一种天然气脱酸模块的制作方法

本发明涉及天然气液化设备领域，具体涉及天然气液化前的天然气脱酸模块。

背景技术：

天然气液化装置包括：天然气过滤计量脱水脱汞模块、天然气脱酸模块、天然气丙烷预冷模块、天然气混合冷剂模块；天然气过滤计量脱水脱汞模块用于对原料气进行过滤、计量、脱水、脱汞，原料气为含有杂质的天然气，天然气脱酸模块用于脱除原料气中的co2和h2s等酸性气体，天然气丙烷预冷模块用于对天然气和混合冷剂进行预冷，天然气混合冷剂模块用于提供对天然气进行深冷的混合冷剂，传统天然气脱酸模块工艺系统复杂，存在冗余设计，使得系统制造成本较高，设备数量较多，无法很好的紧凑合理布置。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：将提供一种工艺优化的天然气脱酸模块。

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案为：一种天然气脱酸模块，包括：胺吸收塔，其特征在于：还包括：胺液闪蒸罐、燃料气罐、第一胺机械过滤器、胺活性炭过滤器、第二胺机械过滤器、贫胺液换热器、胺再生塔、胺缓冲罐、胺回流收集罐、再生塔顶冷凝器、再生塔回流泵、贫胺液增压泵、贫胺冷却器、塔底再沸器；胺吸收塔上设置有原料气进口、原料气出口、富胺液出口、贫胺液进口，原料气通过与胺吸收塔中的胺溶液反应而脱酸，胺吸收塔的富胺液出口通过管道与胺液闪蒸罐的溶液进口相连，胺液闪蒸罐的溶液出口通过管道与第一胺机械过滤器的进口相连，胺液闪蒸罐的蒸汽出口通过管道与燃料气罐相连，第一胺机械过滤器的出口通过管道与胺活性炭过滤器的进口相连，胺活性炭过滤器的出口通过管道与第二胺机械过滤器的进口相连，第二胺机械过滤器的出口通过管道与贫胺液换热器的第一进口相连，贫胺液换热器的第一出口通过管道与胺再生塔塔顶的富胺进口相连，第一进口和第一出口相连通，胺再生塔塔顶的气体出口还通过管道与再生塔顶冷凝器的进口相连，再生塔顶冷凝器的出口通过管道与胺回流收集罐的进口相连，胺回流收集罐的出口通过管道与再生塔回流泵的进口相连，再生塔回流泵的出口通过管道与胺再生塔塔顶的回流口相连，胺再生塔的塔底分别通过管道与塔底再沸器的进、出口相连，胺再生塔的塔底还通过管道与胺缓冲罐的进口相连，胺缓冲罐的出口通过管道与贫胺液换热器的第二进口相连，贫胺液换热器的第二出口通过管道与贫胺液增压泵的进口相连，第二进口和第二出口相连通，第一进口、出口之间的管路能与第二进口、出口之间的管路进行热交换，使得富胺液能与贫胺液热交换，贫胺液增压泵的出口通过管道与贫胺冷却器的进口相连，贫胺冷却器的出口通过管道与胺吸收塔的贫胺液进口相连。

进一步的，前述的一种天然气脱酸模块，其中：胺液闪蒸罐、燃料气罐、第一胺机械过滤器、胺活性炭过滤器、第二胺机械过滤器、贫胺液换热器、胺回流收集罐、再生塔回流泵、贫胺液增压泵、塔底再沸器、再生塔顶冷凝器、贫胺冷却器集成于一个m02撬块上；胺吸收塔、胺再生塔集成于一个m05撬块上。

进一步的，前述的一种天然气脱酸模块，其中：胺液闪蒸罐和塔底再沸器左右并排间隔设置于m02撬块的前部上，第一胺机械过滤器位于胺液闪蒸罐的后方，胺活性炭过滤器位于第一胺机械过滤器的后方，第二胺机械过滤器位于胺活性炭过滤器的后方，再生塔回流泵位于胺活性炭过滤器的后方，胺回流收集罐位于再生塔回流泵的后方，贫胺液换热器位于塔底再沸器的后方，贫胺液增压泵位于贫胺液换热器的后方，燃料气罐位于贫胺液增压泵的后方，贫胺液换热器和第二胺机械过滤器左右并排间隔布置，再生塔回流泵和贫胺液增压泵左右并排间隔布置，胺回流收集罐和燃料气罐左右并排间隔布置，再生塔顶冷凝器位于再生塔回流泵、贫胺液增压泵、胺回流收集罐、燃料气罐的上方，贫胺冷却器位于胺液闪蒸罐、塔底再沸器、第一胺机械过滤器、胺活性炭过滤器的上方。

进一步的，前述的一种天然气脱酸模块，其中：再生塔顶冷凝器和贫胺冷却器均采用风机强制风冷。

进一步的，前述的一种天然气脱酸模块，其中：在胺吸收塔的原料气进口上连通有一段进料管，进料管上设置有一段用于防止富胺液回流的u型弯，并且u型弯和胺吸收塔原料气进口之间的管道顺着流向由高到低倾斜布置。

进一步的，前述的一种天然气脱酸模块，其中：u型弯的顶部与氮气充压管路相连。

进一步的，前述的一种天然气脱酸模块，其中：贫胺液换热器为板式换热器。

进一步的，前述的一种天然气脱酸模块，其中：还包括：胺贮罐和胺补充泵，胺贮罐的出口通过管道与胺补充泵的进口相连，胺补充泵的出口通过管道与胺回流收集罐的进口相连，胺补充泵的进口还通过管道与脱盐水供给管路相连。

进一步的，前述的一种天然气脱酸模块，其中：与胺吸收塔原料气出口相连的管道顺着流向由高到低倾斜布置，与胺吸收塔贫胺液进口相连的管道顺着流向由高到低倾斜布置，与胺再生塔富胺进口相连的管道顺着流向由高到低倾斜布置。

本发明的优点为：本发明所述的天然气脱酸模块对工艺系统进行了优化，去除了部分冗余设计，使得系统复杂性及成本降低，设备数量减少，并且模块通过工艺系统优化而进行了高度集成化的撬装，使得占地面积减小，方便了模块的生产、运输和现场安装。

附图说明

图1为本发明所述的一种天然气脱酸模块的工艺流程示意图。

图2为本发明所述的m02撬块去除贫胺冷却器和再生塔顶冷凝器后的立体结构示意图。

图3为本发明所述的m02撬块的平面结构示意图。

图4为图3中去除贫胺冷却器和再生塔顶冷凝器后的俯视结构示意图。

图5为本发明所述的m05撬块的立体结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步的详细描述。

如图1所示，一种天然气脱酸模块，包括：胺吸收塔1、胺液闪蒸罐2、燃料气罐20、第一胺机械过滤器3、胺活性炭过滤器4、第二胺机械过滤器5、贫胺液换热器6、胺再生塔7、胺缓冲罐12、胺回流收集罐9、再生塔顶冷凝器8、再生塔回流泵10、贫胺液增压泵13、贫胺冷却器14、塔底再沸器11；胺吸收塔1上设置有原料气进口、原料气出口、富胺液出口、贫胺液进口，原料气通过与胺吸收塔1中的胺溶液反应而脱酸，反应后的胺溶液会成为富胺液，胺吸收塔1的富胺液出口通过管道与胺液闪蒸罐2的溶液进口相连，胺液闪蒸罐2的溶液出口通过管道与第一胺机械过滤器3的进口相连，胺液闪蒸罐2的蒸汽出口通过管道与燃料气罐20相连，第一胺机械过滤器3的出口通过管道与胺活性炭过滤器4的进口相连，胺活性炭过滤器4的出口通过管道与第二胺机械过滤器5的进口相连，第二胺机械过滤器5的出口通过管道与贫胺液换热器6的第一进口相连，贫胺液换热器6的第一出口通过管道与胺再生塔7塔顶的富胺进口相连，第一进口和第一出口相连通，胺再生塔7塔顶的气体出口还通过管道与再生塔顶冷凝器8的进口相连，再生塔顶冷凝器8的出口通过管道与胺回流收集罐9的进口相连，胺回流收集罐9的出口通过管道与再生塔回流泵10的进口相连，再生塔回流泵10的出口通过管道与胺再生塔7塔顶的回流口相连，胺再生塔7的塔底分别通过管道与塔底再沸器11的进、出口相连，胺再生塔7的塔底还通过管道与胺缓冲罐12的进口相连，胺缓冲罐12的出口通过管道与贫胺液换热器6的第二进口相连，贫胺液换热器6的第二出口通过管道与贫胺液增压泵13的进口相连，第二进口和第二出口相连通，第一进口、出口之间的管路能与第二进口、出口之间的管路进行热交换，使得富胺液能与贫胺液热交换，从而能使温度低的富胺液升温、温度高的贫胺液降温，在本实施例中，贫胺液换热器6为板式换热器，原本设计采用两台竖直布置的管壳式换热器来对胺液进行热交换，现在修改成一台板式换热器，优化了设计，节约空间及成本；贫胺液增压泵13的出口通过管道与贫胺冷却器14的进口相连，贫胺冷却器14的出口通过管道与胺吸收塔1的贫胺液进口相连。图1中的ng表示原料气，ra表示富胺液，la表示贫胺液。

如图2、图3、图4、图5所示，在本实施例中，胺液闪蒸罐2、燃料气罐20、第一胺机械过滤器3、胺活性炭过滤器4、第二胺机械过滤器5、贫胺液换热器6、胺回流收集罐9、再生塔回流泵10、贫胺液增压泵13、塔底再沸器11、再生塔顶冷凝器8、贫胺冷却器14集成于一个m02撬块上；胺吸收塔1、胺再生塔7集成于一个m05撬块上。将各个部件高度集成于撬块上后方便生产、运输和现场安装。

胺液闪蒸罐2和塔底再沸器11左右并排间隔设置于m02撬块的前部上，第一胺机械过滤器3位于胺液闪蒸罐2的后方，胺活性炭过滤器4位于第一胺机械过滤器3的后方，第二胺机械过滤器5位于胺活性炭过滤器3的后方，再生塔回流泵10位于胺活性炭过滤器3的后方，胺回流收集罐9位于再生塔回流泵10的后方，贫胺液换热器6位于塔底再沸器11的后方，贫胺液增压泵13位于贫胺液换热器6的后方，燃料气罐20位于贫胺液增压泵13的后方，贫胺液换热器6和第二胺机械过滤器5左右并排间隔布置，再生塔回流泵10和贫胺液增压泵13左右并排间隔布置，胺回流收集罐9和燃料气罐20左右并排间隔布置，再生塔顶冷凝器8位于再生塔回流泵10、贫胺液增压泵13、胺回流收集罐9、燃料气罐20的上方，贫胺冷却器14位于胺液闪蒸罐2、塔底再沸器11、第一胺机械过滤器3、胺活性炭过滤器4的上方。上述各个部件在各自撬块上的紧凑排布能使工艺流程更好、更可靠的进行，减少了管路数量和撬块的大小。

在本实施例中，再生塔顶冷凝器8和贫胺冷却器14均采用风机强制风冷，采用风机强制冷却风冷，改变了常规采用乙二醇换热器进行换热冷却、然后在由风冷给乙二醇降温的冷却方式，删除了原来的乙二醇换热器，减少乙二醇循环系统。

如图1所示，在本实施例中，在胺吸收塔1的原料气进口上连通有一段进料管19，进料管19上设置有一段用于防止富胺液回流的u型弯191，并且u型弯191和胺吸收塔1原料气进口之间的管道顺着流向由高到低倾斜布置，u型弯191的顶部与氮气充压管路18相连。当装置停车或者减负后，胺吸收塔1中大量胺液从上部填料留下，使得塔器内液位高，设置u型弯191以及u型弯191和胺吸收塔1原料气进口之间的管道顺着流向由高到低倾斜布置后可有效防止塔底的富胺液回流至天然气管道中，又节省了单向阀的使用；u型弯191最高点连通氮气充压管路18是为了在首次启动时建立系统压差，从而进一步防止富胺液回流至天然气管道中；另外，与胺吸收塔1原料气出口相连的管道顺着流向由高到低倾斜布置，与胺吸收塔1贫胺液进口相连的管道顺着流向由高到低倾斜布置，与胺再生塔7富胺进口相连的管道顺着流向由高到低倾斜布置，管道坡度的设置也可以有效避免液体的回流。

在本实施例中，还包括：胺贮罐16和胺补充泵15，胺贮罐16的出口通过管道与胺补充泵15的进口相连，胺补充泵15的出口通过管道与胺回流收集罐9的进口相连，胺补充泵15的进口还通过管道与脱盐水供给管路17相连。这样设置是为了补充损耗的胺液和水。

工作时，原料气进入胺吸收塔1的底部，胺吸收塔1是一个规整填料式吸收塔，原料气向上流动与塔内向下流动的胺溶液直接反应而脱酸，脱酸后原料气从胺吸收塔1的顶部出来，co2浓度将减至小于50ppm（体积百分数），h2s浓度小于4ppm（体积百分数），cos≤0.5ppm，cs2≤0.5ppm，硫化物总量≤10mg/nm³，芳香族化合物≤1ppm；胺溶液反应后会成为富胺液，富胺液积留于胺吸收塔1的底部，当富胺液积累到一定程度时，胺吸收塔1底部的一个液位调节阀会打开，从而使富胺液离开胺吸收塔1，富胺液经过液位调节阀时压力会降低，然后富胺液会进入胺液闪蒸罐2中以闪蒸出所夹带的气体，闪蒸气从胺液闪蒸罐2出来后会进入燃料气罐20中用于燃烧发电或回收，接着富胺液依次进入到第一胺机械过滤器3、胺活性炭过滤器4以及第二胺机械过滤器5中进行过滤，并逐级过滤至10微米级或更低水平，第一胺机械过滤器3过滤可能存在的机械杂质，胺活性炭过滤器4用于除去重烃、其它液体污染物和溶解的固体物质，第二胺机械过滤器5是防止胺活性炭过滤器4泄漏起到保护的过滤器；富胺液过滤之后，富胺液进入贫胺液换热器6中与温度较高的贫胺液热交换，从而被加热至约96℃后进入胺再生塔7，胺再生塔7是一种规整填料式蒸馏塔，富胺液向下经过胺再生塔7受到塔中贫胺蒸汽的蒸馏来脱除杂质，被蒸馏脱除出的co2会夹带少许胺液从塔的顶部流出而进入至再生塔顶冷凝器8中被冷却至约46℃，冷凝出来的胺液会流入胺回流收集罐9中，而co2会被安全排放至大气中，胺回流收集罐9内收集的胺液会被再生塔回流泵10送回胺再生塔7的顶部，已经从富液转化为贫液的贫胺液会在胺再生塔7底部聚集，有一部分贫胺液会流入塔底再沸器11中进行加热，塔底再沸器11被导热油加热，加热产生的胺蒸汽又会回到胺再生塔7中对富胺液进行蒸馏，胺再生塔7底部的一部分热贫胺液会进入胺缓冲罐12，在贫胺液增压泵13的作用下，胺缓冲罐12中的贫胺液会进入至贫胺液换热器6中与温度较低的富胺液进行热交换，从而被降温，降温后的贫胺液被贫胺液增压泵13升压至一定压力后，经贫胺冷却器14冷却后返回胺吸收塔1。运行中胺液和水的损耗通过胺补充泵15抽取胺贮罐16中的胺液和脱盐水供给管路17中的脱盐水进行补充。