富甲烷气体混合油溶剂脱杂设备的制造方法
【专利摘要】一种利用混合溶剂油从富甲烷气体中脱除杂质的工艺,以混合溶剂油吸收法脱除杂质气体，确保具有良好的吸收?解吸效率，贫液溶剂油循环使用，富液溶剂油再经过再生得到较高纯度的甲烷气体，同时采用双吸收塔或多吸收塔或侧线复杂吸收塔进行吸收，进一步提高甲烷的回收率，回收率确保在99％以上，而且，再生过程采用无回流再生设计，进一步简化工艺复杂程度，设置了塔顶溶剂回收冷凝器，处理后将天然气中N2、H2和CO等杂质气体的摩尔浓度降低到5％以下，设备通用性强易于制造，工艺简单，能耗低。
【专利说明】
富甲烷气体混合油溶剂脱杂设备
技术领域
[0001]本实用新型涉及LNG天然气工程设备装置的结构改进技术，尤其是利用混合溶剂 油工艺从中脱除杂质的设备。
【背景技术】
[0002] LNG即液化天然气（liquefied natural gas)的缩写。是在气田中自然开采出来的 可燃气体，主要成分是甲烷(CH4)，大约占80~99%，其次还含有乙烷、丙烷、总丁烷、总戊 烷、以及二氧化碳、一氧化碳、硫化氢、总硫和水分等。LNG无色、无味、无毒且无腐蚀性，其体 积约为同量气态天然气体积的1/600，LNG的重量仅为同体积水的45 %左右，热值为 521^?加八（1丽财11 = 2.52\108〇31)。1^6是通过在常压下气态的天然气冷却至-162°(：，使 之凝结成液体。天然气液化后可以大大节约储运空间，而且具有热值大、性能高等特点。天 然气作为清洁能源越来越受到青睐，很多国家都将LNG列为首选燃料，天然气在能源供应中 的比例迅速增加。液化天然气正以每年约12%的高速增长，成为全球增长最迅猛的能源行 业之一。
[0003] 在天然气生产中需要将原料气中N2、H2和C0等杂质气体进行脱除。目前一般利用 上述杂质的沸点不同，采用深冷低温精馏的方式进行分离。现有工艺中这一部分技术仍然 存在不足，关键在于杂质难以液化，通常需要进行低温精馏，导致工艺复杂，能耗高，而且甚 至影响产品品质。
[0004] 作为已公开的改进技术之一，专利申请CN1266884A涉及一种使用直馏石脑油进行 吸收天然气烃组分，排出没有吸收的氮气的工艺方法。但是该方法采用直馏石脑油做吸收 溶剂，其吸收率低，吸收塔设计不合理，同时甲烷损失高，净化后氮气含量仍然较高等缺点。 【实用新型内容】
[0005] 本实用新型的目的是提供富甲烷气体混合油溶剂脱杂设备，利用混合溶剂油从富 甲烷气体中脱除杂质，低成本低利用混合油溶剂吸收甲烷脱除N2、H2、C0杂质气体。
[0006] 本实用新型的目的将通过以下技术措施来实现:富甲烷原料气进管接入第一吸收 塔下部，第一吸收塔1顶部连接入第二吸收塔下部，第一吸收塔和第二吸收塔的底部分别从 顶部连接入富液混合闪蒸罐，富液混合闪蒸罐底部经过贫富液换热器连接入富液溶剂油再 生塔上部，富液溶剂油再生塔底部经过贫富液换热器分别连接入第一吸收塔和第二吸收塔 的上部，第二吸收塔的顶部连接入杂质气体引出管。
[0007]尤其是，富液溶剂油再生塔下部外安装再沸器，再沸器的上部和下部分别连接导 热油回流管和导热油进入管，同时，再沸器的顶部和底部分别旁路隔离连接富液溶剂油再 生塔下部。
[0008]尤其是，富液溶剂油再生塔顶部安装再生塔顶冷凝器和溶剂油分离器，富液溶剂 油再生塔顶部经过再生塔顶冷凝器接入卧式安装的溶剂油分离器的一端，溶剂油分离器的 另一端顶部接出纯净提浓甲烷气体引出管，同时溶剂油分离器该端的底部接出混合溶剂油 回收管;再生塔顶冷凝器上隔离的旁路同时接出冷冻液进入管和冷冻液回流管。
[0009] 本实用新型的优点和效果:采用全新的工艺思路，以混合溶剂油吸收法脱除杂质 气体，贫液溶剂油循环使用，富液溶剂油再经过再生得到较高纯度的甲烷气体，回收率确保 在99%以上，根据不同气体组分，搭配不同的混合溶剂油，从而在保证更加高效的选择性吸 收。处理后将天然气中N2、H2和C0等杂质气体的摩尔浓度降低到5%以下，达到液化可以接 受的范围内，设备通用性强易于制造，工艺简单，能耗低。适用于焦炉煤气、煤制天然气、井 口天然气、管输天然气、油田伴生气、煤层气等需要脱除N2、H2、C0的场合。
【附图说明】
[0010] 图1为本实用新型实施例1结构示意图。
[0011] 附图标记包括：
[0012] 第一吸收塔1、第二吸收塔2、富液混合闪蒸罐3、贫富液换热器4、富液溶剂油再生 塔5、再沸器6、再生塔顶冷凝器7、溶剂油分离器8、富甲烷原料气进管9、冷冻液进入管10、混 合溶剂油回收管11、导热油进入管12、杂质气体引出管13、冷冻液回流管14、纯净提浓甲烷 气体引出管15、导热油回流管16。
【具体实施方式】
[0013] 本实用新型原理在于，利用包括混合重烃油在内的混合溶剂油吸收甲烷和乙烷 等，但不吸收N2、H2和C0等难以液化的杂质气体的规律，从而分分离这些难以液化的杂质气 体，最终提尚甲烧浓度，避免低温精馈。
[0014] 下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
[0015] 实施例1:如附图1所示，富甲烷原料气进管9接入第一吸收塔1下部，第一吸收塔1 顶部连接入第二吸收塔2下部，第一吸收塔1和第二吸收塔2的底部分别从顶部连接入富液 混合闪蒸罐3,富液混合闪蒸罐3底部经过贫富液换热器4连接入富液溶剂油再生塔5上部， 富液溶剂油再生塔5底部经过贫富液换热器4分别连接入第一吸收塔1和第二吸收塔2的上 部，第二吸收塔2的顶部连接入杂质气体引出管13。
[0016] 前述中，富液溶剂油再生塔5下部外安装再沸器6,再沸器6的上部和下部分别连接 导热油回流管16和导热油进入管12,同时，再沸器6的顶部和底部分别旁路隔离连接富液溶 剂油再生塔5下部。
[0017] 前述中，富液溶剂油再生塔5顶部安装再生塔顶冷凝器7和溶剂油分离器8,富液溶 剂油再生塔5顶部经过再生塔顶冷凝器7接入卧式安装的溶剂油分离器8的一端，溶剂油分 离器8的另一端顶部接出纯净提浓甲烷气体引出管15,同时溶剂油分离器8该端的底部接出 混合溶剂油回收管11;再生塔顶冷凝器7上隔离的旁路同时接出冷冻液进入管10和冷冻液 回流管14。
[0018] 本实用新型在应用工作时，首先设计和确定混合溶剂油组分配比，然后在工艺运 行中通过相应贫液溶剂油计量栗等仪表阀门控制工艺运行，具体工艺如下：
[0019] 根据富甲烷气体中产品杂质浓度的不同，进行混合溶剂的配比，混合溶剂由C3~ C12之间的烷烃、烯烃、环烷烃等组成。混合溶剂油中各组分比例为：
[0021]经过前端的脱酸、脱水工艺后，进入混合溶剂油吸收的富甲烷原料气从底部自下 而上进入第一吸收塔1，未吸收甲烷的贫液混合溶剂油从顶部自上而下进入第一吸收塔1， 气液两相在第一吸收塔1内的塔板或填料上交汇进行逆流传质、传热吸收过程;吸收了甲烷 的溶剂油为富液，富液自第一吸收塔1底部抽出；经过第一吸收塔吸收后，未被吸收的部分 从第一吸收塔1塔顶排出；第一吸收塔1塔顶压力控制在2MpaA~9MpaA，塔顶温度在-40~80 °C，塔底温度在-40~80 °C，塔底富液中甲烷摩尔含量控制在10~35 %。
[0022]未被第一吸收塔1吸收的气体，自下而上进入第二吸收塔2的底部，贫液混合溶剂 油从顶部自上而下进入第二吸收塔2，气液两相在第二吸收塔的塔板或填料上进行气液传 质、传热吸收过程，吸收了甲烷气体的贫液变为富液，从第二吸收塔2塔底部排出，未被吸收 的N2、H2、C0等气体从第二吸收塔2塔顶部排出；经过上述两级吸收，甲烷、乙烷回收率在 99%以上。第二吸收塔2塔顶压力控制在2MpaA~9MpaA，塔顶温度在-40~80°C，塔底温度 在-40~80°C，塔底富液中甲烷摩尔含量控制在10~35%，塔顶排出的杂质气体中甲烷摩尔 含量< 1%。
[0023] 第一吸收塔1塔底排出的富液一，与第二吸收塔2塔底排出的富液二，在富液混合 闪蒸罐3中进行混合减压闪蒸，闪蒸后的气体部分作为净化气的一部分，为后续工段提供提 浓后甲烷气体;闪蒸后的混合富液从富液混合闪蒸罐3底部排出换热后，从顶部引入富液溶 剂油再生塔5进行再生。富液溶剂油再生塔5闪蒸压力控制在1~5MPa，闪蒸温度控制在-20 ~8(TC〇
[0024] 从富液混合闪蒸罐3底部排出的富混合溶剂油，作为冷流股与从再生塔底部排出 的热贫液作为热流股，在贫富液换热器4中进行热交换回收热量。在50~180 °C左右的富液 从富液溶剂油再生塔5塔顶部进入作为液相自上而下，来自富液溶剂油再生塔5底部再沸器 6的气相自下而上，气液两相在富液溶剂油再生塔5内部的塔板或填料上进行传质、传热解 吸过程。富液从自上而下甲烷浓度越来越低，气相自下而上甲烷浓度越来越高，最终再生好 的贫液从富液溶剂油再生塔5底部排出，冷却后进入混合溶剂油储罐中。富液溶剂油再生塔 5塔顶压力1~5MPa，塔底温度100~250 °C，塔顶温度10~80 °C，再生塔顶冷凝器7温度-40~ 6(TC〇
[0025] 从富液溶剂油再生塔5塔顶抽出，提浓后的甲烷气体，进入再生塔顶冷凝器7中冷 凝，再经过溶剂油分离器8气液分离，回收冷凝的混合溶剂油，气相作为提浓的甲烷产品气 体，进入后续工段。再生塔顶冷凝器7温度-40~60°C。
[0026]本实用新型采用全新的工艺思路，根据原料气中杂质组分的不同，确定混合溶剂 油组分配比，确保具有良好的吸收-解吸效率，以混合溶剂油吸收法脱除杂质气体，贫液溶 剂油循环使用，富液溶剂油再经过再生得到较高纯度的甲烷气体，采用双吸收塔或多吸收 塔或侧线复杂吸收塔进行吸收，进一步提高甲烷的回收率，回收率确保在99%以上，而且， 再生过程采用无回流再生设计，进一步简化工艺复杂程度，设置了塔顶溶剂回收冷凝器，进 一步减少了溶剂损失。从而达到提浓甲烷，处理后将天然气中N2、H2和C0等杂质气体的摩尔 浓度降低到5%以下，达到液化可以接受的范围内，从而省去后续能耗巨大的低温深冷分离 工艺。设备通用性强易于制造，工艺简单，能耗低。尤其适用于焦炉煤气、煤制天然气、井口 天然气、管输天然气、油田伴生气、煤层气等需要脱除N2、H2、C0的场合。
【主权项】
1. 富甲烷气体混合油溶剂脱杂设备，其特征在于，富甲烷原料气进管(9)接入第一吸收 塔（1)下部，第一吸收塔（1)顶部连接入第二吸收塔(2)下部，第一吸收塔（1)和第二吸收塔 (2)的底部分别从顶部连接入富液混合闪蒸罐(3)，富液混合闪蒸罐(3)底部经过贫富液换 热器(4)连接入富液溶剂油再生塔(5)上部，富液溶剂油再生塔(5)底部经过贫富液换热器 (4)分别连接入第一吸收塔(1)和第二吸收塔(2)的上部，第二吸收塔(2)的顶部连接入杂质 气体引出管（13)。2. 如权利要求1所述的富甲烷气体混合油溶剂脱杂设备，其特征在于，富液溶剂油再生 塔(5)下部外安装再沸器(6)，再沸器(6)的上部和下部分别连接导热油回流管（16)和导热 油进入管（12)，同时，再沸器(6)的顶部和底部分别旁路隔离连接富液溶剂油再生塔(5)下 部。3. 如权利要求1所述的富甲烷气体混合油溶剂脱杂设备，其特征在于，富液溶剂油再生 塔(5)顶部安装再生塔顶冷凝器(7)和溶剂油分离器(8)，富液溶剂油再生塔(5)顶部经过再 生塔顶冷凝器(7)接入卧式安装的溶剂油分离器(8)的一端，溶剂油分离器(8)的另一端顶 部接出纯净提浓甲烷气体引出管（15)，同时溶剂油分离器(8)该端的底部接出混合溶剂油 回收管（11);再生塔顶冷凝器(7)上隔离的旁路同时接出冷冻液进入管（10)和冷冻液回流 管(14)。
【文档编号】C10L3/10GK205501232SQ201620189501
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年3月11日
【发明人】王连帅
【申请人】上海安恩吉能源科技有限公司