一种天然气净化系统的制作方法

[0001]
本发明涉及天然气净化及其环保技术领域，具体涉及一种天然气净化系统。


背景技术：

[0002]
油气田所开采的天然气主要由烃和多种杂质气体组成，其主要成分是甲烷，此外还有硫化氢、有机硫、二氧化碳等，这些酸性物质的存在不仅会腐蚀管道和设备，还会给环境带来严重的污染。因此，国家对商品用天然气中的酸性气体的含量有着严格的标准。近年来，随着节能减排理念的提出，国家对这方面的要求也越来越严格，对开采的天然气进行高效的脱硫、脱碳称为合理的利用天然气资源的关键。
[0003]
现有技术中的天然气的净化方法存在着能耗高等问题。


技术实现要素：

[0004]
针对现有技术中所存在的上述技术问题的部分或者全部，本发明提出了一种天然气净化系统。该系统包含分子筛脱水塔，其能对天然气中的硫化物、二氧化碳和水等进行吸附，可得到合格的天然气，且该工艺简单，能耗低，天然气的损耗也非常小。另外，该系统还包括余热换热装置，以利用发电后的烟气余热对分子筛脱水塔进行再生，可以节省大量燃料费用，降低生产成本，同时减小能量浪费，保护环境。
[0005]
根据本发明，提出了一种天然气净化系统，包括：
[0006]
天然气输入管线，
[0007]
天然气输出管线，
[0008]
设置在天然气输入管线与脱水气输出管线之间的能选择性连通的分子筛脱水塔，
[0009]
净化气输入管线，
[0010]
净化气输出管线，
[0011]
设置在净化气输入管线和净化气输出管线之间的利用发电燃气机组的烟气余热的余热换热装置，
[0012]
其中，净化气输出管线能与分子筛脱水塔的底端选择性连通。
[0013]
在一个实施例中，在分子筛脱水塔的顶端选择性连通式设置再生后管线，再生后管线与天然气输入管线连接，在分子筛脱水塔到天然气输入管线的方向上的再生后管线上依次设置冷却器和分水器。
[0014]
在一个实施例中，在冷却器和分子筛脱水塔之间的再生后管线上设置能与净化气输入管线产生热交换的换热器。
[0015]
在一个实施例中，在净化气输出管线上设置第一温控器，在第一温控器与分子筛脱水塔之间的净化气输出管线上并联式设置加热器，在与加热器并联的净化气输出管线上设置第一开关控制阀，第一开关控制阀与第一温控器连接。
[0016]
在一个实施例中，余热换热装置具有换热壳体和设置在换热壳体内的换热盘管，换热盘管设置在净化气输入管线和净化气输出管线之间，换热壳体的下端开口连通烟气输
入管道，而换热壳体的上端开口用于烟气输出。
[0017]
在一个实施例中，在烟气输入管道的上游端并联引风管道，在引风管道上设置引风机和第二开关控制阀，在换热壳体的内腔中设置第二温控器，第二温控器与第二开关控制阀连接。
[0018]
在一个实施例中，净化气输入管线构造为能与分子筛脱水塔选择性连接。
[0019]
在一个实施例中，包括至少两个并联的分子筛脱水塔。
[0020]
在一个实施例中，在天然气输入管线与分子筛脱水塔之间设置过滤分离器，并且再生后管线连接到过滤分离器的上游端。
[0021]
在一个实施例中，在天然气输出管线与分子筛脱水塔之间设置粉尘过滤器。
[0022]
与现有技术相比，本发明的优点在于，系统包含分子筛脱水塔，其能对天然气中的硫化物、二氧化碳和水等进行吸附，可得到合格的天然气，且该工艺简单，能耗低，天然气的损耗也非常小。另外，该系统还包括余热换热装置，以利用发电后的烟气余热对分子筛脱水塔进行再生，可以节省大量的燃料费用，降低生产成本，同时减小能量浪费，保护环境。
附图说明
[0023]
下面将结合附图来对本发明的优选实施例进行详细地描述，在图中：
[0024]
图1显示了根据本发明的一个实施例的天然气净化系统示意图；
[0025]
天然气净化系统100、天然气输入管线1、天然气输出管线2、分子筛脱水塔3、净化气输入管线4、净化气输出管线5、余热换热装置6、过滤分离器7、粉尘过滤器8、再生后管线9、冷却器10、分水器11、换热器12、第一温控器13、加热器14、第一开关控制阀15、换热壳体16、换热盘管17、烟气输入管道18、引风管道19、引风机20、第二开关控制阀21、第二温控器22、电磁阀23。
[0026]
在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。
具体实施方式
[0027]
下面将结合附图对本发明做进一步说明。
[0028]
图1显示了根据本发明的一个实施例的天然气净化系统100。如图1所示，天然气净化系统100包括天然气输入管线1、天然气输出管线2、分子筛脱水塔3、净化气输入管线4、净化气输出管线5和余热换热装置6。其中，天然气输入管线1用于与待净化天然气气源连接，以输送待净化天然气。天然气输出管线2用于将已经净化的天然气输送出去。而分子筛脱水塔3设置在天然气输入管线1与天然气输出管线2之间，用于进行天然气的净化。净化气输入管线4用于与净化气气源连接，例如与已经被净化的天然气连接。净化气输出管线5用于与分子筛脱水塔的底端选择性连通，用于将高温的净化气输送到分子筛脱水塔3内，从而进行分子筛的再生。余热换热装置6设置在净化气输入管线4和净化气输出管线5之间，其利用发电燃气机组的烟气余热对由净化气输入管线4引入的净化气进行加热。
[0029]
由此，根据本申请的系统100，通过分子筛脱水塔3的作用能完成对天然气的净化作用，其本身具有能耗低、净化效率高、天然气损耗小等优点。燃气机组在为整个系统提供动力的同时，只有约35％的能量被发电机组转换为电能，约有30％随着废气排出，废气的排气温度一般在500
°
以上。而对于分子筛来说，例如4a，一般再生温度为280
°
左右，再生过程
中又需要吸收大量的热量。本申请通过设置余热换热装置6充分利用烟气的余热，来进行分子筛脱水塔3的再生，有效利用了烟气余热，可以节省大量燃料费用，降低生产成本，减少能力浪费，有利于保护环境。
[0030]
在一个实施例中，在天然气输入管线1与分子筛脱水塔3之间设置过滤分离器7。也就是，在天然气进入分子筛脱水塔3之前，先经过过滤分离器7。通过这种设置能去除天然气夹带的杂质和小的液滴，防止堵塞或污染分子筛脱水塔3，有助于保护分子筛脱水塔3。
[0031]
在一个实施例中，在天然气输出管线2与分子筛脱水塔3之间设置粉尘过滤器8。也就是，天然气经过分子筛脱水塔3后再进入到粉尘过滤器8，以进行粉尘过滤，避免漏失固体吸附剂对下游工艺产生影响，进而保证整个系统100的正常运转。
[0032]
在一个实施例中，在分子筛脱水塔3的顶端选择性连通式设置再生后管线9。再生后管线9与天然气输入管线1连接。并且，在分子筛脱水塔3到天然气输入管线1的方向上的再生后管线上9依次设置冷却器10和分水器11。也就是，高温净化气进入到待再生的分子筛脱水塔3中后，通过分子筛脱水塔3的顶端进入到再生后管线9中。然后，通过冷却器10的冷却，然后通过分水器11进行分水后，重新进入到天然气输入管线1内，以对该气体进行重新收集再净化处理。进行了再生处理的气体与待净化的天然气气源内的气体一起进入到过滤分离器7。这种设置有效的收集了用于再生的气体，避免了资源浪费。例如，该冷却器10可以采用风冷的方式还可以采用水冷的方式。
[0033]
优选地，在冷却器10和分子筛脱水塔3之间的再生后管线9上设置换热器12，该换热器12能与净化气输入管线4产生热交换。也就是，在净化气进入净化气输入管线4后，先在换热器12进行热交换，初步加热，然后，在进入到余热换热装置6处，以进一步加热。在进行再生操作时，这种设置能利用从分子筛脱水塔3内出来的气体内的热量以对净化气体进行加热，进一步地有效利用了能源，避免了浪费。
[0034]
在一个实施例中，在净化气输出管线5上设置第一温控器13，用于监控净化气输出管线5上的温度，并控制第一开关控制阀15的开或者关。在第一温控器13与分子筛脱水塔3之间的净化气输出管线4上并联式设置加热器14，在净化气输出管线5上的净化气温度达不到预设的使得分子筛再生的温度时，该加热器14进行辅助加热。在与加热器14并联的净化气输出管线5上设置第一开关控制阀15。第一开关控制阀15与第一温控器14连接。当烟气的余热的负荷不够时，第一温控器13控制第一开关控制阀15关闭，以使得通过余热换热装置6加热的净化器再通过加热器14进行进一步加热，以满足分子筛脱水塔3的脱水再生所需要的温度。而当净化气输出管线5上的净化气温度达到预设的使得分子筛再生的温度时，第一开关控制阀15开启，净化气并不经过加热器14。例如，该加热器14可以是水套式加热炉，也可以根据情况设置换热器。
[0035]
在一个实施例中，余热换热装置6具有换热壳体16和设置在换热壳体16内的换热盘管17。换热盘管17设置在净化气输入管线4和净化气输出管线5之间。换热壳体16的下端开口连通烟气输入管道18。而换热壳体16的上端开口用于烟气输出。这种设置的余热换热装置6结构简单，能很好的收集烟气的余热并将热量传递到净化气输入管线4和净化气输出管线5内。例如，为了更好的收集烟气，换热壳体16的主体为筒状，而上下两端构造为锥状。
[0036]
在一个实施例中，在烟气输入管道18的上游端并联设置引风管道19。在引风管道上设置用于引风的引风机20，以及用于打开或截断引风管道19的第二开关控制阀21。在换
热壳体16的内腔中设置第二温控器22。该第二温控器22与第二开关控制阀21连接。当设置在换热壳体16内的第二温控器22测量到其中的烟气温度过高时，第二温控器22控制第二开关控制阀21打开，使得引风机20向换热壳体16内鼓入空气。相反地，当设置在换热壳体16内的第二温控器22测量到其中的烟气温度在预设范围内，第二温控器22控制第二开关控制阀21关闭，使得引风机20不能向换热壳体16内鼓入空气。通过这种设置能防止换热壳体16内的温度过高，从而造成的换热盘管17内产生结焦和自身碳化，有利于提高使用寿命。
[0037]
在一个实施例中，净化气输入管线5构造为能与分子筛脱水塔3选择性连接。也就是，净化气输入管线5能选择性与余热换热装置6和分子筛脱水塔3连接。例如，可以在相应的净化气输入管线5上设置电磁阀23以控制该管线的连通和截止。在需要进行分子筛脱水塔3的再生操作时，净化气输入管线5与余热换热装置6连通，此时，净化气输入管线5与分子筛脱水塔3截断。也就是，电磁阀23中的n10打开，而n9关闭。而在需要对分子筛脱水塔3进行冷却操作时，净化气输入管线5与分子筛脱水塔3连通，此时，净化气输入管线5与余热换热装置6截断。也就是，电磁阀23中的n10关闭，而n9打开。
[0038]
在一个实施例中，系统100包括至少两个并联的分子筛脱水塔3，例如，两个或三个。通过这种设置可以提高工作效率，例如，其中的一个分子筛脱水塔3进行吸附净化天然气的操作，而另一个进行再生和冷吹操作，为进行吸附操作做准备。需要说明的是，在分子筛脱水塔3的底端和顶端设置有多个电磁阀23用于控制与相应的管线的连通或者截止，而使得不同的分子筛脱水塔3处于不同的工作状态。
[0039]
下面以一个实施例，来说明该系统100的工作过程。需要说明的是，此处论述以两个分子筛脱水塔3进行论述，而本申请包括但不限于分子筛脱水塔3的数量为两个。例如，图1中位于左边的分子筛脱水塔3中的f1进行吸附和净化功能，而位于右边的分子筛脱水塔3中的f2进行再生操作。具体地，电磁阀23中的n1和n5打开，以使得待净化的天然气，依次通过天然气输入管线1、过滤分离器7、电磁阀23中的n1、分子筛脱水塔3中的f1、电磁阀23中的n5和粉尘过滤器8进行净化过滤，以达到标准。此时，电磁阀23中的n2和n6截止。同时，净化气通过电磁阀23中的n10(此时电磁阀23中的n9截止)，再依次通过换热器12、余热换热装置6、加热器14(依据前文所述不同的情况通过或不通过)、电磁阀23中的n8、分子筛脱水塔3中的f2、电磁阀23中的n4、换热器12、冷却器10、分水器11连接到天然气输入管线1上。此时，电磁阀23中的n3和n7关闭。待对位于分子筛脱水塔3中的f2再生后，需要对其进行冷却。此时，关闭电磁阀23中的n10，而打开电磁阀23中的n9，使得净化气体依次通过电磁阀23中的n9、电磁阀23中的n8、分子筛脱水塔3中的f2、电磁阀23中的n4、换热器12、冷却器10、分水器11连接到天然气输入管线1上。
[0040]
位于分子筛脱水塔3中的f1进行再生和冷却，而位于分子筛脱水塔3中的f2进行吸附和净化的操作，与上述过程类似，是本领域技术人员依据上述操作可以预见的，在此不再赘述。当然，设置三个或者更多个分子筛脱水塔3的情况下，有的进行再生和冷却，而有的进行吸附和净化，或者全部进行再生和冷却，或者全部进行吸附和净化均与上述操作类似，通过电磁阀23便可以控制相应管线的连通和截止。
[0041]
还有，还可以在分子筛脱水塔3的底端出口处设置含水分析仪(图中未示出)，进行含水分析，从而保证天然气脱水能满足后续工艺要求。还可以在粉尘过滤器8和分子筛脱水塔3之间设置第三温控器(图中未示出)，同时，在分水器11与天然气输入管线1之间设置第
三开关控制阀(图中未示出)。在第三温控器检测到气体温度高于预设值时，控制第三开关控制阀截止，从而切断再生气来气，避免高温气体窜至下游。可以在过滤分离器7和分水器11上分别设置排污口(图中未示出)以与排污收集装置连接，从而将分离出来的水等污物排放出去。
[0042]
以上仅为本发明的优选实施方式，但本发明保护范围并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明公开的技术范围内，可容易地进行改变或变化，而这种改变或变化都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求书的保护范围为准。