天然气脱水脱重烃集成设备的制造方法
【专利摘要】天然气脱水脱重烃集成设备,经过脱碳脱硫后的天然气进入脱水脱重烃一体化吸附塔中，由三台吸附塔交替吸附和再生，保证生产线的连续工作。通过固体吸附床替代冷箱抽出方法，脱水脱重烃塔合二为一，为燃气轮机、导热油、燃气发电机等相应燃气设备提供原料气,节省了氟利昂制冷机、冷冻换热器、气液分离器，从而降低了投资、简化了工艺流程，降低了设备占地面积和运行能耗。
【专利说明】
天然气脱水脱重烃集成设备
技术领域
[0001] 本实用新型涉及天然气LNG生产领域中同时脱水脱重烃及再生气回收工艺的设备 改进技术，尤其是天然气脱水脱重烃集成设备。
【背景技术】
[0002] 目前，在国内外天然气LNG生产领域，无论是管输气、井口气其组分都不太稳定，尤 其是苯、环己烷等凝固点较高的组分在原料气中的含量居高不下，这对LNG工厂的运行有极 大的影响。由于工艺设计时未能充分考虑气源变化的弹性范围，甚至部分成套装置自投产 以来，均不同程度地存在因重烃脱除不彻底造成冷箱冻堵的问题，导致这些装置只能维持 较低负荷生产甚至停车。
[0003] 在公知技术中，天然气中常见杂质凝固点分布广泛。
[0004] 天然气中常见杂质凝固点一览表
[0006] 现有技术中中，这些杂质气体脱除方法主要包括:冷箱低温抽出分离、固体吸附剂 吸附、溶剂洗涤回收三大类。由此三大类还派生出一些复合方法，如低温抽出与溶剂洗涤相 结合，固体吸附与低温抽出相结合等等，其中，冷箱低温抽出方法很容易造成冷箱冻堵，同 时冷量消耗多，冷箱负荷增加；固体吸附剂吸附具有运行成本低、工艺简单的优点，但是多 采用脱水、脱重烃两套设备分别脱除，无形中增加了设备数量，同时再生气需要把重烃分离 出来，也增加了设备数量;而溶剂吸收法更加适用于大规模气体净化装置，同时精馏塔操作 复杂，投资比较高。
[0007] 已公开文献中少量涉及相关改进技术。
[0008] 中国专利申请CN204648829U公开一种天然气液化脱重烃及冷却系统，采用重烃洗 涤塔及重烃加热器等设备，在低温状态下抽出重烃，在经过洗涤、分离达到脱除提纯重烃的 目的。其缺点在于工艺较为复杂，且低温重烃洗涤塔增加了设备投资，增加了冷箱外形尺 寸，不太适用于小型液化装置。
[0009]中国专利申请CN101508923A公开了一种天然气脱水脱重烃装置。采用TSA进行脱 水、脱重烃，再生气通过制冷冷却后进行气液分离，达到分离出重烃的目的。其缺点在于，冷 却再生气需要较多的冷量提供，同时需要增加制冷设备，增加了设备数量，增加了工艺的复 杂程度。
[00?0]中国专利申请103031169A公开了 一种天然气液化与重经处理的方法和装置。该专 利采用低温法从冷箱中抽出重烃，同时增加了后续重烃分离装置。其缺点与其他低温法基 本相似，低温法抽出增加了冷箱负荷，提高了压缩机负荷，同时增加后续重烃分离工段的工 艺，增加了工艺复杂程度，提高设备投资。
[0011]中国专利申请CN1743418A公开了重烃吸收脱除天然气中重烃的方法。该方法通过 冷凝自身的重烃，在通过重烃洗涤塔的洗涤，吸收天然气中的重烃组分，达到提纯天然气的 目的。其缺点在于，增加了重烃洗涤塔及再沸器、塔顶冷却器、重烃分离罐等相关附属设备， 精馏塔的操作又增加了设备操作的难度，增加了工艺复杂程度。
[0012] 中国专利申请CN104046401A公开了一种天然气四塔脱水脱重烃的装置及方法。该 方法通过四塔脱水脱重烃，采用固体吸附剂吸附，有效解决了加热炉不连续操作、点火频繁 的缺点。但是四塔流程显著增加了吸附塔数量，增加了设备数量，导致占地面积增加，投资 增加，工艺复杂程度增加。
[0013] 中国专利申请CN103087794A公开了天然气处理装置。该方法通过与低温气体处理 装置集成，通过冷却再生气分离出重烃，再生气再次利用，降低了甲烷的损失。其缺点也在 于低温冷却会增加设备能耗，提高运行成本。
[0014] 中国专利申请CN104893773A公开了一种管道天然气重烃脱除单元及重烃脱除方 法。该方法通过两个固体吸附床进行重烃吸附，再生气经过冷箱冷却后进入重烃分离器，达 到重烃分离的目的。其缺点与上面几种方法类似，通过低温冷凝分离重烃，既增加了设备投 资又增加运行能耗。
[0015] 中国专利申请CN203728789U提供了一种脱烃吸附塔和冷箱抽出共同作用来脱除 重烃的方法，其缺点在于一方面需要单独设置脱重烃吸附塔，增加了设备数量，同时也就增 加了投资成本;另外为了将再生气中的重烃分离出来，再生气需要进入冷箱中重烃冷凝成 液体后才能将其分离出来，增加了冷箱负荷，增加了运行费用。
[0016] 中国专利申请CN103409188A提供了一种通过冷箱抽出、低温精馏的方法，将重烃 在低温下从冷箱中抽出，达到分离重烃，防止冷箱冻堵的方法。其缺点在于，低温抽出和低 温精馏的方法，浪费了较多的冷量，增加了冷箱负荷，增加了制冷压缩机的负荷，不仅会增 加工艺的复杂程度，同时增加了运行成本。
[0017] 天然气脱重烃装置目前专利方法众多，但未见更为简明有效的改进技术内容公 开。 【实用新型内容】
[0018] 本实用新型的目的是提供天然气脱水脱重烃集成设备，合理减少设备，应用时流 程更为简化，节省投资及占地，克服重烃问题导致LNG工厂的冷箱出现冻堵现象，能够非常 有效的脱水和脱重烃，同时能够应对气质组分频繁波动的天然气。
[0019] 本实用新型的目的将通过以下技术措施来实现:原料天然气进入管一路分别从底 部连接入第一吸附净化塔、第二吸附净化塔和第三吸附净化塔，再从第一吸附净化塔、第二 吸附净化塔和第三吸附净化塔各自的顶部连接净化气排出管线从而完成脱水脱重烃过程。 再生冷吹气从第一吸附净化塔、第二吸附净化塔和第三吸附净化塔底部进入，通过管线进 入到再生气加热器，加热后变为热吹气，从第一吸附净化塔、第二吸附净化塔和第三吸附净 化塔顶部进入从而加热整个净化塔，从净化塔底部排出，进入到再生气冷却器，该再生气冷 却器连接再生气液分离器;再生气加热器通过导热油进入管和导热油引出管循环从而得到 热量，再生气冷却器通过冷却水进入管和冷却水引出管循环得到冷量。
[0020] 尤其是，第一吸附净化塔、第二吸附净化塔和第三吸附净化塔内内有两个或多个 净化塔床层，同时安装有脱水吸附剂和脱重烃吸附剂。
[0021] 尤其是，原料天然气进入管另一路通过固体吸附床分别底部连接入第一吸附净化 塔、第二吸附净化塔和第三吸附净化塔。
[0022] 尤其是，再生气作为原料气直接进入到燃气设备，所述燃气设备包括燃气发电机、 燃气轮机、燃气锅炉、导热油加热装置等，从而减省了冷凝分离的设备。
[0023]尤其是，第一吸附净化塔、第二吸附净化塔和第三吸附净化塔分别在顶部和底部 连接管线上安装流量计、温度计、压力计和排液管。
[0024] 本实用新型的优点和效果:采用脱水脱烃复合塔，一次干净完成脱水、脱烃处理， 再生气不再返回原料气中，而是用于导热油锅炉、发电机或燃气轮机的燃料气，进一步简化 了工艺流程，大幅度减少设备数量和占地面积，显著降低运行能耗，降低了投资费用和运行 成本。
【附图说明】
[0025] 图1为本实用新型实施例1结构不意图。
[0026] 附图标记包括：
[0027]第一吸附净化塔1、第二吸附净化塔2、第三吸附净化塔3、再生气液分离器4、再生 气冷却器5、再生气加热器6、固体吸附床7、流量计8、温度计9、调节阀10、压力计11、排液管 12、循环栗13、原料天然气进入管14、导热油进入管15、冷却水进入管16、生产管线17、导热 油引出管18、冷却水引出管19、再生气体外供管20、凝结水和油引出管21。
【具体实施方式】
[0028]本实用新型原理在于，用简洁可靠、投资少的工艺进行脱水脱重烃。通过固体吸附 床替代冷箱抽出方法，脱水脱重烃塔合二为一，同时再生气去发电或导热油加热或燃气轮 机供气，再生气通过给发电机、导热油锅炉供气或压缩机燃气轮机的方式，来替代冷凝分离 法，减少了两或三台重烃吸附塔、重烃加热器、重烃冷却器、重烃制冷换热器、制冷压缩机、 重烃分离器，即减少了一个脱重烃操作单元。
[0029] 下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
[0030] 实施例1:如附图1所示，原料天然气进入管14一路经原料气进气管线分别从底部 连接入第一吸附净化塔1、第二吸附净化塔2和第三吸附净化塔3,再从第一吸附净化塔1、第 二吸附净化塔2和第三吸附净化塔3各自的顶部通过净化器排放管线连接生产管线17或通 过热吹气进入吸附塔管线以及冷吹气排出管线连接再生气加热器6,同时，原料天然气进入 管14另一路通过再生气热吹排出管线直接连接再生气冷却器5,该再生气冷却器5连接再生 气液分离器4;再生气加热器6还隔离连接导热油进入管15和导热油引出管18,再生气冷却 器5还隔离连接冷却水进入管16和冷却水引出管19,再生气液分离器4还隔离连接再生气体 外供管20和凝结水和油引出管21。
[0031] 前述中，第一吸附净化塔1、第二吸附净化塔2和第三吸附净化塔3由装填脱水吸附 剂和脱重烃吸附剂的两个床层或多个床层构成，所述的固体吸附剂包括:活性氧化铝、硅 胶、活性炭、13X分子筛。活性氧化铝和4A分子筛主要用于脱除水分，装于吸附塔下层；13X分 子筛和活性炭主要用于脱除C6+以上的重烃组分，装于吸附塔上层，床层装填量根据气质组 分的不同而变化，吸附塔直径在〇. 3~3m，高度在0.5~8m之间。
[0032] 前述中，原料天然气进入管14另一路通过固体吸附床7经再生气进入管线分别底 部连接入第一吸附净化塔1、第二吸附净化塔2和第三吸附净化塔3。
[0033]前述中，第一吸附净化塔1、第二吸附净化塔2和第三吸附净化塔3分别通过调节阀 10与管线连接。
[0034] 前述中，原料天然气进入管14通过循环栗13分别与第一吸附净化塔1、第二吸附净 化塔2和第三吸附净化塔3连接。
[0035] 前述中，第一吸附净化塔1、第二吸附净化塔2和第三吸附净化塔3分别在顶部和底 部连接管线上安装流量计8、温度计9、压力计11和排液管12。
[0036] 本实用新型中，再生气作为原料气直接进入到燃气设备，所述燃气设备包括燃气 发电机、燃气轮机、燃气锅炉、导热油加热装置等，从而减省了冷凝分离的设备。
[0037] 本实用新型中，脱水脱烃复合采用多吸附剂分层混装工艺，以达到一个吸附塔同 时脱除水分和重烃的目的，三个吸附塔间歇操作，其吸附为6~12小时，再生为3~10个小 时。具有简化设备，减少投资和占地，工艺简单可靠的特点，处理后的天然气能够将天然气 的饱和水露点降低到-60 °C以下，C6以上重烃控制在LNG能够溶解的范围以内。
[0038] 本实用新型，对于偏远地区，尤其是在采用撬装液化装置，需要燃气发电的装置的 条件下更加实用和便利。
[0039] 本实用新型在工作时，经过脱碳脱硫后的天然气进入脱水脱重烃一体化吸附塔 中，由三台吸附塔交替吸附和再生，保证生产线的连续工作。再生过程为:再生气依次经过 吸附塔冷吹、导热油加热、吸附塔加热、冷却器冷却、分离器分离水和油、进入燃料气缓冲罐 几个步骤，进入发电机、导热油锅炉供气或者为压缩机提供动力的燃气轮机中，作为其动力 燃气来源。
[0040] 工作过程为:天然气的脱水脱烃采用变温吸附（TSA)工艺完成气体中杂质的深度 脱除，来自脱酸单元的天然气由原料天然气进入管14进入系统设备后分成两路，其中一路 经程控阀由底部进入第一吸附净化塔1，塔内的吸附剂将气体中的水和重烃吸附下来后，达 到了LNG能够溶解的水和重烃浓度，第一吸附净化塔1顶部引出气体经程控阀，作为净化气 经由生产管线17进入冷箱中；另一路气体经过流量计后作为再生气使用。
[0041] 再生过程如下:吸附剂再生过程包括加热和吹冷两个步骤，在第一吸附净化塔1处 于吸附状态时，第二吸附净化塔2处于再生过程的加热阶段，第三吸附净化塔3处于再生过 程的吹冷阶段。
[0042]来自脱酸系统的另一路天然气经过程控阀进入第三吸附净化塔3底部，吹冷第三 吸附净化塔3,从第三吸附净化塔3顶部出来的再生气经程控阀后进入再生气加热器6,加热 至~260°C左右，然后经过程控阀进入第二吸附净化塔2的上部，经其下部排出后经过程控 阀进入再生气冷却器5冷却至40°C左右，最后进入再生气液分离器4由凝结水和油引出管21 分离出液态混合物后，由再生气体外供管20汇入发电机、导热油锅炉或燃气轮机燃料气缓 冲罐中，作为燃料气使用。当再生加热过程中出塔气体温度达到220°C左右时即停止加热， 第二吸附净化塔2完成了再生过程的加热阶段，同时，第三吸附净化塔3完成了再生过程的 吹冷阶段。当第一吸附净化塔1完成吸附净化后，切换到第三吸附净化塔3，即第三吸附净化 塔3吸附，第一吸附净化塔1再生过程加热阶段，第二吸附净化塔2再生过程吹冷阶段，如此 循环。整个干燥过程的实施由一系列调节阀10控制，按照时间顺序进行切换。
【主权项】
1. 天然气脱水脱重烃集成设备，其特征在于，原料天然气进入管（14) 一路分别从底部 连接入第一吸附净化塔(1)、第二吸附净化塔(2)和第三吸附净化塔(3)，再从第一吸附净化 塔（1)、第二吸附净化塔(2)和第三吸附净化塔(3)各自的顶部连接净化气排出管线（17)从 而完成脱水脱重烃过程;再生冷吹气从第一吸附净化塔（1)、第二吸附净化塔(2)和第三吸 附净化塔(3)底部进入，通过管线进入到再生气加热器(6)，加热后变为热吹气，从第一吸附 净化塔(1)、第二吸附净化塔(2)和第三吸附净化塔(3)顶部进入从而加热整个净化塔，从净 化塔底部排出，进入到再生气冷却器(5)，该再生气冷却器(5)连接再生气液分离器(4);再 生气加热器(6)通过导热油进入管（15)和导热油引出管（18)循环从而得到热量，再生气冷 却器(5)通过冷却水进入管（16)和冷却水引出管（19)循环得到冷量。2. 如权利要求1所述的天然气脱水脱重烃集成设备，其特征在于，第一吸附净化塔（1)、 第二吸附净化塔(2)和第三吸附净化塔(3)内有两个或多个净化塔床层，同时安装有脱水吸 附剂和脱重烃吸附剂。3. 如权利要求1所述的天然气脱水脱重烃集成设备，其特征在于，原料天然气进入管 (14)另一路通过固体吸附床(7)分别底部连接入第一吸附净化塔（1)、第二吸附净化塔(2) 和第三吸附净化塔(3)。
【文档编号】C10L3/10GK205501233SQ201620191101
【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