一种脱除天然气中酸性气体的方法
【专利摘要】一种高效的利用水吸收法脱除天然气中酸性气体的方法。其设备，包括原料天然气进料管、膨胀机及制动风机、压缩机组、分离罐、吸收塔、吹脱塔、闪蒸罐、水泵、干燥器。所述的膨胀机的进料管与闪蒸罐的气体出料管连接，所述的膨胀机的出料管与膨胀机后分离罐的进料管连接，所述的膨胀机的制动风机的出料管与吹脱塔的载气口连接，所述的膨胀机的制动风机的进料管与大气连接。本发明是用水吸收法高效脱除天然气中高含量酸性气体的方法取材方便，而且循环使用，节约水资源，且环保，无三废排放。本方法流程结构简单，能耗低、成本低。
【专利说明】一种脱除天然气中酸性气体的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种提纯天然气的相关【技术领域】，具体地说是一种脱除天然气中酸性气体的方法。
【背景技术】
[0002]众所周知，天然气是一种清洁能源。近几年，装置建设数量呈逐年递增的趋势。不管是管输天然气或车载天然气或将天然气液化，都必须将原料天然气中的二氧化碳(CO2)及硫化氢(H2S)脱除，它们也被称为“酸性”物质，会加剧气体管道中的腐蚀外，还有所在区域内相关的法律或所涉及天然气产品中的酸性物质最小浓度的商品化要求。因此，达到商品天然气的质量指标，降低各环节的能量消耗是设计建造天然气装置最重要的一环。
[0003]目前，市场上已经开发了相关吸附法来对来自井源或储存储罐的进料气进行脱水，然后再对脱水的气体物流进行处理以除去蓝天减少其中含有的酸性物质；其中普遍使用的方法依赖于各种分子筛以及物理和过冷液体均具有副作用，即液体中含有的较重碳氢化合物会随酸性物质被除去，这使得难以回收的碳氢化合物将明显增加回收成本。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种脱除天然气中酸性气体的方法。
[0005]本发明的目的是这样实现的:一种脱除天然气中酸性气体的方法，该方法包括有压缩机前原料气分离罐，原料气压缩机，吸收塔，闪蒸罐，制动风机，吹脱塔，水泵，干燥器，其特征是:在闪蒸罐气体出料管与膨胀机的进料管连接，所述膨胀机的出料管与膨胀机后分离罐的进料管连接，所述膨胀机的制动风机的出料管与吹脱塔的载气口连接，所述膨胀机的制动风机的进料管与大气连接；所述的原料天然气的进料管与膨胀机后分离罐的出气管分别与压缩机前分离罐的进料管相接，所述压缩机前原料气分离罐的出气管与压缩机组的进料管连接，所述压缩机组的出料管与吸收塔的气体进料管连接，所述水泵的出料管与吸收塔的液相进料管连接，所述吸收塔的气相出口管与干燥器的进料管连接，所述吸收塔的液相出口管与闪蒸罐的进料管连接，所述的吸收塔与闪蒸罐之间装有节流阀；原料天然气进气参数为摩尔比为:甲烷等可燃气体含量45 - 98%，二氧化碳及硫化氢等酸性气体2 - 55% ;温度范例一 20°C至40°C ;进气压力常压一 0.3MPa ;产品气压力:0.4 一 7MPa ;提纯精度:摩尔比二氧化碳30ppm - 3%。
[0006]本发明还包括:所述的闪蒸罐的液体出口管与吹脱塔的液体进料管相连接，所述的闪蒸罐与吹脱塔之间还装有节流阀，所述吹脱塔的液体出口管与水泵进口相连接。
[0007]本发明的有益效果:
①膨胀机应用于水吸收法脱除酸性气体的方法，巧妙地一举多得。本发明专利应用膨胀机有三方面的作用:一方面是将膨胀机的制动风机代替传统的鼓风机；如用空气作载气，传统的吹脱塔载气的输入必需要有鼓风机的帮助；传统的膨胀机的制动器如用风机制动，大多不回收，而被放空；此发明的方法，膨胀机对外膨胀作的功回收利用作为吹脱塔的载气气源，而且节省了原鼓风机的电耗。另一方面是膨胀机提供冷量给回收的天然气，回收的天然气与原料天然气混合使压机进口温度降低，降低了压机能耗。还有一个好处是气体温度降低的同时，产生气液两相，在分离罐中可提前分离出一部分水份，减少压机的进气负荷，也就节省了天然气压缩机的能耗。因为膨胀机提供的冷量，气体有两次温度降低，分别在膨胀机后分离罐及压缩机前分离罐各分离出一部分水份。
[0008]②本发明设置了闪蒸罐以最大程度地减少甲烷的损失，并为膨胀机的使用提供气源，而且在吹脱塔前分离出一部分二氧化碳和硫化氢，减轻了吹脱塔的负荷。在吸收塔中天然气与水发生物理吸收过程中，不仅二氧化碳和硫化氢被去除，少量的甲烷也会溶解在水中。为了回收此部分甲烷，本方法在吸收塔后设置节流阀和闪蒸罐，使得降压的富液在闪蒸罐中迅速沸腾汽化，并进行两相分离。分离的气体中富含甲烷和二氧化碳，需返回到压机入口重新进入吸收塔回收。分离的液体在吹脱塔内用空气吹脱，以脱除在水中溶解的二氧化碳和硫化氢。通过闪蒸和吹脱后水可以再生循环使用。
[0009]③本发明采用水为吸收剂，取材方便，而且循环使用，节约水资源，且环保，无三废排放。本方法流程结构简单，能耗低、成本低。
[0010]④本发明虽新增膨胀机，但并未比传统的流程多增加能耗，反倒因为进气温度的降低和分离出一部分水份，降低了压机的能耗，而且还节约了原鼓风机的能耗。经计算，对于一套日产2万Nm3的天然气提纯装置，应用膨胀机比用鼓风机虽多投入5万元，但可节约压机运行耗电14千瓦时，电费按照0.7元每千瓦时计算，每天可节省运行费用235元，每年可为用户节约7.05万元。综上所述，采用本发明的设备，可以节能8%左右，提高了企业的市场竞争力。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]下面将结合附图对本发明作进一步详细说明。
[0012]图1是本发明的工艺流程结构示意简图。
[0013]附图主要部分的符号说明:1为压缩机前原料气分离罐，2为原料气压缩机，3为吸收塔，4为闪蒸罐，5为膨胀机后分离罐，6为膨胀机，7为制动风机，8为吹脱塔，9为水泵，10为干燥器，11、12均为节流阀。
[0014]下面将结合附图并通过实例对本发明作进一步详细说明，但下述的实例仅仅是本发明其中的例子而已，并不代表本发明所限定的权利保护范围，本发明的权利保护范围以权利要求为准。
【具体实施方式】
[0015]实施例1:
由图1所示，图中的I为压缩机前原料气分离罐，2为原料气压缩机3为吸收塔，4为闪蒸罐；在闪蒸罐4气体出料管与膨胀机6的进料管连接，所述膨胀机6的出料管与膨胀机后分离罐5的进料管连接，所述膨胀机的制动风机7的出料管与吹脱塔8的载气口连接，所述膨胀机的制动风机7的进料管与大气连接；所述的原料天然气(图1中的A)的进料管与膨胀机后分离罐5的出气管分别与压缩机前分离罐I的进料管相接，所述压缩机前原料气分离罐I的出气管与压缩机组2的进料管连接，所述压缩机组2的出料管与吸收塔3的气体进料管连接；所述水泵9的出料管与吸收塔3的液相进料管连接，所述吸收塔3的气相出口管与干燥器10的进料管连接，所述吸收塔3的液相出口管与闪蒸罐4的进料管连接，所述的吸收塔3与闪蒸罐4之间装有节流阀11 ;所述的闪蒸罐4的液体出口管与吹脱塔8的液体进料管相连接，所述的闪蒸罐4与吹脱塔8之间还装有节流阀12，所述吹脱塔8的液体出口管与水泵9进口相连接。
[0016]原料天然气进气参数为摩尔比为:甲烷等可燃气体含量45 - 98%，二氧化碳及硫化氢等酸性气体2 - 55%，气量不限；温度范例一 20°C至40°C ;进气压力常压一 0.3MPa ;产品气压力:0.4 - 7MPa ;提纯精度:摩尔比二氧化碳30ppm — 3%。
[0017]本发明的天然气进料管依次通过压缩机前分离罐、压缩机组、吸收塔、干燥器后成为脱碳脱硫的提纯的天然气；而另一路天然气进料管的来源为吸收塔底富液经节流阀降压在闪蒸罐闪蒸出的含有天然气成分的气体经过膨胀机降压降温后，在膨胀机后的分离罐分离一部分水后的气体与天然气进料管气体相混合，再次降温分离出游离的水，后进入压缩机组。
[0018]本发明的膨胀机一方面提供冷量给回收的天然气，减少压机负荷，降低能耗，另一方面将膨胀机对外作的功回收，消耗在吹脱塔的载气上。一举两得。
[0019]本发明是将天然气经过压缩机增压后从底部进入吸收塔，水从塔体顶部进入，逆相流动吸收。在此物理吸收过程中，不仅二氧化碳和硫化氢被去除，少量的甲烷也会溶解在水中。这一小部分甲烷在闪蒸罐中回收并经过膨胀机降温降压，分离出一部分水份后，重新进入压机入口压缩后注入吸收塔内，最大程度地减少了甲烷的损失。净化后的高纯度天然气(图1中的C)从吸收塔10的顶部排出，经过干燥器干燥后成为产品气。富含二氧化碳和硫化氢的富液经过减压进入闪蒸罐，分离出大部分的二氧化碳和硫化氢后，在吹脱塔中用空气吹，将其中的二氧化碳和硫化氢去除后，水经过水泵加压后再次用于吸收塔中去除二氧化碳和硫化氢。吹脱塔的载气气源为空气，是膨胀机的配套机组制动风机的气源。膨胀机作的功得以利用。吹脱塔顶产生的废气(图1中的B)为脱除的酸性气体，其主要成份为空气及二氧化碳与硫化氢。
[0020]综上所述，实现了本发明的目的。
【权利要求】
1.一种脱除天然气中酸性气体的方法，该方法包括有压缩机前原料气分离罐，原料气压缩机，吸收塔，闪蒸罐，制动风机，吹脱塔，水泵，干燥器，其特征是:在闪蒸罐气体出料管与膨胀机的进料管连接，所述膨胀机的出料管与膨胀机后分离罐的进料管连接，所述膨胀机的制动风机的出料管与吹脱塔的载气口连接，所述膨胀机的制动风机的进料管与大气连接；所述的原料天然气的进料管与膨胀机后分离罐的出气管分别与压缩机前分离罐的进料管相接，所述压缩机前原料气分离罐的出气管与压缩机组的进料管连接，所述压缩机组的出料管与吸收塔的气体进料管连接，所述水泵的出料管与吸收塔的液相进料管连接，所述吸收塔的气相出口管与干燥器的进料管连接，所述吸收塔的液相出口管与闪蒸罐的进料管连接，所述的吸收塔与闪蒸罐之间装有节流阀；原料天然气进气参数为摩尔比为:甲烷等可燃气体含量45 - 98%，二氧化碳及硫化氢等酸性气体2 - 55% ;温度范例一 20°C至40°C;进气压力常压一 0.3MPa ;产品气压力:0.4 一 7MPa ;提纯精度:摩尔比二氧化碳30ppm —3% ο
2.根据权利要求1所述的脱除天然气中酸性气体的方法，其特征是:所述的闪蒸罐的液体出口管与吹脱塔的液体进料管相连接，所述的闪蒸罐与吹脱塔之间还装有节流阀，所述吹脱塔的液体出口管与水泵进口相连接。
【文档编号】F25J3/08GK104359286SQ201410632404
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年11月12日 优先权日:2014年11月12日
【发明者】赵德泉, 杨光达, 石丽华 申请人:辽宁哈深冷气体液化设备有限公司