专利名称：一种天然气吸附剂再生节能工艺及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于天然气工业对天然气进行脱水和吸附剂再生的天然气吸附剂再生节能工艺及装置。
背景技术：
车用压缩天然气水露点应符合GB18047的规定，脱水装置是完成车用压缩天然气脱水的重要设备，对水露点的控制至关重要。目前车用压缩天然气脱水方式宜采用吸附法脱水，吸附剂宜采用4A型或3A型分子筛。同时，为保证加气站连续运行，需要两塔或多塔脱水装置交替作业，两塔脱水装置运行时，一塔进行脱水操作，另一塔进行脱附再生和冷却，然后切换操作。在三塔或多塔流程中，受进料条件等因素影响切换程序可以有多种选择，例如三塔流程可采用一塔吸附、一塔再生、另一塔冷却或二塔吸附、一塔再生及冷却的切换操作。车用压缩天然气的脱水装置工艺流程包含天然气脱水操作和吸附剂再生操作。脱水操作流程为:增压后的高压天然气经前过滤分离器分离后从脱水塔顶部进气口进入，与脱水塔内的吸附剂充分接触，吸附剂吸附高压天然气所含的水分和部分烃，然后从脱水塔的底部排气口排出，随后进入后过滤器分离器过滤，最后经顺序控制盘控制压缩天然气的储存和加气。再生操作流程为:用作吸附剂再生的再生气(一般用干燥天然气)经加热器加热到吸附剂再生所需要的温度后，由脱水塔的底部进入，流经吸附剂床层与吸附剂接触加热，随着温度的升高，吸附剂吸附的水分及部分烃被再生气带走，完成吸附剂的再生，从而达到吸附剂的再生目的；同时，吸附剂再生完成后脱水塔需冷却到常温以满足对天然气的脱水操作。目前有采用自然 冷却和通入再生气吹扫吸附剂的方式，但多采用后者的降温方式。吸附剂温度降低到常温时，停止通入再生气，吸附剂恢复脱水能力，从而满足天然气的脱水功能。同时，从脱水塔排出的再生气经冷却分离后进入天然气回收罐准备再次压缩。在吸附剂再生操作流程中，由于加热器的压力等级一般较低，需对再生气节流降压以满足加热器的压力等级。由焦耳-汤姆逊效应知，经节流降压后的再生气温度一般很低。由脱水装置再生操作流程知，节流降压后的再生气经加热器加热后进入脱水塔完成吸附剂的再生，随后从脱水塔顶部排出，经过冷却分离后进入回收罐。存在不合理之处:(I)从脱水塔顶部排出的再生气携带了大量热量，对其冷却需要耗用大量的冷却水，增加了冷却的能耗，同时若冷却不好，不利于气液分离，影响分离效果，再生气进入回收罐后也提高了回收罐的温度；(2)节流降压后的再生气温度低，使得加热炉的进口温度低，导致加热时间长，能耗大，不利于节能运行。
发明内容
本发明的目的是为了克服脱水装置吸附剂再生过程能耗大，用气量大，加热时间长，再生不彻底的问题，特提供一种天然气吸附剂再生节能工艺及装置，通过再生气(一般用干燥天然气)节流降压后的冷量与完成脱附后再生气的热量换热，使冷气升温、热气冷却，实现能量的互补利用；用节流降压后较低温度的再生气直接冷吹脱水塔，实现脱水塔的快速降温，达到脱水装置节能降耗以及优化脱水和再生效果的双重目的。本发明的目的是通过下述技术方案实现的。一种天然气吸附剂再生节能工艺，包括天然气脱水操作和吸附剂再生操作，其中吸附剂再生操作又包括吸附剂加热再生和吸附剂冷吹再生；采用两塔流程，一塔进行天然气脱水操作，另一塔进行吸附剂再生操作，然后切换操作；天然气脱水操作先开启A高进阀和A高出阀，关闭B高进阀和B高出阀，将压力为20MPa 25MPa的压缩天然气经前过滤分离器分离后，经A高进阀从A脱水塔顶端进入塔内，与吸附剂充分接触吸附其水分和部分烃得到干燥的天然气，吸附剂采用4A型分子筛；而后从A脱水塔的底端排出，经A高出阀进入后过滤分离器分离部分固体颗粒后进入储气罐储存，完成压缩天然气的深度脱水；当A脱水塔脱水饱和后，切换使用B脱水塔；吸附剂再生操作加热再生时开启换热器开启阀、B热进阀、B热出阀，关闭换热器关闭阀、A热进阀、A热出阀，将压力为20MPa 25MPa的干燥天然气作为吸附剂的再生气，再生气经再生气调压阀节流降压后得到压力为O. 5MPa 1. 2MPa、温度为-15°C _4°C的低温低压再生气，随后经换热器开启阀进入换热器壳程换热，对再生气预热，预热后的再生气经加热器加热至200°C 315°C后经B热进阀从B脱水塔的底端进入塔内对吸附剂进行脱附，完成脱附后的再生气从B脱水塔的顶端排出，经B热出阀进入换热器管程换热实现降温，而后经冷凝分离器冷却分离后进入回收罐；冷吹再生时关闭换热器开启阀、加热器，打开换热器关闭阀，经调压阀节流降压后得到压力为O. 5MPa 1. 2MPa、温度为-15°C _4°C的低温低压再生气经换热器关闭阀和B热进阀从B脱水塔的底端直接进入塔内，对B脱水塔的吸附剂冷吹降温，从B脱水塔顶端排出的再生气经B热出阀、换热器、冷凝分离器后进入回收罐；当吸附剂的温度低于50°C时，停止冷吹，完成吸附剂的再生，准备下一次倒塔对天然气脱水；随后打开排污阀排出换热器中由于再生气的压力和温度变化所析出的凝析油。—种天然气吸附剂再生节能工艺所使用的装置，是由前、后过滤分离器，脱水塔，储气罐，换热器，加热器，冷凝分离器，回收罐和阀组成，其特征在于该脱水装置采用双塔结构，前过滤分离器上部出口与A高进阀及B高进阀并联连接，A高进阀出口管线连接在A脱水塔顶端，B高进阀出口管线连接在B脱水塔顶端；在A脱水塔顶端进口管线与B脱水塔顶端进口管线之间串联连接有A热出阀与B热出阀，两A、B热出阀间用管线连接换热器的管程进口，换热器管程出口管线连接冷凝分离器，冷凝分离器出口管线连接回收罐;A脱水塔和B脱水塔的底端管线间连接A高出阀和B高出阀，两A、B高出阀的出口管线连接在后过滤分离器下部，后过滤分离器上部出口管线连接储气罐；再生气调压阀出口管线并联连接有换热器开启阀和换热器关闭阀，换热器开启阀与换热器的壳程进口连接，换热器壳程的右下端连接排污阀，换热器的壳程出口连接加热器，加热器出口与换热器关闭阀出口管线并联后与A热进阀和B热进阀进口连接，A热进阀出口连接在A脱水塔的底端出口，B热进阀出口连接B脱水塔的底端出口。本发明具有以下有益效果(1)完成吸附剂再生的再生气进入回收罐，避免了再生气的浪费；(2)对低温低压再生气预热，提高了加热器的进口温度，缩短了加热时间，减少了加热器的功耗；(3)缩短了加热再生操作的加热时间，减少了再生气的用量；(4)脱水塔排出的高温再生气被冷却，降低了冷凝分离器进口温度，有利于分离器的分离，同时也降低了进入回收罐的温度；(5)节流降压后的低温再生气直接冷吹吸附剂，降温速度快；(6)能量的互补利用，大大降低了脱水装置的能耗，有利于脱水装置的节能经济运行。
图1为本发明天然气吸附剂再生节能工艺所使用装置的结构示意中1.前过滤分离器；2. A高进阀；3. A脱水塔；4. A高出阀；5.后过滤分离器；
6.储气罐；7.再生气调压阀；8.换热器开启阀；9.换热器关闭阀；10.换热器；11.加热器；12. B热进阀；13. B热出阀；14.冷凝分离器；15.回收罐；16. B高进阀；17. B脱水塔；18.B高出阀；19.A热进阀；20.A热出阀；21.排污阀。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细说明。本发明采用两塔脱水流程，在实际生产中天然气脱水操作和吸附剂再生操作时交替运行的，一塔进行天然气脱水操作，另一塔进行吸附剂再生操作，然后切换操作。以A脱水塔3进行脱水、B脱水塔17进行再生对本发明进行详细说明。天然气脱水操作先开启A高进阀2和A高出阀4，关闭B高进阀16和B高出阀18，将压力为20MPa 25MPa的压缩天然气经前过滤分离器I分离后，经A高进阀2从A脱水塔3顶端进入塔内，与吸附剂充分接触吸附其水分和部分烃得到干燥的天然气，吸附剂采用4A型分子筛；而后从A脱水塔3的底端排出，经A高出阀4进入后过滤分离器5分离部分固体颗粒后进入储气罐6储存，完成压缩天然气的深度脱水；当A脱水塔3脱水饱和后，切换使用B脱水塔17。吸附剂再生操作加热再生时开启换热器开启阀8、B热进阀12、B热出阀13，关闭换热器关闭阀9、A热进阀19、A热出阀20，将压力为20MPa 25MPa的干燥天然气作为吸附剂的再生气，再生气经再生气调压阀7节流降压后得到压力为O. 5MPa 1. 2MPa、温度为-15°C _4°C的低温低压再生气，随后经换热器开启阀8进入换热器10壳程换热，对再生气预热，预热后的再生气经加热器11加热至200°C 315°C后经B热进阀12从B脱水塔17的底端进入塔内对吸附剂进行脱附，完成脱附后的再生气从B脱水塔17的顶端排出，经B热出阀13进入换热器10管程换热实现降温，而后经冷凝分离器14冷却分离后进入回收罐15。冷吹再生时关闭换热器开启阀8、加热器11，打开换热器关闭阀9，经调压阀7节流降压后得到压力为O. 5MPa 1. 2MPa、温度为_15°C _4°C的低温低压再生气经换热器关闭阀9和B热进阀12从B脱水塔17的底端直接进入塔内，对B脱水塔17的吸附剂冷吹降温，从B脱水塔17顶端排出的再生气经B热出阀13、换热器10、冷凝分离器14后进入回收罐15 ;当吸附剂的温度低于50°C时，停止冷吹，完成吸附剂的再生，准备下一次倒塔对天然气脱水；随后打开排污阀21排出换热器中由于再生气的压力和温度变化所析出的凝析油。本发明所使用的装置，是由前、后过滤分离器，脱水塔，储气罐，换热器，加热器，冷凝分离器，回收罐和阀组成，其特征在于该脱水装置采用双塔结构，前过滤分离器I上部出口与A高进阀2及B高进阀16并联连接，A高进阀2出口管线连接在A脱水塔3顶端，B高进阀16出口管线连接在B脱水塔17顶端；在A脱水塔3顶端进口管线与B脱水塔17顶端进口管线之间串联连接有A热出阀20与B热出阀13，两A、B热出阀20、13间用管线连接换热器10的管程进口，换热器10管程出口管线连接冷凝分离器14，冷凝分离器14出口管线连接回收罐15 ；A脱水塔3和B脱水塔17的底端管线间连接A高出阀4和B高出阀18，两A、B高出阀4、18的出口管线连接在后过滤分离器5下部，后过滤分离器5上部出口管线连接储气罐6 ;再生气调压阀7出口管线并联连接有换热器开启阀8和换热器关闭阀9，换热器开启阀8与换热器10的壳程进口连接，换热器10壳程的右下端连接排污阀21，换热器10的壳程出口连接加热器11，加热器11出口与换热器关闭阀9出口管线并联后与A热进阀19和B热进阀12进口连接，A热进阀19出口连接在A脱水塔3的底端出口，B热进阀12出口连接B脱水塔17的底端出口。
权利要求
1.一种天然气吸附剂再生节能工艺，包括天然气脱水操作和吸附剂再生操作，其中吸附剂再生操作又包括吸附剂加热再生和吸附剂冷吹再生；采用两塔流程，一塔进行天然气脱水操作，另一塔进行吸附剂再生操作，然后切换操作；天然气脱水操作:先开启A高进阀(2)和A高出阀(4)，关闭B高进阀(16)和B高出阀(18)，将压力为20MPa 25MPa的压缩天然气经前过滤分离器(I)分离后，经A高进阀(2)从A脱水塔(3)顶端进入塔内，与吸附剂充分接触吸附其水分和部分烃得到干燥的天然气，吸附剂采用4A型分子筛；而后从A脱水塔(3)的底端排出，经A高出阀(4)进入后过滤分离器(5)分离部分固体颗粒后进入储气罐(6)储存，完成压缩天然气的深度脱水；当A脱水塔(3)脱水饱和后，切换使用B脱水塔(17);吸附剂再生操作:加热再生时开启换热器开启阀(8)、B热进阀(12)、B热出阀(13)，关闭换热器关闭阀(9)、A热进阀(19)、A热出阀(20)，将压力为20MPa 25MPa的干燥天然气作为吸附剂的再生气，再生气经再生气调压阀(7)节流降压后得到压力为0.5MPa 1.2MPa、温度为-15°C _4°C的低温低压再生气，随后经换热器开启阀(8)进入换热器(10)壳程换热，对再生气预热，预热后的再生气经加热器(11)加热至20(TC 315°C后经B热进阀(12)从B脱水塔(17)的底端进入塔内对吸附剂进行脱附，完成脱附后的再生气从B脱水塔(17)的顶端排出，经B热出阀(13)进入换热器(10)管程换热实现降温，而后经冷凝分离器(14)冷却分离后进入回收罐(15);冷吹再生时关闭换热器开启阀(8)、加热器(11)，打开换热器关闭阀(9)，经调压阀(7)节流降压后得到压力为0.5MPa 1.2MPa、温度为-15°C _4°C的低温低压再生气经换热器关闭阀(9)和B热进阀(12)从B脱水塔(17)的底端直接进入塔内，对B脱水塔(17)的吸附剂冷吹降温，从B脱水塔(17)顶端排出的再生气经B热出阀(13)、换热器(10)、冷凝分离器(14)后进入回收罐(15);当吸附剂的温度低于50°C时，停止冷吹，完成吸附剂的再生，准备下一次倒塔对天然气脱水；随后打开排污阀(21)排出换热器中由于再生气的压力和温度变化所析出的凝析油。
2.一种天然气吸附剂再生节能工艺所使用的装置，是由前、后过滤分离器，脱水塔，储气罐，换热器，加热器，冷凝分离器，回收罐和阀组成，其特征在于:该脱水装置采用双塔结构，前过滤分离器⑴上部出口与A高进阀⑵及B高进阀(16)并联连接，A高进阀⑵出口管线连接在A脱水塔(3)顶端，B高进阀(16)出口管线连接在B脱水塔(17)顶端；在A脱水塔⑶顶端进口管线与B脱水塔(17)顶端进口管线之间串联连接有A热出阀(20)与B热出阀(13)，两A、B热出阀(20、13)间用管线连接换热器(10)的管程进口，换热器(10)管程出口管线连接冷凝分离器(14)，冷凝分离器(14)出口管线连接回收罐(15) ;A脱水塔(3)和B脱水塔(17)的底端管线间连接A高出阀(4)和B高出阀(18)，两A、B高出阀(4、18)的出口管线连接在后过滤分离器(5)下部，后过滤分离器(5)上部出口管线连接储气罐(6);再生气调压阀(7)出口管线并联连接有换热器开启阀(8)和换热器关闭阀(9)，换热器开启阀(8)与换热器(10)的壳程进口连接，换热器(10)壳程的右下端连接排污阀(21)，换热器(10)的壳程出口连接加热器(11)，加热器(11)出口与换热器关闭阀(9)出口管线并联后与A热进阀(19)和B热进阀(12)进口连接，A热进阀(19)出口连接在A脱水塔(3)的底端出口，B热进阀(12)出口连接B脱水塔(17)的底端出口。
全文摘要
本发明涉及一种天然气工业对天然气深度脱水的天然气吸附剂再生节能工艺及装置。它可克服吸附剂再生时能耗大、加热时间长的问题。其技术方案是采用两塔流程，一塔天然气脱水，另一塔吸附剂再生，然后切换操作；天然气脱水时压缩天然气先经前过滤分离器分离后进入A脱水塔进行脱水得到干燥天然气，再经后过滤分离器分离后进入储气罐；吸附剂加热再生时节流降压后的再生气经换热器、加热器升温后进入B脱水塔对吸附剂进行再生，然后进入换热器降温，再经冷凝分离器分离后进入回收罐；吸附剂冷吹再生时节流降压后的再生气进入B脱水塔对吸附剂冷吹降温。本工艺实现了能量的互补利用，降低了吸附剂再生时的能耗，实现装置的节能运行。
文档编号B01J20/34GK103071475SQ20131000684
公开日2013年5月1日 申请日期2013年1月9日 优先权日2013年1月9日
发明者梁政, 李双双, 田家林, 朱小华, 尹琪, 邓雄, 张梁, 董超群, 张力文 申请人:西南石油大学