专利名称：节能型混合气体的分子筛分离装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种混合气体的分子筛分离装置，特别是一种节能型混 合气体的分子筛分离装置。它适用于天然气中脱除水、合成甲醇工艺中 吹除气中的甲醇回收、化工工艺气体中氨的脱除及回收和化工工艺气体 中磁化物的脱除及回收等。
背暴技术
目前工业上使用的分子筛分离装置常用双塔流程。工作时， 一塔吸 咐，另一塔再生，当吸咐饱和后，本塔立即转为再生，而另一塔由再生 立即转为吸咐，使分离过程连续进行。下面以天然气脱除水为例说明其 工作过程和存在的问题。参见图4，其吸咐过程是天然气原料通过吸咐 塔2柳A时，气体中的水分被塔中的分子筛吸附，出塔的天然气即可满足 液化天然气 <简称LNG)和压縮天然气(简称CNG)对露点的要求； 再生过程是使用系统已脱水的天然气(即气水分离器400出来气体) 经电加热器600升温到~220° C，从干燥塔200B的塔筌进入塔中，将塔 中分子筛吸附的水份蒸发而带出，同时自身温度下降到~120° C,塔顶出 塔的含水天然气经过空冷器300后，降温到一(T C，气体中的水份被冷 凝成雾滴，再经过气水分离器400的气水分离，将冷凝水分离面抹放， 不凝的天然气经加压泵500加压，再经电加热器600的加热升温到 2加 ° C后，又进入干燥塔200B,形成循环。这一再生过程使用的是一种热 再生的方法，它可将吸满水的分子筛中的水分通过蒸发而解吸，使分子 筛恢复吸附能力。上述工艺的优点是处理后的天然气露点低(-1柳° C 以下)，可实现全自动化操作，而缺点是在加热、冷凝的再生过程中， 能耗高，低处理气量时更明显，热能的利用率只有50%左右。
发明内容
本发明的目的是针对已有技术中的不足，提供一种节能型混合气体 分子筛分离装置，达到节能减排的目的。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下
它至少由两个或多个干激吸咐塔、空冷器、气水分离器、电加热器 组成，所述各干燥顺附塔的塔顶引出管均分为两路， 一路通过一个阀门 并入混合气进气管，另一路也通过一个阀门并入一个总引出管，所述的 总引出管与空冷器的进气管相接，所述空冷器的出气管与气水分离器的 进气管相接，所述气水分离器的出气管与电加热器的进气管相接，所述 各，吸附塔的塔釜引出管也均分为两路， 一路通过一个阀门与混合气 出气管相接，另一路也通过一个阀门与电加热器的出气管相接，其改进 之处是在所述的进气管上设有一个微滤器；在各干燥/吸附塔塔顶的总 引出管与空冷器之间增设一个气/气换热器，该换热器用于各干M/吸附塔 塔顶总引出热气与气水分离器引出冷气的热交换。
本发明进一步改进的技术方案如下
所述的气/气换热器为波纹管换热器。
所述微滤器中滤芯由不锈钢316L丝毡材料折叠制成。 通过上述技术方案可以看出，本发明将前置过滤器置换成了一个微 滤器，该微滤器可使进入吸附塔气体中的液滴由<1011 ni降到<1" ni， 从面大大减轻了吸咐过程的负荷，降低了运行成本和能耗；同时，本发 明在热再生流程中，又加了一级气/气换热器，使干燥塔出来的低位热和 水冷凝热都得到了回收，减少了空冷器向空气中的热能禅放，同时还节 约了电加热器的能耗。仅经过上述两点改进，本发明就取得了显著的节 能减排效果。本发明进一步的改进是提高微滤器的过滤性能和换热器的 换热效率，使它们的性能和换热效率达到最佳，最终达到更好的节能减 抹效果。实际运行表明，本发明的热能利用率由邻％左右提高到抑％左 右，取得了较为理想的成效。
图l是本发明的结构示意图。
4图2是波纹管热换器的结构示意图。
图3是微滤器的结构示意图。
图4是现有分子筛分离装置的结构示意图。
具体实施例方式
下面仍以天然气脱除水的双塔流程为例说明本装置的结构和工 作原理。
参见图l，本装置包括两个干激吸咐塔2A、 2B、空冷器3、气水分 离器4、加压泵5、电加热器6，塔2A和塔2B的塔顶引出管分为两路， 一路分别通过一个阀门1A和1B并入天然气进气管9,另一路分别通过 一个阀门2A和2B并入一个总引出管10，该总引出管10与换热器8的 热气进气管相接，换热器8的热气出气管与空冷器3的进气管相接，空 冷器3的出气管与气水分离器4的进气管相接，气水分离器4的出气管 通过加压泵5与换热器的8冷气进气管相接，换热器8的冷气出气管与 电加热器6进气口相接；塔2A和2B的塔釜引出管也分为两路，一路分 别通过一个阀门3A和3B与天然气的引出管11相接，另一路分别通过 一个阀门4A和4B与电加热器6的出气管相接。
本装置的工作流程是假设装置处在塔2A吸附、塔2B再生的状态， 则开启塔顶阀门1A、 2B，关闭塔顶阀门1B、 2A;开启塔釜阀门3A、 4B、 关闭塔釜阀门4A、 3B;在吸咐过程中，天然气进气通过微滤器l和阀门 1A进入塔2A,气体穿过塔中的分子筛，其中的水分被分子筛吸附，然 后从塔釜出来，通过阀门3A和过滤器7出装置，完成吸咐过程；出塔的 天然气可满足LNG和CNG对露点的要求。在再生过程中，从电加热器 6出来的被加热到220° C干燥气体，经阀门4B进入塔2B，加热干燥的 夭然气穿过塔中的分子筛后，将分子筛中水蒸发，从塔顶出来，该含水 蒸气的气体为120° C左右，它通过阀门2B进入换热器8,与气水分离 器出来的不凝冷气体换热，温度降为60° C左右后迸入空冷器3，经过 空气冷却后，气体降温到4(T C左右，其中的水份被冷凝成雾滴，再经 过气水分离器4的气水分离，其冷凝水被分离而排放，不凝气经加压泵5 的加压进入换热器8，与2B塔塔顶出来的120° C热气换热，温度升为
51柳° C以上，再进入电加压器6,经过加热升温到220" C左右后，又 通过阀门4B进入塔2B，形成循环。在这个循环中，加热干燥的天然气 将分子筛中水蒸发，蒸发的气体再经冷凝，使其中的水份形成雾滴，再 将雾水分离出来，往复进行，使分子筛吸附的水得到解吸。当分子筛中 的水被解吸到工艺要求的值时，通过阀门的切换，使塔2B转为吸咐，塔 2A转为再生，如此循环，使脱水工艺流程连续进行。
如果天然气的处理量较大，可以参照双塔结构延伸为多塔结构。在 上述的工艺流程中，吸咐时间长，再生时间短，故在多塔流程中，至少 将一个塔设为再生，而其余均设为吸咐，并使再生过程在多塔之何依次 轮换进行，同样可实现上述连续脱水的功能。
本发明的装置不限于上述天然气中脱除水的应用，还可以用于合成 甲醇工艺中吹除气中的甲醇回收、化工工艺气体中氨的脱除及回收和化 工工艺气体磁化物的脱除及回收等。用于上述工艺时，只需将工艺参数 (如塔的压力等参数)进行相应变化，不需改变装置结构。
参见图2，所述的换热器采用波纹管换热器，它包括筒体幼l,在该 筒体柳l的筒壁下部设有冷气进气管柳9，在该筒体的上部设有冷气出气 管810，在该筒体柳l的顶部设置有上封头802,该上封头抑2上面设有 热气体进口管808,该筒体801的下部设置有下封头柳5,下封头上设有 热气体出口管柳7，该筒体柳l上端设有上管板804，其下端设有下管板 柳3,上管板804和下管板柳3之间装有多根波纹管806，该波纹管内、 外表面均呈波纹状，并采用薄壁金属材料制作。
工作时，热气体从进气口管柳8进入管程，同时冷气体从波纹管换 热器的进气口管809进入壳程，冷热气体在本换热器内换热后，降温的 热气体从热气出口管807排出，升温的冷气体从冷气出口管10排出。冷、 热气体通过波纹管内外时产生充分的波纹流动，出现强烈的流体扰动， 可大辐度提高换热管内部传热系数，热阻小，传热快，其传热效率是传 统不锈钢换热器的2倍，同时，价格只是传统不锈钢换热器的50%左右， 其性价比高。
参见图3，所述的微滤器包括筒体101，在该筒体的顶部设置有上封头102,该封头102的上方设有气体出口管106，在该筒体101的下部设 置有下封头103,在下封头103的下部设有样泄口管107，该筒体101上 端设有上管板104，在该上管板104上装有微滤元件105，该筒体101的 僂面设有进气口管108。工作时，混合气从进气口管108进入管程，通过 微滤元件105的过滤，^i从气体出口管106样出，过滤下来的雾滴从 排泄口 107排出。本微滤器的滤芯105由不锈钢316L丝毡材料折叠制成， 其过滤面积是非折叠式的3 5倍，提高了过滤性能，可滤除直径〈lu m的液滴。
权利要求
1、一种节能型混合气体的分子筛分离装置，它至少由两个或多个干燥/吸咐塔(2A、2B)、空冷器(3)、气水分离器(4)、电加热器(6)组成，所述各干燥/吸附塔的塔顶引出管均分为两路，一路通过一个阀门(1A、1B)并入混合气进气管(9)，另一路也通过一个阀门(2A、2B)并入一个总引出管(10)，所述的总引出管(10)与空冷器(3)的进气管相接，所述空冷器的出气管与气水分离器(4)的进气管相接，所述气水分离器(4)的出气管与电加热器(6)的进气管相接，所述各干燥/吸附塔的塔釜引出管也均分为两路，一路通过一个阀门(3A、3B)与混合气出气管(11)相接，另一路也通过一个阀门(4A、4B)与电加热器(6)的出气管相接，其特征是A、在所述的进气管(9)上设有一个微滤器(1)；B、在各干燥/吸附塔塔顶的总引出管(10)与空冷器(3)之间增设一个气/气换热器(8)，该换热器用于各干燥/吸附塔塔顶总引出热气与气水分离器(4)引出冷气的热交换。
2、 根据权利要求1所述的节能型混合气体的分子筛分离装置，其特征是所述的气/气换热器(8)为波纹管换热器。
3、 根据权利要求1或2所述的节能型混合气体的分子筛分离装置装 置，其特征是所述微滤器(1)中滤芯(105)由不锈钢316L丝毡材料 折叠制成。
全文摘要
本发明是一种节能型混合气的分子筛分离装置。它包括至少两个或多个干燥/吸咐塔、空冷器、气水分离器、电加热器，特点是在本装置的进气管上设置了一个微滤器，该微滤器可使进入吸附塔气体中的液滴由＜10μm降到＜1μm，从而大大减轻了吸咐过程的负荷，降低了运行成本和能耗；另一特点是在本装置的热再生流程中加了一级气/气换热器8，使干燥塔出来的低位热和水冷凝热都得到了回收，减少了空冷器向空气中的热能排放，同时还节约了电加热器的电耗。本发明进一步的改进是提高微滤器的过滤性能和换热器的换热效率，使它们的性能和换热效率达到最佳，实际运行表明，本发明的热能利用率由50％左右提高到80％左右，取得了较为理想的成效。
文档编号B01D53/28GK101664631SQ20091002406
公开日2010年3月10日 申请日期2009年9月27日 优先权日2009年9月27日
发明者张文效, 伟 李, 李海岩, 龙 陈 申请人:西安超滤化工有限责任公司