专利名称：天然气脱水过程三甘醇降耗的方法与装置的制作方法
技术领域：
本发明属于石油化工与环保领域，涉及一种天然气脱水过程三甘醇降耗的工艺方法，适用于天然气净化单位天然气脱水单元的工艺。该方法通过在其流程中加入气-液旋流器和固-液旋流器，能够有效地改善相关工艺过程，获得更好的处理效果。具体地说，本发明涉及对天然气脱水过程三甘醇的处理方法及装置。
背景技术：
三乙二醇，又名三甘醇，为无色、无臭、有甜味的粘稠、透明或微带黄色液 体；相对密度为1. 126，沸点为285 °C，熔点为-7°c，可燃，闪点为176.7°C，自燃点为371°C，可与水以任何比例混溶，能降低水的冰点，有极大的吸湿性。结构简式为HO-(CH2)2-O-(CH2)2-O-(CH2)2-OH,分子式为C6H14O4 ;相对分子量为150. 2，其主要技术指标为:酸度(以乙酸计)(100mg/kg，密度(20°C)为1. 1215-1. 1245g/cm3。推荐用途三乙二醇可作为芳烃抽提的溶剂，橡胶、硝酸纤维的溶剂以及柴油添加齐U、火箭燃料。此外，在医药、涂料、纺织、印染、食品、造纸、化妆品、制革、照相、印刷、金属加工等行业中都有着广泛的用途。常用来做纺织助剂、溶剂、橡胶与树脂的增塑剂，润滑油粘度的改进剂以及重整液的芳烃抽提剂。天然气工业脱水的方法主要有溶剂吸收法、固体吸附法、直接冷却法。三甘醇脱水属于溶剂吸收脱水，分子筛脱水则属于固体吸附法。三甘醇脱水技术是利用三甘醇溶剂在高压常温下将天然气或合成气中的水分吸收，并在降压和升温的情况下，将水从溶剂中脱出，同时三甘醇获得再生。其具有如下技术特点I)工程投资和操作费用较低；2)三甘醇再生的工艺流程及仪表控制系统较简单，其重沸器采用火管直接加热；3)工艺成熟、可靠，操作、检修容易；4)露点降可达> 60°C，湿净化气经三甘醇脱水能满足天然气输送的水露点要求。中国专利申请201120242086 (—种三甘醇回收装置)提供了一种三甘醇回收装置，其中，提供一种与废三甘醇的输送管道连通且可对废三甘醇溶液加热的真空重沸器，废三甘醇溶液进入换热器内，与真空重沸器内的高温三甘醇进行热交换，降低对真空重沸器的热量要求，从而减少了真空重沸器的尺寸和功率要求，进而节约了成本，减少了占地面积。不可否认，其对三甘醇的回收利用、起到了一定程度上的作用，但这样的装置对于三甘醇的减耗只能起到治标不治本的效果。迄今为止，本领域尚未开发出一种能够有效地降低三甘醇溶液损耗，同时使得天然气脱水工艺过程更加稳定可靠运行的天然气脱水过程三甘醇降耗的方法与装置。
发明内容
本发明提供了一种新颖的天然气脱水过程三甘醇降耗的方法与装置，从而解决了现有技术中存在的问题。
一方面，本发明提供了一种天然气脱水过程三甘醇降耗的方法，该方法包括(a)在原料天然气进入三甘醇脱水塔之前，采用微旋流分离脱除其中所携带的富胺液，得到脱除了富胺液的天然气；(b)所述脱除了富胺液的天然气经三甘醇脱水塔处理后，在三甘醇脱水塔顶内部采用微旋流分离脱除并回收其中所携带的三甘醇雾滴；
(c)回收的三甘醇雾滴经闪蒸和过滤脱除烃类杂质后，采用微旋流分离脱除其中所携带的固体杂质，得到净化的三甘醇。在一个优选的实施方式中，在步骤(C)中，采用微旋流分离脱除3mm或更大的固体杂质。在另一个优选的实施方式中，在步骤(b)中，采用微旋流分离进行处理后，对2μπι或更大的三甘醇雾滴的去除率达到90%或更高，对应额定压降不大于30mm H2O柱。在另一个优选的实施方式中，该方法还包括对所得的净化的三甘醇进行换热；和/或经该方法处理后，三甘醇的耗损量降低50%。另一方面，本发明提供了一种天然气脱水过程三甘醇降耗的装置，该装置包括置于三甘醇脱水塔之前的脱胺旋流器，用以在原料天然气进入三甘醇脱水塔之前，脱除其中所携带的富胺液，得到脱除了富胺液的天然气；置于三甘醇脱水塔塔顶内部的脱醇旋流管组，用以在所述脱除了富胺液的天然气经三甘醇脱水塔处理后，脱除并回收其中所携带的三甘醇雾滴；置于活性炭过滤器之后的脱固旋流器，用以在回收的三甘醇雾滴经与三甘醇脱水塔连接的三甘醇闪蒸罐闪蒸，并经与三甘醇闪蒸罐连接的活性炭过滤器过滤脱除烃类杂质后，脱除其中所携带的固体杂质，得到净化的三甘醇。在一个优选的实施方式中，所述三甘醇脱水塔为填料塔，塔内天然气与作为脱水介质的高纯度(纯度达到99. 5%以上)三甘醇逆流接触，其水露点达到_15°C。在另一个优选的实施方式中，所述脱胺旋流器、脱固旋流器和脱醇旋流管组是由一个或多个微旋流芯管并联组成的；并且任选地通过外设压力容器组装成一个整体，公用进出口，其材质均采用耐碱腐蚀材料。在另一个优选的实施方式中，该装置还包括位于所述三甘醇脱水塔(I)顶部的起冷却作用的散热片。在另一个优选的实施方式中，该装置还包括与脱固旋流器连接的贫富三甘醇换热器，以及与贫富三甘醇换热器连接的三甘醇循环泵，其中，三甘醇循环泵为往复泵，泵出口的三甘醇压力高于三甘醇脱水塔的操作压力。在另一个优选的实施方式中，经过脱胺旋流器处理后，胺液浓度由500ppm降至50ppmo
图1是根据本发明的一个实施方式的天然气脱水过程三甘醇降耗的工艺流程示意图。
具体实施方式
在现有的天然气脱水过程三甘醇的处理工艺中，在三甘醇脱水塔之后采用的是传统的分液罐，但是长期以来，该工艺过程的三甘醇降耗以及工艺过程的长周期稳定可靠运行受到限制，并不能满足日益增长的对于降低三甘醇损耗以及延长工艺过程的稳定可靠运行时间的要求。微旋流分离技术的原理是依靠两相的密度差，利用流体在微旋流管内高速旋转产生的离心力将固体微粒从液体中分离出来，从而达到固液分离或液体净化的目的。根据上述微旋流分离技术原理，应完全可以用于天然气脱水过程三甘醇的处理工艺中。申请人在经过创造性的劳动后发现，在三甘醇脱水塔顶部内置气-液旋流管组，将三甘醇减耗的过程融入到脱水过程中，这对于占地面积等的减少是其他任何方法都不能达到的。旋流分离器由若干微旋流芯管组成，其分离效率远高于常规分离器，这已经得到了业界的认可，其具备其他分离方法所不具备的优点，如分离效果好，体积小，阻力小，工作稳定，安装方面，占地面积小，生产成本低。 因此，本发明的发明人经过了广泛而深入的研究，突破了现有技术的限制，跨领域地、创造性地提出了将三甘醇脱水塔后的分液罐用塔顶内置气-液旋流器取代，并在三甘醇循环过程中加入脱固旋流器以使得分离效果更加明显，效率大大提高，后续工艺得以能够更好的保障，同时在脱水塔前加入脱胺旋流器，减少了胺液对后续工艺过程的影响，减小对设备的腐蚀，同时也减少了三甘醇的耗量，使得运行过程更加稳定可靠。基于上述发现，本发明得以完成。在本发明的第一方面，提供了天然气脱水过程三甘醇降耗的方法，该方法包括在天然气进入脱水塔之前，在三甘醇脱水塔的气体入口采用气-液微旋流器脱除天然气中夹带的富胺液(如N-甲基二乙醇胺等)，以防止污染三甘醇溶液，减少三甘醇再生塔顶外排硫化氢的含量；天然气经三甘醇脱水塔处理后，在三甘醇脱水塔顶采用气-液微旋流分离方法脱除其中携带的三甘醇，回收天然气中夹带的三甘醇微细雾滴；闪蒸后的三甘醇进入三甘醇活性炭过滤器脱除可能累积的烃类杂质，随后进入脱固旋流器脱除三甘醇循环溶液中所含的固体杂质(如铁锈、碳粉等)，抑制三甘醇溶液发泡。在本发明中，在三甘醇脱水塔顶内置脱醇旋流管组替代三甘醇脱水塔外部的重力沉降罐，提高了三甘醇的回收精度，减少了一台高压设备。本发明中，在三甘醇活性炭过滤器之后设置脱固旋流器以脱除3mm以上的固体颗粒，防止了三甘醇的发泡。本发明中，经脱醇旋流管组处理后，所携带的2μπι以上的三甘醇微细雾滴的去除率达到90%以上，对应额定压降不大于30mm H2O柱。本发明中，还通过贫富三甘醇换热器对循环的三甘醇换热，从而能够节省大量的能量，并且使富三甘醇的重沸再生效果更好。在本发明的第二方面，提供了天然气脱水过程三甘醇降耗的装置，该装置包括用于除去进入三甘醇脱水塔之前天然气中携带的胺液的脱胺旋流器；用于除去天然气中的水的三甘醇脱水塔，其以高纯度三甘醇作为脱水介质；用于对经过三甘醇脱水塔之后的天然气中所携带的三甘醇进行分离的脱醇旋流管组，其由一根或多根微旋流芯管组成；
用于三甘醇再生的三甘醇再生塔重沸器和三甘醇闪蒸罐；用于三甘醇再生过程的三甘醇活性炭过滤器及用于除去碳粉、铁锈等的脱固旋流器；用于对循环的三甘醇换热的贫富三甘醇换热器和三甘醇循环泵。本发明中，三甘醇脱水塔为填料塔，塔内天然气与高纯度三甘醇逆流接触，其水露点达到-15°C。本发明中，所述脱旋流器和脱固旋流器是由一个或多个旋流芯管并联组成的，可通过外设压力容器组装成一个整体，公用进出口，材质均采用耐碱腐蚀材料。本发明中，在三甘醇脱水塔顶部设有起冷却作用的散热片，产生回流以尽量减少
二甘醇的损失。本发明中，在三甘醇循环过程中，贫三甘醇进入贫富三甘醇换热器冷至56°C后经三甘醇循环泵升压后送至三甘醇脱水塔，均匀分布后从塔内规整填料顶部流下；三甘醇循环泵为往复泵，泵出口的三甘醇压力高于脱水塔的操作压力。本发明中，经脱胺旋流器处理后，胺液浓度可由500ppm左右将至50ppm，有效地减小了对后续设备的影响。以下参看附图。图1是根据本发明的一个实施方式的天然气脱水过程三甘醇降耗的工艺流程示意图。如图1所示，自天然气脱硫单元来的天然气先进入脱胺旋流器4-1进行处理，脱除的胺液由脱胺旋流器4-1的底流口排出，所得的天然气由脱胺旋流器4-1的溢流口排出进入三甘醇脱水塔I进行处理；脱水后的天然气进入塔顶内置的脱醇旋流管组3进行处理，以脱除其中的三甘醇，所得的天然气产品由三甘醇脱水塔I的顶部排出至界区回收，所得的三甘醇由三甘醇脱水塔I的底部排出进入三甘醇闪蒸罐8闪蒸；经三甘醇闪蒸罐8闪蒸后的三甘醇进入活性炭过滤器5脱除可能累积的烃类杂质，闪蒸得到的尾气至尾气焚烧炉处理；经活性炭过滤器5处理得到的三甘醇进入脱固旋流器4-2进行处理，脱除的固体杂质由脱固旋流器4-2的底流口排出，所得的三甘醇由脱固旋流器4-2的溢流口排出进入贫富三甘醇换热器7-2换热后，贫三甘醇经三甘醇后冷器7-1冷却后、经三甘醇循环泵6升压后送至三甘醇脱水塔1，富三甘醇送至三甘醇再生塔重沸器2再生，再生的三甘醇由三甘醇再生塔重沸器2底部排出循环至三甘醇换热器7-2，尾气由三甘醇由三甘醇再生塔重沸器2顶部排出至尾气焚烧炉。本发明的主要优点在于本发明在三甘醇脱水过程中引入旋流器，大大优化了整个流程，提高了分离精度，从而使得三甘醇在循环过程中所含杂质大幅度减少；在脱水塔前加入脱胺旋流器，减少了胺液对后续工艺过程的影响，减小对设备的腐蚀，同时也减少了三甘醇的耗量，使得运行过程更加稳定可靠；在三甘醇循环过程中加入脱固旋流器使得分离效果更加明显，效率大大提高，后续工艺得以能够更好的保障。实施例下面结合具体的实施例进一步阐述本发明。但是，应该明白，这些实施例仅用于说明本发明而不构成对本发明范围的限制。下列实施例中未注明具体条件的试验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。除非另有说明，所有的百分比和份数按重量if ο实施例1 :普光天然气净化厂第一联合装置天然气脱水过程三甘醇的处理工艺工艺流程如图1所示。该装置的处理量为2X 300X 104Nm3/d，高含硫天然气中H2S含量为13_18% (V)，有机硫含量为340. 6mg/m3, CO2含量为8-10% (V)。三甘醇脱水塔内操作温度为43°C，操作压力为8.1MPa,液相流率为6423kg/h，气相流率为144789kg/h，液相密度为1093. 7kg/m3，气相密度为57. 03kg/m3。效果在脱水单元分离工艺流程中使用本发明的方法，装置操作方便，易于控制，达到并 满足了工业生产和环境协调要求，提高了产品天然气纯度和循环三甘醇的品质，使得整个流程更加稳定流畅，设备运行周期更长。其中，旋流器选用华东理工大学独立自主研制的HL/S型液-固微旋流分离器，对2 μ m以上固体颗粒的去除率达到95%以上，经过脱醇旋流管组处理后，所携带的2μπι以上的三甘醇微细雾滴的去除率达到90%以上，对应额定压降不大于30mm H2O柱，且大大减少了脱水过程中三甘醇的耗损量达50%。在本发明提及的所有文献都在本申请中引用作为参考，就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
权利要求
1.一种天然气脱水过程三甘醇降耗的方法，该方法包括 (a)在原料天然气进入三甘醇脱水塔之前，采用微旋流分离脱除其中所携带的富胺液，得到脱除了富胺液的天然气； (b)所述脱除了富胺液的天然气经三甘醇脱水塔处理后，在三甘醇脱水塔顶内部采用微旋流分离脱除并回收其中所携带的三甘醇雾滴； (C)回收的三甘醇雾滴经闪蒸和过滤脱除烃类杂质后，采用微旋流分离脱除其中所携带的固体杂质，得到净化的三甘醇。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(c)中，采用微旋流分离脱除3mm或更大的固体杂质。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(b)中，采用微旋流分离进行处理后，对2 U m或更大的三甘醇雾滴的去除率达到90%或更高，对应额定压降不大于30mm H2O柱。
4.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，该方法还包括对所得的净化的三甘醇进行换热；和/或经该方法处理后，三甘醇的耗损量降低50%。
5.一种天然气脱水过程三甘醇降耗的装置，该装置包括 置于三甘醇脱水塔(I)之前的脱胺旋流器(4-1)，用以在原料天然气进入三甘醇脱水塔(I)之前，脱除其中所携带的富胺液，得到脱除了富胺液的天然气； 置于三甘醇脱水塔(I)塔顶内部的脱醇旋流管组(3)，用以在所述脱除了富胺液的天然气经三甘醇脱水塔处理后，脱除并回收其中所携带的三甘醇雾滴； 置于活性炭过滤器(5)之后的脱固旋流器(4-2)，用以在回收的三甘醇雾滴经与三甘醇脱水塔(I)连接的三甘醇闪蒸罐(8)闪蒸，并经与三甘醇闪蒸罐(8)连接的活性炭过滤器(5)过滤脱除烃类杂质后，脱除其中所携带的固体杂质，得到净化的三甘醇。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述三甘醇脱水塔(I)为填料塔，塔内天然气与作为脱水介质的纯度达到99. 5%以上的三甘醇逆流接触，其水露点达到_15°C。
7.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述脱胺旋流器(4-1)、脱固旋流器(4-2)和脱醇旋流管组(3)是由一个或多个微旋流芯管并联组成的；并且任选地通过外设压力容器组装成一个整体，公用进出口，其材质均采用耐碱腐蚀材料。
8.如权利要求5所述的装置，其特征在于，该装置还包括位于所述三甘醇脱水塔(I)顶部的起冷却作用的散热片。
9.如权利要求5所述的装置，其特征在于，该装置还包括与脱固旋流器(4-2)连接的贫富三甘醇换热器(7-2)，以及与贫富三甘醇换热器(7-2)连接的三甘醇循环泵(6)，其中，三甘醇循环泵为往复泵，泵出口的三甘醇压力高于三甘醇脱水塔(I)的操作压力。
10.如权利要求5-9中任一项所述的装置，其特征在于，经过脱胺旋流器(4-1)处理后，胺液浓度由500ppm降至50ppm。
全文摘要
本发明涉及天然气脱水过程三甘醇降耗的方法与装置，提供了一种天然气脱水过程三甘醇降耗的方法，该方法包括(a)在原料天然气进入三甘醇脱水塔之前，采用微旋流分离脱除其中所携带的富胺液，得到脱除了富胺液的天然气；(b)所述脱除了富胺液的天然气经三甘醇脱水塔处理后，在三甘醇脱水塔顶内部采用微旋流分离脱除并回收其中所携带的三甘醇雾滴；(c)回收的三甘醇雾滴经闪蒸和过滤脱除烃类杂质后，采用微旋流分离脱除其中所携带的固体杂质，得到净化的三甘醇。本发明还提供了一种天然气脱水过程三甘醇降耗的装置。
文档编号C10L3/10GK103013605SQ20121057613
公开日2013年4月3日 申请日期2012年12月26日 优先权日2012年12月26日
发明者范轶, 李 浩, 朱学军, 汪华林, 张艳红, 吴文锋, 钱卓群 申请人:上海华畅环保设备发展有限公司