一種天然氣凈化與干燥的裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型涉及一種天然氣凈化與干燥的裝置，該裝置包括脫酸脫水床、脫重?zé)N床、以及附屬管道和控制閥門(mén)。其中，核心的工藝設(shè)備脫酸脫水床和脫重?zé)N床均采用管殼式結(jié)構(gòu)，管程內(nèi)填裝吸附劑作為吸附床層，殼程走熱媒和冷媒。該實(shí)用新型加熱再生吸附床層時(shí)將外部熱媒或冷媒直接通入脫酸脫水床和脫重?zé)N床進(jìn)行加熱和冷卻，因而不需不使用再生氣，再生過(guò)程只需在管側(cè)通入極少量的載氣的情況下能保證吸附床層再生完全，解決了傳統(tǒng)吸附床層加熱再生時(shí)再生氣消耗量過(guò)大的問(wèn)題，減少原料天然氣的消耗量，增加了產(chǎn)品液化天然氣的液化率。本實(shí)用新型的方法能耗低，原料氣利用率高，經(jīng)濟(jì)性好。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種天然氣凈化與干燥的裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及氣體凈化與預(yù)處理領(lǐng)域，特別涉及一種天然氣凈化與干燥氣體的
目.0

【背景技術(shù)】
[0002]天然氣的凈化與干燥是將天然氣中的二氧化碳、硫化氫等酸性氣、水分、以及C5以上烴類(lèi)等重?zé)N脫除的工藝過(guò)程。此過(guò)程時(shí)天然氣液化過(guò)程中避免深冷過(guò)程中形成冰、固體水合物或固體重?zé)N從而阻塞或甚至損壞設(shè)備必不可少的工序。
[0003]目前，天然氣液化過(guò)程中工藝氣含有的酸性氣、水分以及重?zé)N的脫除方法包括吸收法、吸附法、低溫法、膜分離法等。其中酸性氣的脫除以吸收法效果最好，以吸附法對(duì)氣體深度脫水、脫重?zé)N效果最好。因而，現(xiàn)有工藝中通常先以吸收法脫除天然氣中的酸性氣，再以吸收法脫除天然氣中的水分和重?zé)N。這一工藝的優(yōu)點(diǎn)是技術(shù)成熟，酸性氣處理負(fù)荷高，穩(wěn)定性好。但是，方法的缺點(diǎn)也很明顯:其一是胺液再生過(guò)程需將整個(gè)溶液由40°C加熱至115°C左右，再沸器的能耗很大；其二是脫酸性氣后的天然氣濕度均會(huì)在與胺液接觸過(guò)程中到達(dá)飽和增加了后續(xù)的干燥負(fù)荷量。另外，酸性氣吸收過(guò)程采用胺液，需消耗溶劑水，受地理?xiàng)l件限制，這一方法無(wú)法在新疆塔中等井氣豐富但缺水的地方應(yīng)用。吸附法也可用于酸性氣脫除，該脫除過(guò)程與現(xiàn)有吸附法脫除水分和重?zé)N的工藝一致，該方法裝置簡(jiǎn)單，工藝不需溶劑水。然而，該方法為傳統(tǒng)的吸附工藝，再生吸附床層時(shí)采用再生氣，當(dāng)C02含量超過(guò)0.5%時(shí)，床層需要的再生氣量消耗量極大，將占到原料進(jìn)氣量的50%甚至100%。這部分再生氣因含有C02只能排至界外或燒掉，從而造成該工藝在處理高含量酸性氣的天然氣時(shí)能耗過(guò)高，甚至再生氣量不足，再生不完全，影響下游深冷工序的正常工作。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，降低再生氣消耗量，從而提供一種天然氣凈化與干燥的裝置和方法，該方法利用管殼式的脫酸脫水床和脫重?zé)N床脫除天然氣中的酸性氣、水以及重?zé)N，不僅節(jié)約了再生氣，增加了原料氣利用率，而且將脫酸性氣和脫水集成一體，工藝簡(jiǎn)單。
[0005]本實(shí)用新型通過(guò)采用管殼式脫酸脫水床和脫重?zé)N床脫除天然氣中的酸性氣、水以及重?zé)N，具體包括:脫酸脫水床、脫重?zé)N床、以及附屬管道和閥門(mén)，其中，設(shè)置第一脫酸脫水床D1、第二脫酸脫水床D2、第一脫重?zé)N床Cl和第二脫重?zé)N床C2，均為管殼式結(jié)構(gòu)，在第一脫酸脫水床D1、第二脫酸脫水床D2、第一脫重?zé)N床Cl和第二脫重?zé)N床的管程側(cè)設(shè)置吸附床層，將天然氣管道與脫酸脫水床和脫重?zé)N床的管程連接，將冷媒和熱媒管道與脫酸脫水床和脫重?zé)N床的殼程連接；第一脫酸脫水床Dl的管程和第二脫酸脫水床D2的管程通過(guò)閥門(mén)和管道并聯(lián)連接，第一脫酸脫水床Dl的管程和第二脫酸脫水床D2的殼程通過(guò)閥門(mén)和管道并聯(lián)連接，第一脫重?zé)N床Cl的管程和第二脫重?zé)N床C2的管程通過(guò)閥門(mén)和管道并聯(lián)連接，第一脫重?zé)N床Cl的殼程和第二脫重?zé)N床C2的殼程通過(guò)閥門(mén)和管道并聯(lián)連接，脫酸脫水床與脫重?zé)N床的管程之間串聯(lián)連接，脫酸脫水床與脫重?zé)N床的殼程之間并聯(lián)連接；不同的脫重?zé)N床之間通過(guò)閥門(mén)控制各自獨(dú)立地進(jìn)行吸附干燥、再生和冷卻；脫酸脫水床與脫重?zé)N床的管程之間串聯(lián)連接，脫酸脫水床與脫重?zé)N床的殼程之間并聯(lián)連接。
[0006]上述的脫酸脫水床的數(shù)量為2?4個(gè)，脫重?zé)N床的數(shù)量為2?3個(gè)。
[0007]上述的脫酸脫水床和脫重徑床的管程所用管子直徑為50?400mm。
[0008]本實(shí)用新型的技術(shù)方案首先通過(guò)采用管殼式脫酸脫水床脫除天然氣中的酸性氣和水，再利用管殼式脫重?zé)N床脫除天然氣中重?zé)N，再生過(guò)程依靠外部熱媒從管程間接加熱，冷卻過(guò)程依靠外部冷媒從管程間接冷卻，整個(gè)過(guò)程僅需通入少量載氣以帶走再生時(shí)脫附產(chǎn)生的水和C02，不僅節(jié)約了再生氣，增加了原料氣利用率，而且實(shí)現(xiàn)了脫酸性氣和脫水的集成，工藝簡(jiǎn)單，可操作性高。所采用的的管殼式的脫酸脫水床和脫重?zé)N床外殼設(shè)計(jì)壓力低，設(shè)備投資少。
[0009]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和積極作用在于，采用的管殼式的脫酸脫水床和脫重?zé)N床脫除天然氣中的酸性氣、水以及重?zé)N的方法實(shí)現(xiàn)了工藝過(guò)程的集成，僅通過(guò)床層吸附的方式即可實(shí)現(xiàn)高濃度酸性氣含量的天然氣的凈化，不僅避免了再生氣消耗，增加了原料氣利用率，而且簡(jiǎn)化了天然氣凈化工藝流程，投資省，操作費(fèi)用低，節(jié)約成本，從而產(chǎn)生明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1為本實(shí)用新型的工藝流程示意圖。
[0011]圖中代號(hào)含義如下:
[0012]Dl:第一脫酸脫水床；
[0013]D2:第二脫酸脫水床；
[0014]Cl:第一脫重?zé)N床；
[0015]C2:第二脫重?zé)N床；
[0016]AR:在線(xiàn)水分析儀；
[0017]Vl ?V41:閥門(mén)。

【具體實(shí)施方式】
[0018]以下結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本實(shí)用新型做詳細(xì)地說(shuō)明
[0019]實(shí)施例1
[0020]本實(shí)施例的具體工藝流程請(qǐng)參見(jiàn)圖1。
[0021]一種天然氣凈化與干燥的裝置，設(shè)置第一脫酸脫水床D1、第二脫酸脫水床D2、第一脫重?zé)N床Cl和第二脫重?zé)N床C2，其中，第一脫酸脫水床Dl和第二脫酸脫水床D2通過(guò)閥門(mén)和管道并聯(lián)連接，第一脫重?zé)N床Cl和第二脫重?zé)N床C2通過(guò)閥門(mén)和管道并聯(lián)連接，脫酸脫水床與脫重?zé)N床的管程之間串聯(lián)連接，脫酸脫水床與脫重?zé)N床的殼程之間并聯(lián)連接；原料氣進(jìn)料管線(xiàn)連接第一脫酸脫水床Dl和第二脫酸脫水床D2的管側(cè)頂部入口，第一脫酸脫水床Dl和第二脫酸脫水床D2的管側(cè)底部出口依次連接在線(xiàn)水分析儀AR、第一減壓閥V38、以及第一脫重?zé)N床Cl和第二脫重?zé)N床C2的管側(cè)頂部入口，第一脫重?zé)N床Cl和第二脫重?zé)N床C2的管側(cè)底部出口連接產(chǎn)品氣管線(xiàn)。冷媒和熱媒的進(jìn)料管線(xiàn)與第一脫酸脫水床D1、第二脫酸脫水床D2、第一脫重?zé)N床Cl和第二脫重?zé)N床C2的殼側(cè)底部入口連接，冷媒和熱媒的出料管線(xiàn)與第一脫酸脫水床Dl、第二脫酸脫水床D2、第一脫重?zé)N床Cl和第二脫重?zé)N床C2的殼側(cè)頂部出口連接。閃蒸氣管線(xiàn)入口與第一脫酸脫水床D1、第二脫酸脫水床D2、第一脫重?zé)N床Cl以及第二脫重?zé)N床C2的管側(cè)底部入口的載氣管線(xiàn)連接。以上構(gòu)成天然氣凈化與干燥的裝置。
[0022]脫酸脫水床和脫重?zé)N床的床層管子直徑為300mm，在第一脫酸脫水床D1、第二脫酸脫水床D2、第一脫重?zé)N床Cl和第二脫重?zé)N床的管側(cè)填裝硅膠作為吸附床層。將C02含量為3mol%、苯含量為500ppmv的原料濕氣通入第一脫酸脫水床Dl脫除原料濕氣中的酸性氣和水分得到C02含量為15ppmv、水含量為0.5ppmv、苯含量為500ppmv的干氣，之后通入第一脫重?zé)N床Cl脫除原料氣中的重?zé)N，最終得到凈化后C02含量為15ppmv、水含量為0.5ppmv、苯含量為2ppmv的產(chǎn)品氣。在第一脫酸脫水床Dl吸附飽和后通過(guò)閥門(mén)將其切換至再生狀態(tài)，原料氣則通入第二脫酸脫水床D2。將300°C的熱油由底部入口通入第一脫酸脫水床Dl的殼程對(duì)吸附床層進(jìn)行加熱再生，當(dāng)吸附床層溫度達(dá)到100°C時(shí)通入載氣將吸附床層中解析出的酸性氣和水蒸氣吹走，載氣來(lái)自閃蒸氣，攜帶酸性氣和水蒸氣的載氣直接用作燃料氣。當(dāng)床層溫度升至280°C時(shí)停止通入熱油，完成加熱再生過(guò)程。之后將常溫的熱油由底部入口通入第一脫酸脫水床Dl的殼程對(duì)吸附床層進(jìn)行冷卻，此時(shí)載氣通過(guò)第十閥門(mén)VlO進(jìn)入脫重?zé)N工序，當(dāng)吸附床層溫度降至55°C時(shí)，停止通入常溫的熱油，同時(shí)停止通入載氣此時(shí)第一脫酸脫水床Dl已完成再生，備用直至進(jìn)入下一吸附循環(huán)。
[0023]當(dāng)?shù)谝幻撝責(zé)N床Cl吸附飽和后通過(guò)閥門(mén)將其切換至再生狀態(tài)，脫酸脫水后的原料氣通入第二脫重?zé)N床C2，以上述同樣操作條件對(duì)第一脫重?zé)N床Cl進(jìn)行再生和冷卻。
【權(quán)利要求】
1.一種天然氣凈化與干燥的裝置，其特征在于，該裝置通過(guò)采用管殼式脫酸脫水床和脫重?zé)N床脫除天然氣中的酸性氣、水以及重?zé)N，具體包括:脫酸脫水床、脫重?zé)N床、以及附屬管道和閥門(mén)，其中，設(shè)置第一脫酸脫水床(D1)、第二脫酸脫水床(D2)、第一脫重?zé)N床(Cl)和第二脫重?zé)N床(C2)，均為管殼式結(jié)構(gòu)，在第一脫酸脫水床(Dl)、第二脫酸脫水床(D2)、第一脫重?zé)N床(Cl)和第二脫重?zé)N床的管程側(cè)設(shè)置吸附床層，將天然氣管道與脫酸脫水床和脫重?zé)N床的管程連接，將冷媒和熱媒管道與脫酸脫水床和脫重?zé)N床的殼程連接；第一脫酸脫水床(Dl)的管程和第二脫酸脫水床(D2)的管程通過(guò)閥門(mén)和管道并聯(lián)連接，第一脫酸脫水床(Dl)的管程和第二脫酸脫水床(D2)的殼程通過(guò)閥門(mén)和管道并聯(lián)連接，第一脫重?zé)N床(Cl)的管程和第二脫重?zé)N床(C2)的管程通過(guò)閥門(mén)和管道并聯(lián)連接，第一脫重?zé)N床(Cl)的殼程和第二脫重?zé)N床(C2)的殼程通過(guò)閥門(mén)和管道并聯(lián)連接，脫酸脫水床與脫重?zé)N床的管程之間串聯(lián)連接，脫酸脫水床與脫重?zé)N床的殼程之間并聯(lián)連接；不同的脫重?zé)N床之間通過(guò)閥門(mén)控制各自獨(dú)立地進(jìn)行吸附干燥、再生和冷卻；脫酸脫水床與脫重?zé)N床的管程之間串聯(lián)連接，脫酸脫水床與脫重?zé)N床的殼程之間并聯(lián)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天然氣凈化與干燥的裝置，其特征在于，脫酸脫水床的數(shù)量為2?4個(gè)，脫重徑床的數(shù)量為2?3個(gè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天然氣凈化與干燥的裝置，其特征在于，脫酸脫水床和脫重徑床的管程所用管子直徑為50?400mm。
【文檔編號(hào)】C10L3/10GK204174187SQ201420394149
【公開(kāi)日】2015年2月25日 申請(qǐng)日期:2014年7月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月16日
【發(fā)明者】張會(huì)軍, 王道廣, 王英軍 申請(qǐng)人:北京安珂羅工程技術(shù)有限公司