天然氣脫水脫重?zé)N集成設(shè)備的制造方法
【專利摘要】天然氣脫水脫重?zé)N集成設(shè)備,經(jīng)過脫碳脫硫后的天然氣進(jìn)入脫水脫重?zé)N一體化吸附塔中，由三臺(tái)吸附塔交替吸附和再生，保證生產(chǎn)線的連續(xù)工作。通過固體吸附床替代冷箱抽出方法，脫水脫重?zé)N塔合二為一，為燃?xì)廨啓C(jī)、導(dǎo)熱油、燃?xì)獍l(fā)電機(jī)等相應(yīng)燃?xì)庠O(shè)備提供原料氣,節(jié)省了氟利昂制冷機(jī)、冷凍換熱器、氣液分離器，從而降低了投資、簡化了工藝流程，降低了設(shè)備占地面積和運(yùn)行能耗。
【專利說明】
天然氣脫水脫重?zé)N集成設(shè)備
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型涉及天然氣LNG生產(chǎn)領(lǐng)域中同時(shí)脫水脫重?zé)N及再生氣回收工藝的設(shè)備 改進(jìn)技術(shù)，尤其是天然氣脫水脫重?zé)N集成設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，在國內(nèi)外天然氣LNG生產(chǎn)領(lǐng)域，無論是管輸氣、井口氣其組分都不太穩(wěn)定，尤 其是苯、環(huán)己烷等凝固點(diǎn)較高的組分在原料氣中的含量居高不下，這對LNG工廠的運(yùn)行有極 大的影響。由于工藝設(shè)計(jì)時(shí)未能充分考慮氣源變化的彈性范圍，甚至部分成套裝置自投產(chǎn) 以來，均不同程度地存在因重?zé)N脫除不徹底造成冷箱凍堵的問題，導(dǎo)致這些裝置只能維持 較低負(fù)荷生產(chǎn)甚至停車。
[0003] 在公知技術(shù)中，天然氣中常見雜質(zhì)凝固點(diǎn)分布廣泛。
[0004] 天然氣中常見雜質(zhì)凝固點(diǎn)一覽表
[0006] 現(xiàn)有技術(shù)中中，這些雜質(zhì)氣體脫除方法主要包括:冷箱低溫抽出分離、固體吸附劑 吸附、溶劑洗滌回收三大類。由此三大類還派生出一些復(fù)合方法，如低溫抽出與溶劑洗滌相 結(jié)合，固體吸附與低溫抽出相結(jié)合等等，其中，冷箱低溫抽出方法很容易造成冷箱凍堵，同 時(shí)冷量消耗多，冷箱負(fù)荷增加；固體吸附劑吸附具有運(yùn)行成本低、工藝簡單的優(yōu)點(diǎn)，但是多 采用脫水、脫重?zé)N兩套設(shè)備分別脫除，無形中增加了設(shè)備數(shù)量，同時(shí)再生氣需要把重?zé)N分離 出來，也增加了設(shè)備數(shù)量;而溶劑吸收法更加適用于大規(guī)模氣體凈化裝置，同時(shí)精餾塔操作 復(fù)雜，投資比較高。
[0007] 已公開文獻(xiàn)中少量涉及相關(guān)改進(jìn)技術(shù)。
[0008] 中國專利申請CN204648829U公開一種天然氣液化脫重?zé)N及冷卻系統(tǒng)，采用重?zé)N洗 滌塔及重?zé)N加熱器等設(shè)備，在低溫狀態(tài)下抽出重?zé)N，在經(jīng)過洗滌、分離達(dá)到脫除提純重?zé)N的 目的。其缺點(diǎn)在于工藝較為復(fù)雜，且低溫重?zé)N洗滌塔增加了設(shè)備投資，增加了冷箱外形尺 寸，不太適用于小型液化裝置。
[0009]中國專利申請CN101508923A公開了一種天然氣脫水脫重?zé)N裝置。采用TSA進(jìn)行脫 水、脫重?zé)N，再生氣通過制冷冷卻后進(jìn)行氣液分離，達(dá)到分離出重?zé)N的目的。其缺點(diǎn)在于，冷 卻再生氣需要較多的冷量提供，同時(shí)需要增加制冷設(shè)備，增加了設(shè)備數(shù)量，增加了工藝的復(fù) 雜程度。
[00?0]中國專利申請103031169A公開了 一種天然氣液化與重經(jīng)處理的方法和裝置。該專 利采用低溫法從冷箱中抽出重?zé)N，同時(shí)增加了后續(xù)重?zé)N分離裝置。其缺點(diǎn)與其他低溫法基 本相似，低溫法抽出增加了冷箱負(fù)荷，提高了壓縮機(jī)負(fù)荷，同時(shí)增加后續(xù)重?zé)N分離工段的工 藝，增加了工藝復(fù)雜程度，提高設(shè)備投資。
[0011]中國專利申請CN1743418A公開了重?zé)N吸收脫除天然氣中重?zé)N的方法。該方法通過 冷凝自身的重?zé)N，在通過重?zé)N洗滌塔的洗滌，吸收天然氣中的重?zé)N組分，達(dá)到提純天然氣的 目的。其缺點(diǎn)在于，增加了重?zé)N洗滌塔及再沸器、塔頂冷卻器、重?zé)N分離罐等相關(guān)附屬設(shè)備， 精餾塔的操作又增加了設(shè)備操作的難度，增加了工藝復(fù)雜程度。
[0012] 中國專利申請CN104046401A公開了一種天然氣四塔脫水脫重?zé)N的裝置及方法。該 方法通過四塔脫水脫重?zé)N，采用固體吸附劑吸附，有效解決了加熱爐不連續(xù)操作、點(diǎn)火頻繁 的缺點(diǎn)。但是四塔流程顯著增加了吸附塔數(shù)量，增加了設(shè)備數(shù)量，導(dǎo)致占地面積增加，投資 增加，工藝復(fù)雜程度增加。
[0013] 中國專利申請CN103087794A公開了天然氣處理裝置。該方法通過與低溫氣體處理 裝置集成，通過冷卻再生氣分離出重?zé)N，再生氣再次利用，降低了甲烷的損失。其缺點(diǎn)也在 于低溫冷卻會(huì)增加設(shè)備能耗，提高運(yùn)行成本。
[0014] 中國專利申請CN104893773A公開了一種管道天然氣重?zé)N脫除單元及重?zé)N脫除方 法。該方法通過兩個(gè)固體吸附床進(jìn)行重?zé)N吸附，再生氣經(jīng)過冷箱冷卻后進(jìn)入重?zé)N分離器，達(dá) 到重?zé)N分離的目的。其缺點(diǎn)與上面幾種方法類似，通過低溫冷凝分離重?zé)N，既增加了設(shè)備投 資又增加運(yùn)行能耗。
[0015] 中國專利申請CN203728789U提供了一種脫烴吸附塔和冷箱抽出共同作用來脫除 重?zé)N的方法，其缺點(diǎn)在于一方面需要單獨(dú)設(shè)置脫重?zé)N吸附塔，增加了設(shè)備數(shù)量，同時(shí)也就增 加了投資成本;另外為了將再生氣中的重?zé)N分離出來，再生氣需要進(jìn)入冷箱中重?zé)N冷凝成 液體后才能將其分離出來，增加了冷箱負(fù)荷，增加了運(yùn)行費(fèi)用。
[0016] 中國專利申請CN103409188A提供了一種通過冷箱抽出、低溫精餾的方法，將重?zé)N 在低溫下從冷箱中抽出，達(dá)到分離重?zé)N，防止冷箱凍堵的方法。其缺點(diǎn)在于，低溫抽出和低 溫精餾的方法，浪費(fèi)了較多的冷量，增加了冷箱負(fù)荷，增加了制冷壓縮機(jī)的負(fù)荷，不僅會(huì)增 加工藝的復(fù)雜程度，同時(shí)增加了運(yùn)行成本。
[0017] 天然氣脫重?zé)N裝置目前專利方法眾多，但未見更為簡明有效的改進(jìn)技術(shù)內(nèi)容公 開。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0018] 本實(shí)用新型的目的是提供天然氣脫水脫重?zé)N集成設(shè)備，合理減少設(shè)備，應(yīng)用時(shí)流 程更為簡化，節(jié)省投資及占地，克服重?zé)N問題導(dǎo)致LNG工廠的冷箱出現(xiàn)凍堵現(xiàn)象，能夠非常 有效的脫水和脫重?zé)N，同時(shí)能夠應(yīng)對氣質(zhì)組分頻繁波動(dòng)的天然氣。
[0019] 本實(shí)用新型的目的將通過以下技術(shù)措施來實(shí)現(xiàn):原料天然氣進(jìn)入管一路分別從底 部連接入第一吸附凈化塔、第二吸附凈化塔和第三吸附凈化塔，再從第一吸附凈化塔、第二 吸附凈化塔和第三吸附凈化塔各自的頂部連接凈化氣排出管線從而完成脫水脫重?zé)N過程。 再生冷吹氣從第一吸附凈化塔、第二吸附凈化塔和第三吸附凈化塔底部進(jìn)入，通過管線進(jìn) 入到再生氣加熱器，加熱后變?yōu)闊岽禋猓瑥牡谝晃絻艋?、第二吸附凈化塔和第三吸附?化塔頂部進(jìn)入從而加熱整個(gè)凈化塔，從凈化塔底部排出，進(jìn)入到再生氣冷卻器，該再生氣冷 卻器連接再生氣液分離器;再生氣加熱器通過導(dǎo)熱油進(jìn)入管和導(dǎo)熱油引出管循環(huán)從而得到 熱量，再生氣冷卻器通過冷卻水進(jìn)入管和冷卻水引出管循環(huán)得到冷量。
[0020] 尤其是，第一吸附凈化塔、第二吸附凈化塔和第三吸附凈化塔內(nèi)內(nèi)有兩個(gè)或多個(gè) 凈化塔床層，同時(shí)安裝有脫水吸附劑和脫重?zé)N吸附劑。
[0021] 尤其是，原料天然氣進(jìn)入管另一路通過固體吸附床分別底部連接入第一吸附凈化 塔、第二吸附凈化塔和第三吸附凈化塔。
[0022] 尤其是，再生氣作為原料氣直接進(jìn)入到燃?xì)庠O(shè)備，所述燃?xì)庠O(shè)備包括燃?xì)獍l(fā)電機(jī)、 燃?xì)廨啓C(jī)、燃?xì)忮仩t、導(dǎo)熱油加熱裝置等，從而減省了冷凝分離的設(shè)備。
[0023]尤其是，第一吸附凈化塔、第二吸附凈化塔和第三吸附凈化塔分別在頂部和底部 連接管線上安裝流量計(jì)、溫度計(jì)、壓力計(jì)和排液管。
[0024] 本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和效果:采用脫水脫烴復(fù)合塔，一次干凈完成脫水、脫烴處理， 再生氣不再返回原料氣中，而是用于導(dǎo)熱油鍋爐、發(fā)電機(jī)或燃?xì)廨啓C(jī)的燃料氣，進(jìn)一步簡化 了工藝流程，大幅度減少設(shè)備數(shù)量和占地面積，顯著降低運(yùn)行能耗，降低了投資費(fèi)用和運(yùn)行 成本。
【附圖說明】
[0025] 圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例1結(jié)構(gòu)不意圖。
[0026] 附圖標(biāo)記包括：
[0027]第一吸附凈化塔1、第二吸附凈化塔2、第三吸附凈化塔3、再生氣液分離器4、再生 氣冷卻器5、再生氣加熱器6、固體吸附床7、流量計(jì)8、溫度計(jì)9、調(diào)節(jié)閥10、壓力計(jì)11、排液管 12、循環(huán)栗13、原料天然氣進(jìn)入管14、導(dǎo)熱油進(jìn)入管15、冷卻水進(jìn)入管16、生產(chǎn)管線17、導(dǎo)熱 油引出管18、冷卻水引出管19、再生氣體外供管20、凝結(jié)水和油引出管21。
【具體實(shí)施方式】
[0028]本實(shí)用新型原理在于，用簡潔可靠、投資少的工藝進(jìn)行脫水脫重?zé)N。通過固體吸附 床替代冷箱抽出方法，脫水脫重?zé)N塔合二為一，同時(shí)再生氣去發(fā)電或?qū)嵊图訜峄蛉細(xì)廨?機(jī)供氣，再生氣通過給發(fā)電機(jī)、導(dǎo)熱油鍋爐供氣或壓縮機(jī)燃?xì)廨啓C(jī)的方式，來替代冷凝分離 法，減少了兩或三臺(tái)重?zé)N吸附塔、重?zé)N加熱器、重?zé)N冷卻器、重?zé)N制冷換熱器、制冷壓縮機(jī)、 重?zé)N分離器，即減少了一個(gè)脫重?zé)N操作單元。
[0029] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。
[0030] 實(shí)施例1:如附圖1所示，原料天然氣進(jìn)入管14一路經(jīng)原料氣進(jìn)氣管線分別從底部 連接入第一吸附凈化塔1、第二吸附凈化塔2和第三吸附凈化塔3,再從第一吸附凈化塔1、第 二吸附凈化塔2和第三吸附凈化塔3各自的頂部通過凈化器排放管線連接生產(chǎn)管線17或通 過熱吹氣進(jìn)入吸附塔管線以及冷吹氣排出管線連接再生氣加熱器6,同時(shí)，原料天然氣進(jìn)入 管14另一路通過再生氣熱吹排出管線直接連接再生氣冷卻器5,該再生氣冷卻器5連接再生 氣液分離器4;再生氣加熱器6還隔離連接導(dǎo)熱油進(jìn)入管15和導(dǎo)熱油引出管18,再生氣冷卻 器5還隔離連接冷卻水進(jìn)入管16和冷卻水引出管19,再生氣液分離器4還隔離連接再生氣體 外供管20和凝結(jié)水和油引出管21。
[0031] 前述中，第一吸附凈化塔1、第二吸附凈化塔2和第三吸附凈化塔3由裝填脫水吸附 劑和脫重?zé)N吸附劑的兩個(gè)床層或多個(gè)床層構(gòu)成，所述的固體吸附劑包括:活性氧化鋁、硅 膠、活性炭、13X分子篩?；钚匝趸X和4A分子篩主要用于脫除水分，裝于吸附塔下層；13X分 子篩和活性炭主要用于脫除C6+以上的重?zé)N組分，裝于吸附塔上層，床層裝填量根據(jù)氣質(zhì)組 分的不同而變化，吸附塔直徑在〇. 3~3m，高度在0.5~8m之間。
[0032] 前述中，原料天然氣進(jìn)入管14另一路通過固體吸附床7經(jīng)再生氣進(jìn)入管線分別底 部連接入第一吸附凈化塔1、第二吸附凈化塔2和第三吸附凈化塔3。
[0033]前述中，第一吸附凈化塔1、第二吸附凈化塔2和第三吸附凈化塔3分別通過調(diào)節(jié)閥 10與管線連接。
[0034] 前述中，原料天然氣進(jìn)入管14通過循環(huán)栗13分別與第一吸附凈化塔1、第二吸附凈 化塔2和第三吸附凈化塔3連接。
[0035] 前述中，第一吸附凈化塔1、第二吸附凈化塔2和第三吸附凈化塔3分別在頂部和底 部連接管線上安裝流量計(jì)8、溫度計(jì)9、壓力計(jì)11和排液管12。
[0036] 本實(shí)用新型中，再生氣作為原料氣直接進(jìn)入到燃?xì)庠O(shè)備，所述燃?xì)庠O(shè)備包括燃?xì)?發(fā)電機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、燃?xì)忮仩t、導(dǎo)熱油加熱裝置等，從而減省了冷凝分離的設(shè)備。
[0037] 本實(shí)用新型中，脫水脫烴復(fù)合采用多吸附劑分層混裝工藝，以達(dá)到一個(gè)吸附塔同 時(shí)脫除水分和重?zé)N的目的，三個(gè)吸附塔間歇操作，其吸附為6~12小時(shí)，再生為3~10個(gè)小 時(shí)。具有簡化設(shè)備，減少投資和占地，工藝簡單可靠的特點(diǎn)，處理后的天然氣能夠?qū)⑻烊粴?的飽和水露點(diǎn)降低到-60 °C以下，C6以上重?zé)N控制在LNG能夠溶解的范圍以內(nèi)。
[0038] 本實(shí)用新型，對于偏遠(yuǎn)地區(qū)，尤其是在采用撬裝液化裝置，需要燃?xì)獍l(fā)電的裝置的 條件下更加實(shí)用和便利。
[0039] 本實(shí)用新型在工作時(shí)，經(jīng)過脫碳脫硫后的天然氣進(jìn)入脫水脫重?zé)N一體化吸附塔 中，由三臺(tái)吸附塔交替吸附和再生，保證生產(chǎn)線的連續(xù)工作。再生過程為:再生氣依次經(jīng)過 吸附塔冷吹、導(dǎo)熱油加熱、吸附塔加熱、冷卻器冷卻、分離器分離水和油、進(jìn)入燃料氣緩沖罐 幾個(gè)步驟，進(jìn)入發(fā)電機(jī)、導(dǎo)熱油鍋爐供氣或者為壓縮機(jī)提供動(dòng)力的燃?xì)廨啓C(jī)中，作為其動(dòng)力 燃?xì)鈦碓础?br>[0040] 工作過程為:天然氣的脫水脫烴采用變溫吸附（TSA)工藝完成氣體中雜質(zhì)的深度 脫除，來自脫酸單元的天然氣由原料天然氣進(jìn)入管14進(jìn)入系統(tǒng)設(shè)備后分成兩路，其中一路 經(jīng)程控閥由底部進(jìn)入第一吸附凈化塔1，塔內(nèi)的吸附劑將氣體中的水和重?zé)N吸附下來后，達(dá) 到了LNG能夠溶解的水和重?zé)N濃度，第一吸附凈化塔1頂部引出氣體經(jīng)程控閥，作為凈化氣 經(jīng)由生產(chǎn)管線17進(jìn)入冷箱中；另一路氣體經(jīng)過流量計(jì)后作為再生氣使用。
[0041] 再生過程如下:吸附劑再生過程包括加熱和吹冷兩個(gè)步驟，在第一吸附凈化塔1處 于吸附狀態(tài)時(shí)，第二吸附凈化塔2處于再生過程的加熱階段，第三吸附凈化塔3處于再生過 程的吹冷階段。
[0042]來自脫酸系統(tǒng)的另一路天然氣經(jīng)過程控閥進(jìn)入第三吸附凈化塔3底部，吹冷第三 吸附凈化塔3,從第三吸附凈化塔3頂部出來的再生氣經(jīng)程控閥后進(jìn)入再生氣加熱器6,加熱 至~260°C左右，然后經(jīng)過程控閥進(jìn)入第二吸附凈化塔2的上部，經(jīng)其下部排出后經(jīng)過程控 閥進(jìn)入再生氣冷卻器5冷卻至40°C左右，最后進(jìn)入再生氣液分離器4由凝結(jié)水和油引出管21 分離出液態(tài)混合物后，由再生氣體外供管20匯入發(fā)電機(jī)、導(dǎo)熱油鍋爐或燃?xì)廨啓C(jī)燃料氣緩 沖罐中，作為燃料氣使用。當(dāng)再生加熱過程中出塔氣體溫度達(dá)到220°C左右時(shí)即停止加熱， 第二吸附凈化塔2完成了再生過程的加熱階段，同時(shí)，第三吸附凈化塔3完成了再生過程的 吹冷階段。當(dāng)?shù)谝晃絻艋?完成吸附凈化后，切換到第三吸附凈化塔3，即第三吸附凈化 塔3吸附，第一吸附凈化塔1再生過程加熱階段，第二吸附凈化塔2再生過程吹冷階段，如此 循環(huán)。整個(gè)干燥過程的實(shí)施由一系列調(diào)節(jié)閥10控制，按照時(shí)間順序進(jìn)行切換。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 天然氣脫水脫重?zé)N集成設(shè)備，其特征在于，原料天然氣進(jìn)入管（14) 一路分別從底部 連接入第一吸附凈化塔(1)、第二吸附凈化塔(2)和第三吸附凈化塔(3)，再從第一吸附凈化 塔（1)、第二吸附凈化塔(2)和第三吸附凈化塔(3)各自的頂部連接凈化氣排出管線（17)從 而完成脫水脫重?zé)N過程;再生冷吹氣從第一吸附凈化塔（1)、第二吸附凈化塔(2)和第三吸 附凈化塔(3)底部進(jìn)入，通過管線進(jìn)入到再生氣加熱器(6)，加熱后變?yōu)闊岽禋猓瑥牡谝晃?凈化塔(1)、第二吸附凈化塔(2)和第三吸附凈化塔(3)頂部進(jìn)入從而加熱整個(gè)凈化塔，從凈 化塔底部排出，進(jìn)入到再生氣冷卻器(5)，該再生氣冷卻器(5)連接再生氣液分離器(4);再 生氣加熱器(6)通過導(dǎo)熱油進(jìn)入管（15)和導(dǎo)熱油引出管（18)循環(huán)從而得到熱量，再生氣冷 卻器(5)通過冷卻水進(jìn)入管（16)和冷卻水引出管（19)循環(huán)得到冷量。2. 如權(quán)利要求1所述的天然氣脫水脫重?zé)N集成設(shè)備，其特征在于，第一吸附凈化塔（1)、 第二吸附凈化塔(2)和第三吸附凈化塔(3)內(nèi)有兩個(gè)或多個(gè)凈化塔床層，同時(shí)安裝有脫水吸 附劑和脫重?zé)N吸附劑。3. 如權(quán)利要求1所述的天然氣脫水脫重?zé)N集成設(shè)備，其特征在于，原料天然氣進(jìn)入管 (14)另一路通過固體吸附床(7)分別底部連接入第一吸附凈化塔（1)、第二吸附凈化塔(2) 和第三吸附凈化塔(3)。
【文檔編號】C10L3/10GK205501233SQ201620191101
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年3月11日
【發(fā)明人】王連帥
【申請人】上海安恩吉能源科技有限公司