一種依靠低溫甲醇溶液脫除合成天然氣中水的裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種脫除合成天然氣(SNG)中水的裝置，具體地涉及一種依靠低溫甲醇溶液脫除合成天然氣(SNG)中水的裝置，適用于合成氣液化領(lǐng)域。SNG是焦?fàn)t煤氣經(jīng)過(guò)甲烷化后得到的一種氣體，其主要成分為N2、CH4、H2、C0、C02、H20。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，在LNG生產(chǎn)工藝中脫水技術(shù)方面，主要采取了冷卻法脫水和分子篩脫水技術(shù)，這兩種技術(shù)有著自己獨(dú)特的特點(diǎn):
[0003]冷卻法脫水一般用于前端預(yù)脫水階段，只適用于大量水分的粗分離，無(wú)法滿足天然氣液化的要求，在氣源壓力低或冷源不易獲取的情況下，應(yīng)用成本較高；
[0004]固體吸附(分子篩)脫水法有脫水效果好(能將含水量有效降至0.8mg/m3以下)，對(duì)進(jìn)料氣壓力、溫度及流量的變化不敏感，無(wú)嚴(yán)重的腐蝕及氣泡現(xiàn)象等優(yōu)點(diǎn)，在天然氣凝液回收、深度脫水等裝置中得到廣泛應(yīng)用。但分子篩脫水存在一系列缺點(diǎn)影響了他的推廣和使用:
[0005](1)需要兩個(gè)或兩個(gè)以上的吸附塔切換操作，投資及操作費(fèi)用較高；
[0006](2)氣體壓降較大、需要間歇操作；
[0007](3)再生能耗較大；
[0008](4)固體吸附劑顆粒在使用中可產(chǎn)生機(jī)械性破碎，有些固體雜質(zhì)會(huì)使分子篩堵塞影響吸附效果。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0009]本實(shí)用新型提出一種依靠低溫甲醇溶液脫除合成天然氣(SNG)中水的裝置，氣脫水原理簡(jiǎn)單，設(shè)備少，特別適用于SNG制LNG工藝中。
[0010]該干燥脫水裝置包括接觸塔、主換熱器、過(guò)冷換熱器、氣液分離器、甲醇水溶液儲(chǔ)罐、甲醇栗，
[0011]其中，界區(qū)外來(lái)的合成天然氣管道分為兩路，一路與接觸塔入口相連，另一路在接觸塔頂與接觸塔氣相出口匯合之后連接主換熱器的第一換熱通道，再與過(guò)冷換熱器相連，之后連接氣液分離器，氣液分離器的氣相出口與主換熱器的第二換熱通道相連，液相出口與主換熱器的第三換熱通道相連，接著連接甲醇水溶液儲(chǔ)罐，儲(chǔ)罐底部出口連接甲醇栗，甲醇栗進(jìn)一步連接至接觸塔頂部。
[0012]接觸塔底部出口連接廢水排出管道。
[0013]使用上述裝置的SNG脫水工藝包括:將SNG分為A、B兩股氣流，A氣流引入接觸塔中，與塔頂噴淋的甲醇水溶液(質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于45%，優(yōu)選45% -60% )逆向接觸，將甲醇溶液中的甲醇汽提出來(lái)，氣體從接觸塔頂部逸出，液體從塔底排出，B氣流繞過(guò)接觸塔與接觸塔塔頂逸出的A氣流匯合(此時(shí)氣體中甲醇和水的質(zhì)量比在6:4至7:3之間)進(jìn)入冷卻器冷卻至-65?-75V，更優(yōu)選-68?-72°C，更優(yōu)選約_70°C，降溫后的合成氣進(jìn)行氣液分離，分離后的甲醇水溶液從氣液分離器底部排出進(jìn)入甲醇溶液儲(chǔ)罐，氣體從分離器頂部排出并返回主換熱器為其提供所需能量，然后獲得干燥后的合成天然氣。
[0014]SNG為焦?fàn)t氣經(jīng)甲烷化后所得氣體，其含有CH4、C0、C02、N2、H2、H20，優(yōu)選地，SNG含有 CH4(例如 70-75 體積％ )、C0 (約 0.5-1 體積％ )、C02(約 3-3.5 體積％ )、N2 (約 8_10 體積％ )、H2 (約10-12體積% )、H20 (0.01?0.15體積%，優(yōu)選0.02?0.1體積%，例如約lOOOppm)。
[0015]優(yōu)選地，SNG分為A、B兩股氣流，A股氣流與B股氣流的體積比為1:3?5，優(yōu)選1:3.5?4.5，更優(yōu)選約1:4。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過(guò)設(shè)定這樣的比例，A部分與甲醇水溶液接觸汽提出甲醇，再與B部分混合成甲醇含量及水含量均達(dá)到配比要求的混合氣體，有利于節(jié)能降耗，達(dá)到甲醇溶液再生的目的。
[0016]優(yōu)選地，從接觸塔塔底排出的液體中甲醇含量少于lppm。
[0017]優(yōu)選地，接觸塔塔頂逸出的氣體與B氣流匯合后的合成氣經(jīng)主換熱器降溫至-50?-65 °C，優(yōu)選-55?62 °C，更優(yōu)選約-59 °C左右，再被過(guò)冷換熱器進(jìn)一步降溫至-65?-75 °C，更優(yōu)選-68?-72 °C，更優(yōu)選約-70 °C。
[0018]優(yōu)選地，處理完成后的氣體(從氣液分離器頂部排出并返回主換熱器為其提供所需能量的氣體)中甲醇含量少于15ppm、優(yōu)選少于lOppm，水含量少于5ppm，優(yōu)選少于3ppm。
[0019]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn):
[0020]1、處理能力強(qiáng)，投資少；
[0021]2、壓降小，本實(shí)用新型工藝的壓降約35_70Kpa ；
[0022]3、本實(shí)用新型裝置為連續(xù)操作；
[0023]4、所需的再生熱少；
[0024]5、操作簡(jiǎn)單，維護(hù)成本??；
[0025]6、此干燥脫水系統(tǒng)設(shè)備少，可獨(dú)立成撬。
【附圖說(shuō)明】
[0026]圖1是本實(shí)用新型的裝置圖。
[0027]其中T-101:接觸塔、E-101:主換熱器、E-102:過(guò)冷換熱器、P-101:甲醇栗、
[0028]F-101:氣液分離器、V-101甲醇溶液儲(chǔ)罐。
[0029]過(guò)冷換熱器的制冷劑采用LNG或者液氮。
【具體實(shí)施方式】
[0030]以下通過(guò)【具體實(shí)施方式】來(lái)說(shuō)明本實(shí)用新型。
[0031]如圖1所示，本發(fā)明的SNG干燥脫水裝置包括接觸塔T-101、主換熱器E-101、過(guò)冷換熱器E-102、氣液分離器F-101、甲醇水溶液儲(chǔ)罐V-101、甲醇栗P-101，
[0032]界區(qū)外來(lái)的合成天然氣管道分為兩路，一路與接觸塔T-101入口相連，另一路在接觸塔T-101塔頂與接觸塔T-101氣相出口匯合之后連接主換熱器E-101的第一換熱通道，再與過(guò)冷換熱器E-102相連，之后連接氣液分離器F-101，氣液分離器F-101的氣相出口與主換熱器E-101的第二換熱通道相連，液相出口與主換熱器E-101的第三換熱通道相連，接著連接甲醇水溶液儲(chǔ)罐V-101，V-101儲(chǔ)罐底部出口連接甲醇栗P-101，甲醇栗P-101進(jìn)一步連接至接觸塔T-101頂部。
[0033]實(shí)施例中，合成天然氣組成為CH4(約70-75體積％ )、C0(約0.5-1體積% )、C02 (約 3-3.5 體積 ％ )、N2 (約 8-10 體積 ％ )、H2 (約 10-12 體積 ％ )、H20 (約 0.1 體積 %，lOOOppm)。
[0034]實(shí)施例1
[0035]合成天然氣(SNG)進(jìn)入SNG干燥脫水系統(tǒng)后分為A、B兩股氣流，其體積比為1:4。A氣流進(jìn)入接觸塔(T-101)，與塔頂噴淋的質(zhì)量分?jǐn)?shù)50%甲醇水溶液逆向接觸，將甲醇汽提出來(lái)，氣體從接觸塔頂部逸出，液體從塔底排出，排出的液體中甲醇含量少于lppm。塔頂逸出的氣體與B氣流匯合，此時(shí)氣體中甲醇和水的質(zhì)量比在6:4至7:3之間。匯合后的SNG經(jīng)主換熱器(E-101)降溫至_59°C左右，再被過(guò)冷換熱器(E-102)進(jìn)一步降溫至_70°C。降溫后的氣體通過(guò)氣液分離器(F-101)處理，含有甲醇的液體經(jīng)主換熱器復(fù)溫后進(jìn)入甲醇水溶液儲(chǔ)罐(V-101)，氣體從分離器(F-101)頂部排出并返回主換熱器(E-101)為其提供所需能量。處理完成后的氣體中甲醇含量少于15ppm、水含量小于5ppm。返回甲醇溶液儲(chǔ)罐中的甲醇水溶液通過(guò)甲醇栗(p-ιο?)從接觸塔(T-101)頂部注入。
[0036]實(shí)施例2
[0037]合成天然氣(SNG)進(jìn)入SNG干燥脫水系統(tǒng)后分為A、B兩股氣流，其體積比為1:3.5。A氣流進(jìn)入接觸塔(T-101)，與塔頂噴淋的質(zhì)量分?jǐn)?shù)50%甲醇水溶液逆向接觸，將甲醇汽提出來(lái)，氣體從接觸塔頂部逸出，液體從塔底排出，排出的液體中甲醇含量少于lppm。塔頂逸出的氣體與B氣流匯合，此時(shí)氣體中甲醇和水的質(zhì)量比在6:4至7:3之間。匯合后的SNG經(jīng)主換熱器(E-101)降溫至-59°C左右，再被過(guò)冷換熱器(E-102)進(jìn)一步降溫至-70°C。降溫后的氣體通過(guò)氣液分離器(F-101)處理，含有甲醇的液體經(jīng)主換熱器復(fù)溫后進(jìn)入甲醇水溶液儲(chǔ)罐(V-101)，氣體從分離器(F-101)頂部排出并返回主換熱器(E-101)為其提供所需能量。處理完成后的氣體中甲醇含量少于15ppm、水含量小于5ppm。返回甲醇溶液儲(chǔ)罐中的甲醇水溶液通過(guò)甲醇栗(p-ιο?)從接觸塔(T-101)頂部注入。
[0038]實(shí)施例3
[0039]合成天然氣(SNG)進(jìn)入SNG干燥脫水系統(tǒng)后分為A、B兩股氣流，其體積比為1:4.5。A氣流進(jìn)入接觸塔(T-101)，與塔頂噴淋的質(zhì)量分?jǐn)?shù)50%甲醇水溶液逆向接觸，將甲醇汽提出來(lái)，氣體從接觸塔頂部逸出，液體從塔底排出，排出的液體中甲醇含量少于lppm。塔頂逸出的氣體與B氣流匯合，此時(shí)氣體中甲醇和水的質(zhì)量比在6:4至7:3之間。匯合后的SNG經(jīng)主換熱器(E-101)降溫至-59°C左右，再被過(guò)冷換熱器(E-102)進(jìn)一步降溫至-70°C。降溫后的氣體通過(guò)氣液分離器(F-101)處理，含有甲醇的液體經(jīng)主換熱器復(fù)溫后進(jìn)入甲醇水溶液儲(chǔ)罐(V-101)，氣體從分離器(F-101)頂部排出并返回主換熱器(E-101)為其提供所需能量。處理完成后的氣體中甲醇含量少于15ppm、水含量小于5ppm。返回甲醇溶液儲(chǔ)罐中的甲醇水溶液通過(guò)甲醇栗(p-ιο?)從接觸塔(T-101)頂部注入。
[0040]以上說(shuō)明了本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員清楚，在不偏離本實(shí)用新型主旨和范圍的情況下，可以對(duì)本實(shí)用新型的上述實(shí)施方式做出許多變化或修改，這些變化或修改也納入本實(shí)用新型權(quán)利要求保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種依靠低溫甲醇溶液脫除合成天然氣中水的裝置，其特征在于，該裝置包括接觸塔、主換熱器、過(guò)冷換熱器、氣液分離器、甲醇水溶液儲(chǔ)罐、甲醇栗， 其中，界區(qū)外來(lái)的合成天然氣管道分為兩路，一路與接觸塔入口相連，另一路在接觸塔頂與接觸塔氣相出口匯合之后連接主換熱器的第一換熱通道，再與過(guò)冷換熱器相連，之后連接氣液分離器，氣液分離器的氣相出口與主換熱器的第二換熱通道相連，液相出口與主換熱器的第三換熱通道相連，接著連接甲醇水溶液儲(chǔ)罐，儲(chǔ)罐底部出口連接甲醇栗，甲醇栗進(jìn)一步連接至接觸塔頂部。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，接觸塔底部出口連接廢水排出管道。
【專利摘要】一種依靠低溫甲醇溶液脫除合成天然氣中水的裝置，包括接觸塔、主換熱器、過(guò)冷換熱器、氣液分離器、甲醇溶液罐、甲醇泵。本實(shí)用新型的裝置提供的合成氣干燥脫水流程簡(jiǎn)單，設(shè)備少，容易制造成一個(gè)統(tǒng)一的撬裝設(shè)備，特別適用于合成天然氣制LNG裝置。
【IPC分類】C10L3/10
【公開(kāi)號(hào)】CN205011723
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520753014
【發(fā)明人】何振勇, 蔚龍, 謝晨, 張生, 王雙彪, 孫建威, 宣永根, 李偉, 劉金超, 楚潔璞, 劉學(xué)強(qiáng)
【申請(qǐng)人】新地能源工程技術(shù)有限公司
【公開(kāi)日】2016年2月3日
【申請(qǐng)日】2015年9月25日