一种一体式气体净化装置以及气体净化工程车的制作方法

本发明涉及气体净化领域，具体而言，涉及一种一体式气体净化装置以及气体净化工程车。

背景技术：

天然气是一种洁净环保的优质能源，燃烧时产生二氧化碳少于其他化石燃料，造成温室效应较低。然而从矿藏中开采出来的天然气的组分十分复杂，除了包括各种烃类化合物之外，还含有H₂S，CO₂等酸性杂质气体。这些酸性杂质气体与水混合后形成酸液，对天然气的输送管道和相关设备造成严重的腐蚀。因此，对于天然气的脱酸处理十分必要。

常见的酸性杂质气体脱除装置主要包括吸收塔、再生塔、再沸器和贫液泵，可以配合使用原料气过滤器、产品气过滤器、杂质气冷却器、杂质气分离器、回流泵、贫液冷却器等设备。现有技术中，吸收塔和再生塔的高度达到10m以上，其过于庞大的尺寸，使得其难以和其他设备一起被整合到撬座上。为了拆装方便，通常将吸收塔和再生塔固定安装，再将其它部件整合在撬座上，实际使用时将撬座与吸收塔和再生塔连接即可。但是，对于一些小规模的气井，往往其产气周期并不太长，将吸收塔、再生塔等装置固定安装，必然会造成对设备的极大浪费。而想要将吸收塔和再生塔缩小到可以撬装的尺寸难度很大，并不是简单的缩小吸收塔和再生塔的比例就可以实现的。盲目地降低塔高，只会造成酸性杂质气体脱除效果的降低。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种一体式气体净化装置，其将吸收塔和再生塔整合安装到撬座上，节约空间，便于安装和运输。

本发明的另一目的在于提供一种气体净化工程车，其包括上述一体式气体净化装置，其使用方便，能及时到现场进行气体净化作业，并在作业完成后及时撤离，实现设备的重复使用。

本发明的实施例是这样实现的：

一种一体式气体净化装置，包括：

吸收塔，吸收塔包括位于其底部的原料气入口和富液出口，以及位于其顶部的产品气出口和贫液入口；

再生塔，再生塔包括位于其顶部的富液入口和杂质气出口，以及位于其底部的贫液出口和蒸汽入口；蒸汽入口与再沸器连通，富液入口和吸收塔的富液出口连通，贫液出口通过贫液泵与吸收塔的贫液入口连通；

撬座，吸收塔、再生塔和贫液泵安装于撬座之上。

进一步地，在本发明其它较佳实施例中，原料气入口、富液出口、产品气出口以及贫液入口均位于吸收塔的侧壁。

进一步地，在本发明其它较佳实施例中，吸收塔还包括位于其内部并与原料气入口连接的气体分布器，气体分布器为直管形状，在气体分布器上沿其轴线方向分布有多个贯穿其管壁的排气孔，多个排气孔朝着吸收塔的顶部方向设置。

进一步地，在本发明其它较佳实施例中，吸收塔还包括位于其内部并与贫液入口连接的液体分布器，液体分布器包括喷管和挡板，喷管包含多个指向吸收塔的顶部的喷嘴，挡板位于喷管与吸收塔的塔顶之间并将喷管与吸收塔的塔顶隔开，挡板包括止挡面和导流面，止挡面正对喷管用于挡住从喷嘴中喷出的液体，导流面位于止挡面的两侧并向着喷管倾斜用于将挡住的液体进一步分散。

进一步地，在本发明其它较佳实施例中，再沸器位于再生塔底部且与再生塔一体成型。

进一步地，在本发明其它较佳实施例中，富液入口、杂质气出口和贫液出口均位于再生塔的侧壁。

进一步地，在本发明其它较佳实施例中，吸收塔和再生塔均采用比表面积大于200m²/m³的填料。

进一步地，在本发明其它较佳实施例中，一体式气体净化装置还包括安装于撬座上的原料气过滤器和产品气过滤器，原料气过滤器与原料气入口连接用以对原料气进行预纯化；产品气过滤器与产品气出口连接用以分离产品气中夹带的液滴。

进一步地，在本发明其它较佳实施例中，一体式气体净化装置还包括安装于撬座上的贫富液换热器，贫富液换热器的冷侧入口与富液出口连接，冷侧出口与富液入口连接，热侧入口与贫液出口连接，热侧出口与贫液入口连接，以实现将贫液的热量交换给富液。

一种气体净化工程车，包含上述一体式气体净化装置。

本发明实施例的有益效果是：本发明提供的一种一体式气体净化装置，将吸收塔、再生塔和再沸器整合安装到了撬座上，使整个撬装完整地具备了杂质气脱除装置的全部功能，整个装置可以反复使用，避免对设备的浪费。该装置运输方便，可以直接运送到作业现场进行作业，并免除了现场繁复的安装环节。而且其节约空间，可以适应任何狭窄环境下的作业。本发明的另一目的在于提供一种气体净化工程车，其包括上述一体式气体净化装置，其采用一体式设计，使用方便，能及时到现场进行气体净化作业，并在作业完成后及时撤离，实现设备的重复使用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明第一实施例所提供的一种一体式气体净化装置的流程图；

图2为本发明第一实施例所提供的一种一体式气体净化装置的吸收塔的剖视图；

图3为本发明第一实施例所提供的一种一体式气体净化装置的气体分布器的剖视图；

图4为本发明第一实施例所提供的一种一体式气体净化装置的液体分布器的喷管从吸收塔的塔顶往塔底方向看的示意图；

图5为本发明第一实施例所提供的一种一体式气体净化装置的液体分布器的挡板从吸收塔的塔底往塔顶方向看的示意图；

图6为本发明第一实施例所提供的一种一体式气体净化装置的再生塔和再沸器的剖视图；

图7为本发明第二实施例所提供的一种一体式气体净化装置的立体示意图；

图8为本发明第二实施例所提供的一种一体式气体净化装置的流程图。

图标：100-一体式气体净化装置；110-吸收塔；111-原料气入口；112-富液出口；113-产品气出口；114-贫液入口；115-第一填料层；116-气体分布器；1161-排气孔；117-第一液体分布器；1171-喷管；1172-挡板；1173-喷嘴；1174-干管；1175-支管；1176-止挡面；1177-导流面；120-再生塔；121-富液入口；122-杂质气出口；123-贫液出口；124-蒸汽入口；125-第二填料层；126-第二液体分布器；130-再沸器；140-贫液泵；150-撬座；200-一体式气体净化装置；210-原料气过滤器；220-产品气过滤器；230-贫富液换热器；240-贫液冷却器；250-杂质气冷却器；260-杂质气分离器；270-贫液储罐；280-贫液过滤器；290-回流泵。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

第一实施例

本实施例提供一种一体式气体净化装置100，如图1所示，其包括撬座(图未示)，和安装于撬座之上的吸收塔110、再生塔120、再沸器130和贫液泵140。为了满足国家对陆地运输尺寸的限制，整个一体式气体净化装置100长不超过15m，宽不超过3m，高不超过3.5m。

如图2所示，吸收塔110整体为一圆柱体，是对进入装置的原料气进行处理的主要设备，其通常的高度大于10m。在本发明实施例中，为了降低吸收塔110的高度，采用了无裙座设计，而直接将吸收塔110安装到撬座上，省去了裙座所占用的空间。值得注意的是，在本发明其它较佳实施例中，该一体式气体净化装置100可包含多个吸收塔110，多个吸收塔110采用串联或并联的方式进行连接。优选地，可将多个吸收塔110中的气体通路进行串联，而将液体通路进行并联。串联的气体通路可以让原料气依次经过多个吸收塔110的净化，得到更加纯净的产品气。

如图2所示，在吸收塔110的底部设置有原料气入口111和富液出口112，同时在吸收塔110的顶部设置有产品气出口113和贫液入口114。原料气自吸收塔110底部的原料气入口111进入吸收塔110，并自下而上运动。用来吸收杂质气的贫液从吸收塔110顶部的贫液入口114进入，并自上而下运动。原料气与贫液在吸收塔110中部的第一填料层115汇集，贫液吸收原料气中的杂质气，形成富含杂质气的富液，并从吸收塔110底部的富液出口112排出，同时，原料气被吸收了杂质气后转化为产品气，由吸收塔110顶部的产品气出口113排出。其中，原料气入口111、富液出口112、产品气出口113和贫液入口114均设置于吸收塔110的侧壁，并通过连接管与其它设备连接。连接管尽量朝着吸收塔110的侧向延伸排布，不要超过吸收塔110塔顶的高度，以避免增加一体式气体净化装置100的整体高度。进一步地，第一填料层115中所填充的填料比表面积大于200m²/m³，例如BX500、CY700等，以保证在降低吸收塔110的高度的同时，保持吸收塔110的吸收效果。

如图2和图3所示，吸收塔110还包括位于其内部并与原料气入口111连接的气体分布器116。气体分布器116为直管形状，由原料气入口111处沿吸收塔110的直径方向延伸至与原料气入口111相对的侧壁。值得注意的是，在本发明的其它较佳实施例中，气体分布器116的形状也可以为曲型管，包括“S”型管、“U”型管等，可以是单管，也可以是多个管并排设置的形式。进一步地，在气体分布器116上沿其轴线方向分布有多个贯穿其管壁的排气孔1161，多个排气孔1161朝着吸收塔110的顶部方向并与吸收塔110的轴心线方向呈夹角α倾斜设置，夹角α为30～80°，换句话说气体分布器116可朝向吸收塔110的顶部喷气。具体到本实施例中，直管状的气体分布器116上包括两个排气孔组(未标示)，每个排气孔组包括多个沿气体分布器116轴线方向等间隙排列的排气孔1161，以过气体分布器116轴线的竖直平面作为参考面，两个排气孔组分列于该参考面的两侧，且每个排气孔1161的方向与该参考面保持45～80°的角度。现有技术中，排气孔1161通常向下设置，为了避免由排气孔1161中排出的原料气对位于其吸收塔110底部的液面产生影响，气体分布器116和吸收塔110底部的液面之间需要保持一定的安全距离。而这种倾斜向上设置的排气孔1161，避免了原料气对位于其下方液面的冲击，使得气体分布器116与吸收塔110的塔底之间的距离可以设置得更近，从而降低整个吸收塔110的高度。进一步地，排气孔1161的形状并没有特别的限定，可以视具体情况设置为圆形、椭圆形、条形、甚至是不规则形状等。

如图2和图4所示，吸收塔110还包括位于其内部并与贫液入口114连接的第一液体分布器117，第一液体分布器117位于第一填料层115的上方。现有技术中，第一液体分布器117包括多个喷管1171，喷管1171上设有指向吸收塔110塔底的喷嘴1173，贫液由喷嘴1173向下方喷洒形成一个基本呈圆锥状的喷洒区域，为了让由喷嘴1173中排出的贫液能够充分的分散开，即圆锥的底面覆盖更多的区域，第一液体分布器117和第一填料层115之间需要保持足够的喷洒距离。而本发明实施例所提供的一种一体式气体净化装置100，其第一液体分布器117包括喷管1171和挡板1172，喷管1171包含多个指向吸收塔110的顶部的喷嘴1173，挡板1172位于喷管1171与吸收塔110的塔顶之间并将喷管1171与吸收塔110的塔顶隔开。需要注意的是，挡板1172并未将其上下的空间完全隔绝，挡板1172上还应当设置有供气体通过的间隙(未标示)，间隙的数量可以是单个或是多个，并错开喷嘴1173设置。从喷嘴1173中向塔顶方向喷出的液体流在经过挡板1172的反弹后落回到第一填料层115，通过挡板从多个不同角度的反弹，将贫液充分地分散开，借此缩短第一填料层115与第一液体分布器117之间的距离，使得吸收塔110的整体高度进一步降低。

如图4所示，优选地，喷管1171包括干管1174和多个支管1175，干管1174与贫液入口114连接并水平延伸至于贫液入口114相对设置的侧壁，多个支管1175设置于干管1174的管壁上，并在水平面上向干管1174的侧向延伸。支管1175可以与干管1174保持垂直，也可以是呈一定角度倾斜。支管1175之间可以互相平行，也可以是交叉设置。值得注意的是，在本发明的其它较佳实施例中，干管1174的数量可以为多个，多个干管1174和多个支管1175形成互相交叉的网格状。

如图5所示，挡板1172包括止挡面1176和导流面1177，止挡面1176的形状与喷管1171的形状相对应，保持位于喷管1171的正上方并将喷管1171和吸收塔110的塔顶隔开，用于挡住从喷嘴1173中喷出的液体。导流面1177位于止挡面1176的两侧并与止挡面1176呈20～45度角向着喷管1171倾斜。导流面1177可以作为止挡面1176在侧向的延伸，进一步地增加将液体挡住的面积，同时，导流面1177成一定角度倾斜，可以用于将止挡面1176挡住的液体作进一步分散。

如图6所示，再生塔120是对富液进行杂质气脱除并再生贫液的设备，其整体同样为一圆柱体。再生塔120的顶部设置有富液入口121和杂质气出口122，同时，其底部设置有贫液出口123和蒸汽入口124。蒸汽入口124与再沸器130通过连接管连通，再沸器130加热其内部的液体并产生蒸汽，蒸汽自再生塔120底部的蒸汽入口124进入再生塔120，并自下而上运动。富液从再生塔120顶部的富液入口121进入，并自上而下运动。蒸汽与富液在再生塔120中部的第二填料层125汇集，蒸汽对富液进行加热和气提，带出其中溶解的杂质气，并从再生塔120顶部的杂质气出口122排出，同时，富液被吸收了杂质气后再生为贫液，由再生塔120底部的贫液出口123排出。第二填料层125中所填充的填料比表面积大于200m²/m³，例如BX500、CY700等，以保证在降低再生塔120的高度的同时，保持再生塔120的再生效果

如图6所示，作为优选，在本实施例中，再沸器130和再生塔120为一体式结构，将再沸器130直接安装于再生塔120的底部，同时，将贫液出口123移至再沸器130的底部。在再沸器130中加热形成的蒸汽，可以直接由再生塔120的底部进入再生塔120内，在再生塔120中形成的贫液由再沸器130底部排出。这样的设计省去了再生塔120的裙座，增加空间利用率。优选地，再生塔120的顶部采用平盖封头结构，进一步降低再生塔120的整体高度。

如图1和图6所示，富液入口121、杂质气出口122、贫液出口123均设置于再生塔120的侧壁。富液入口121和位于吸收塔110上的富液出口112通过连接管连通，贫液出口123通过贫液泵140并与位于吸收塔110上的贫液入口114通过连接管连通，实现碱液的反复利用。同样地，所有的连接管尽量朝着再生塔120的侧向延伸排布，不要超过再生塔120塔顶的高度，以避免增加一体式气体净化装置100的整体高度。

如图6所示，再生塔120还包括位于其内部并与富液入口121连接的第二液体分布器126，第二液体分布器126位于第二填料层125的上方。第二液体分布器126具有与第一液体分布器117同样的构造，以缩短第二填料层125与第二液体分布器126之间的安装距离，使得再生塔120的整体高度进一步降低。

如图1所示，实际使用，原料气在吸收塔110中与贫液充分接触，被贫液吸收掉杂质气后从吸收塔110排出，进行后续处理或装罐储存。而贫液在吸收掉杂质气后形成富液从吸收塔110排出进入到再生塔120，在再生塔120中与蒸汽混合，被蒸汽气提带走杂质气后，再生成贫液，经由贫液泵140回到吸收塔110中重复利用。整个一体式气体净化装置100在一个长不超过15m，宽不超过3m的撬座上完整的实现了气体净化功能，并通过发明人基于自身经验的创造性改进，将整体高度控制在3.5m之内，使其整体尺寸在陆地运输限制范围内，能够非常方便的进行运输和安装使用。

第二实施例

本实施例提供一种一体式气体净化装置200，如图7所示，其包含第一实施例所提供的一种一体式气体净化装置100的全部结构，并在其基础上进行了进一步地优化。

如图7和图8所示，该一体式气体净化装置200还包括安装于撬座150上的原料气过滤器210和产品气过滤器220。原料气过滤器210与位于吸收塔110上的原料气入口111连接，用以对原料气进行预纯化。产品气过滤器220与位于吸收塔110上的产品气出口113连接用以对得到的产品气进一步提纯。

如图7和图8所示，该一体式气体净化装置200还包括安装于撬座150上的贫富液换热器230。贫富液换热器230的冷侧入口与位于吸收塔110上的富液出口112连接，冷侧出口与位于再生塔120上的富液入口121连接，热侧入口与位于再生塔120上的贫液出口123连接，热侧出口与位于吸收塔110上的贫液入口114连接。从再生塔120中再生得到的贫液具有较高的温度，而为了保证贫液在吸收塔110中的吸收效果，需要对贫液进行降温。相反地，从吸收塔110中排出的富液温度较低，正好可以用以对贫液进行降温，以提高整个一体式气体净化装置200的能量利用率。

优选地，如图7和图8所示，为了进一步对贫液进行冷却，该一体式气体净化装置200还包括安装于撬座150上的贫液冷却器240，贫液冷却器240连接在贫富液换热器230与位于吸收塔110上的贫液入口114之间，用于对贫液作进一步地冷却。

同时，如图7和图8所示，为了对再生塔120中排出的杂质气进行处理，该一体式气体净化装置200还包括安装于撬座150上的杂质气冷却器250和杂质气分离器260，杂质气冷却器250和再生塔120上的杂质气出口122连接，用于对再生塔120排出的杂质气进行冷却，并将冷却后的杂质气输送到杂质气分离器260。杂质气分离器260对杂质气进行气液分离，回收其中的水分并实现对杂质气的再生利用。

如图7和图8所示，该一体式气体净化装置200还包括安装于撬座150上的贫液储罐270，贫液储罐270与贫液泵140连接，并通过贫液泵140输送到吸收塔110，可以对消耗掉的贫液进行添加。

进一步地，在贫液进入贫液泵140之前先通过贫液过滤器280，贫液过滤器280可以除去从贫液储罐270或是再生塔120输送来的贫液中的杂质，以增加贫液的稳定性。

优选地，如图7和图8所示，该一体式气体净化装置200还包括安装于撬座150上的回流泵290，回流泵290连接到杂质气分离器260，对分离杂质气后得到的液体进行回收，并将其从再生塔120的顶部引入再生塔120，使其在再生塔120中再生为贫液。

本实施例所提供的一种一体式气体净化装置200，其工作原理与第一实施例所提供的一种一体式气体净化装置100基本类似，如有不清楚的地方，可以参照第一实施例，此处不再进行赘述。

综上所述，本发明提供的一种一体式气体净化装置，将吸收塔和再生塔整合安装到了撬座上，使整个撬装完整地具备了杂质气脱除装置的全部功能，整个装置可以反复使用，避免对设备的浪费。该装置运输方便，可以直接运送到作业现场进行作业，并免除了现场繁复的安装环节。而且其节约空间，可以适应任何狭窄环境下的作业。本发明的另一目的在于提供一种气体净化工程车，其包括上述一体式气体净化装置，其采用一体式设计，使用方便，能及时到现场进行气体净化作业，并在作业完成后及时撤离，实现设备的重复使用。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。