208進入外殼2051內(nèi)部，由于其為氣體，因而從下向上流動， 與吸收劑充分接觸，這樣，吸收劑吸收天然氣中的苯，最終匯集到外殼2051的底部，從外殼 2051底部連接的吸收劑輸出管207輸出，被脫除了苯的天然氣上升到外殼2051的頂部， 并通過與外殼2051頂部連接的天然氣輸出管209輸出至后續(xù)處理設(shè)備(如天然氣液化器等)。在吸收塔205的外殼2051內(nèi)部，吸收劑除了吸收天然氣中的苯之外，還由于天然氣的溫度要低于吸收劑，因而吸收劑還要吸收天然氣的冷量，使自身的溫度不斷下降，因而最終匯集于外殼2051底部并輸出的吸收了苯的吸收劑的溫度要遠低于從外殼2051頂部進入外殼2051內(nèi)部的新鮮吸收劑的溫度，這樣，就可以將吸收了苯的吸收劑從吸收劑輸出管 207輸出到換熱器中，以對新鮮的吸收劑進行預(yù)冷，提高其吸收苯的能力，實現(xiàn)冷量的綜合利用。由此可見，本實用新型中，儲罐中的新鮮吸收劑先在換熱器中與吸收了苯的吸收劑進行了換熱，從而進行了預(yù)冷，經(jīng)過冷卻的吸收劑直接從吸收塔的外殼頂部進入外殼內(nèi)部，從上而下流動，與從外殼頂部側(cè)面進入外殼內(nèi)部從下向上流動的天然氣逆流接觸，從而實現(xiàn)了苯的充分吸收，因此，本實用新型中的吸收劑自始至終在吸收塔外殼內(nèi)部進行苯的脫除，沒有將塔的中部已經(jīng)吸收苯的吸收劑混合至新鮮吸收劑中，返回到塔頂重新參與苯的吸收，并不會發(fā)生現(xiàn)有技術(shù)中的返混現(xiàn)象，這可以提高對天然氣中苯的脫除效率。另外， 由于吸收劑在進入吸收塔之前先進行了預(yù)冷，這也有利于其對苯的吸收。因此，本實用新型可以提高對天然氣中的苯的脫除效率，這樣，吸收塔的理論塔板數(shù)也比現(xiàn)有技術(shù)有了大幅降低(吸收塔的理論塔板數(shù)不超過4即可使天然氣中的苯含量達標(biāo))，因而可大幅降低該系統(tǒng)的設(shè)備投資。由于本實用新型利用吸收了苯的吸收劑對新鮮吸收劑進行預(yù)冷，這在提高苯的脫除效率的同時，還充分利用了系統(tǒng)中的冷量，降低了本實用新型的能耗，提高了系統(tǒng)的能量
綜合利用率。本實用新型中，吸收塔205除了包括上述的外殼2051之外，還可以包括使吸收劑在其下方(如其下方的填料層2053處)均勻分布的液體分布器2052和位于液體分布器2052下方的使吸收劑與天然氣充分接觸的填料層2053，并且液體分布器2052和填料層 2053均位于所述外殼2051內(nèi)部；進入外殼2051內(nèi)部的冷卻輸出管206與液體分布器2052相連，天然氣輸入管208 與外殼2051的連接位置位于填料層2053的下方。這里，液體分布器2052是使從上而下流動的吸收劑(在填料層2053頂部)均勻地分布開來的裝置，其可以為設(shè)有均勻分布的溢流槽的盤狀形式，也可以為均勻分布有孔眼的盤狀形式。利用該裝置，吸收劑(有序或無序地)從上向下到達液體分布器2052后， 被其按照預(yù)定的方式分流，這樣，流出液體分布器2052的吸收劑繼續(xù)向下流動時的空間分布是均勻的，這有利于吸收劑與天然氣在填料層處的充分接觸，提高本實用新型對苯的脫除效率。填料層2053可以為填料的無序集合，如可為拉西環(huán)或鮑爾環(huán)等將填料亂堆在一起而形成的集合，或者其他可使吸收劑(液態(tài))與天然氣(氣態(tài))充分接觸的鋼絲網(wǎng)等無
6序結(jié)構(gòu)。填料層2053也可以為填料的有序集合，即將填料按照確定的規(guī)則(填料之間的距離、角度、疊放方式等都是確定的)排列起來的有序結(jié)構(gòu)。圖2所示的脫除天然氣中的苯的系統(tǒng)中，一個液體分布器與一個填料層可看作一組塔內(nèi)件，如圖2所示，本實用新型的吸收塔205外殼2051內(nèi)的塔內(nèi)件的數(shù)量也可以超過一組，具體的數(shù)量視其對苯的吸收能力而定，例如可用兩組塔內(nèi)件來實現(xiàn)。利用圖2所示的系統(tǒng)，所有塔內(nèi)件對苯的吸收能力的總和用理論塔板數(shù)來衡量，無需超過4即可滿足輸出天然氣中苯含量低于0. 0005%的要求，相對于現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型提供的吸收塔205中塔內(nèi)件的數(shù)量大大減少，因而吸收塔的高度和體積都相應(yīng)地減小，這有利于該系統(tǒng)的小型化與成本的降低。本實用新型中塔內(nèi)件的數(shù)量超過一個時，各塔內(nèi)件(位于上方的液體分布器2052 和位于下方的填料層2053的結(jié)合)上下順次排列，即在吸收塔205的外殼2051內(nèi)，從上而下依次為第一塔內(nèi)件的液體分布器、第一塔內(nèi)件的填料層，第二塔內(nèi)件的液體分布器、第二塔內(nèi)件的填料層，依此類推，直至第η塔內(nèi)件的液體分布器、第η塔內(nèi)件的填料層。這樣，進入外殼2051內(nèi)部的冷卻輸出管206與第一塔內(nèi)件的液體分布器(標(biāo)號2052所指示的液體分布器)相連，從而將新鮮吸收劑輸送到第一塔內(nèi)件的液體分布器，使新鮮吸收劑均勻流到第一塔內(nèi)件的填料層，在此處與天然氣接觸而吸收其中的苯，進而向下流動，最后，吸收了苯的吸收劑匯集到第η塔內(nèi)件的填料層下方的外殼2053底部，并通過吸收劑輸出管207 輸出到換熱器204中。天然氣輸入管208與外殼2051的連接位置位于最下端的塔內(nèi)件(第η塔內(nèi)件) 中的填料層的下方，這樣，含苯的天然氣就從外殼2051底部側(cè)面進入外殼2051內(nèi)部，首先在第η塔內(nèi)件的填料層處與吸收劑接觸，其中的苯被部分吸收，隨著天然氣在外殼2051內(nèi)部的上升，其中的苯被逐次吸收，最后在第一塔內(nèi)件的填料層處被全部或接近全部吸收，最終，被脫除了苯的天然氣通過外殼2051頂部所連接的天然氣輸出管209輸出至后續(xù)處理設(shè)備，此時，天然氣中的苯含量已達到低于0. 0005%的標(biāo)準。可見，本實用新型中的吸收塔205是采用填料塔的結(jié)構(gòu)，采取逐級吸收的方式脫除天然氣中的苯的，所有塔內(nèi)件對苯的吸收能力的總和僅需達到4級甚至更少的理論塔板數(shù)即可使苯的脫除效果符合標(biāo)準規(guī)定，且無需設(shè)置煙囪板以及吸收劑的中間輸送管道(如圖1中的1051和1052所示)，相對于現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型提供的吸收塔的結(jié)構(gòu)更為簡單， 體積和占地面積也更小，因而設(shè)備的成本也更低。如圖2所示，該系統(tǒng)還包括干燥器203，其輸入端與吸收劑輸送泵202相連，輸出端與換熱器204相連，以對吸收劑輸送泵202送來的吸收劑進行脫水，并將脫水后的吸收劑送入換熱器204進行冷卻。本實用新型中的干燥器可以為利用分子篩吸附劑作為脫水劑對吸收劑進行脫水的設(shè)備。本實用新型在對吸收劑進行預(yù)冷(利用換熱器204)和苯脫除(利用吸收塔205) 之前進行脫水干燥處理，可防止吸收劑中的水蒸汽在進入換熱器204、吸收塔205之后，隨著溫度的降低而液化、凝結(jié)，導(dǎo)致?lián)Q熱器204、吸收塔205設(shè)備和相應(yīng)管道的凍堵，另外，該脫水干燥處理還可以防止在吸收劑與天然氣接觸的過程中將水蒸汽混入天然氣中，從而給后續(xù)的天然氣液化設(shè)備帶來設(shè)備、管道凍堵的危險，有利于深冷設(shè)備的運行穩(wěn)定性和安全性。[0044]利用上述的系統(tǒng)對天然氣中的苯進行脫除，其中的字母A-J指示的各位置處的溫度(單位攝氏度)、壓力(單位千帕斯卡)、流量(單位千摩爾/小時)以及物質(zhì)組成如表1所示表 權(quán)利要求1.一種脫除天然氣中的苯的系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括儲存吸收劑的儲罐；與所述儲罐相連、以向其中的吸收劑提供動力的吸收劑輸送泵；吸收塔；連接所述吸收塔的外殼底部側(cè)面以將含苯的天然氣輸入所述外殼內(nèi)部的天然氣輸入管和連接所述外殼頂部以將被脫除了苯的天然氣輸出的天然氣輸出管；對輸入至所述吸收塔的吸收劑進行冷卻的換熱器；連接所述外殼底部以將匯集在所述外殼底部的吸收了苯的吸收劑輸出的吸收劑輸出管；其中，所述換熱器分別與所述吸收劑輸送泵和所述吸收劑輸出管相連，以利用所述吸收劑輸出管輸送的吸收了苯的吸收劑的冷量對所述吸收劑輸送泵送來的吸收劑進行冷卻，被冷卻的吸收劑通過所述換熱器的冷卻輸出管輸出；所述冷卻輸出管從所述吸收塔的外殼頂部進入所述外殼內(nèi)部，以使被冷卻的吸收劑在所述外殼內(nèi)部從上向下流動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括干燥器，其輸入端與所述吸收劑輸送泵相連，輸出端與所述換熱器相連，以對所述吸收劑輸送泵送來的吸收劑進行脫水，并將脫水后的吸收劑送入所述換熱器進行冷卻。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述吸收塔還包括使吸收劑在其下方均勻分布的液體分布器和位于所述液體分布器下方的使吸收劑與天然氣充分接觸的填料層；所述液體分布器和所述填料層均位于所述外殼內(nèi)部；進入所述外殼內(nèi)部的所述冷卻輸出管與所述液體分布器相連；所述天然氣輸入管與所述外殼的連接位置位于所述填料層的下方。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述填料層為填料的有序集合或無序集I=I ο
專利摘要本實用新型涉及一種脫除天然氣中的苯的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括儲存吸收劑的儲罐；向儲罐中的吸收劑提供動力的吸收劑輸送泵；吸收塔；將含苯的天然氣輸入外殼內(nèi)部的天然氣輸入管和將被脫除了苯的天然氣輸出的天然氣輸出管；對吸收劑進行預(yù)冷的換熱器；將吸收了苯的吸收劑輸出的吸收劑輸出管；其中，換熱器分別與吸收劑輸送泵和吸收劑輸出管相連，以利用吸收劑輸出管輸送的吸收了苯的吸收劑的冷量對吸收劑輸送泵送來的吸收劑進行冷卻，被冷卻的吸收劑通過換熱器的冷卻輸出管輸出；冷卻輸出管從吸收塔的外殼頂部進入外殼內(nèi)部，以使被冷卻的吸收劑在外殼內(nèi)部從上向下流動。本實用新型能提高對天然氣中的苯的脫除效率，降低系統(tǒng)的設(shè)備投資。
文檔編號C10L3/10GK202148294SQ20112028598
公開日2012年2月22日 申請日期2011年8月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月8日
發(fā)明者吳笛, 王紅, 白改玲 申請人:中國寰球工程公司