一种带半贫液物流的天然气脱碳实验装置的制作方法

本发明涉及一种带半贫液物流的天然气脱碳实验装置，属于天然气脱碳研究技术领域。

背景技术：

天然气净化是进行天然气利用的重要环节，开采的天然气一般含有多种酸气，如co2、h2s等，其在天然气的储存与运输过程中会引起管道和设备的腐蚀、催化剂中毒、加速水合物生成、影响商品气热值等问题。醇胺法脱碳是天然气处理工业中应用最为普遍的技术之一，对大规模酸气的脱除经济而有效。因此，在醇胺法脱碳工艺中，吸收剂性能评估、配方筛选、工艺参数优化等方面的研究具有重大意义。

目前针对醇胺法脱碳的实验研究方法主要集中于小型反应釜装置、实验室规模填料塔以及现场实验等。小型反应釜装置主要设备为高压反应釜，此类装置可应用于吸收剂的筛选及净化性能分析，但无法模拟塔器中的流动及气液接触。实验室规模填料塔目前设计多为低压，易忽略在高压下吸收形成的闪蒸等其他影响，其次将吸收过程和再生过程分开研究导致无法模拟工厂实际循环运行过程，且目前对工厂中的半贫液工艺鲜有涉及。现场试验效率低，可控性差，使用吸收剂量大，需要停工停产成本高，且由于装置的限制，无法对多种工艺结构及工艺参数进行研究。

因此，亟需提出一种带半贫液物流的天然气脱碳实验装置，以解决上述技术问题。

技术实现要素：

本发明研发目的是为了解决实验室规模填料塔目前设计多为低压，易忽略在高压下吸收形成的闪蒸等其他影响，现场试验效率低，可控性差，使用吸收剂量大的问题，在下文中给出了关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。

本发明的技术方案：

一种带半贫液物流的天然气脱碳实验装置，包括吸收塔、再生塔、再沸器、气液分离器、第一溶液储罐、闪蒸罐、第二溶液储罐、交叉换热器、co2储气罐、n2储气罐和放空总管，n2储气罐分别给吸收塔和闪蒸罐提供n2，co2储气罐分别给吸收塔和闪蒸罐提供co2，气液分离器分别与吸收塔、第一溶液储罐和第二溶液储罐通过管道连接安装，第一溶液储罐与吸收塔通过管道连接安装，吸收塔分别与闪蒸罐和第二溶液储罐通过管道连接安装，闪蒸罐与交叉换热器通过管道连接安装，第二溶液储罐和交叉换热器通过管道连接安装，交叉换热器分别与再生塔和再沸器通过管道连接安装，再生塔与再沸器通过管道连接安装，放空总管上有多个支路，放空总管上的多个支路分别与吸收塔、再生塔、再沸器、气液分离器、第一溶液储罐、闪蒸罐、第二溶液储罐和放空总管通过管道连通。

优选的：所述气液分离器与放空总管连接的管道上安装有co2浓度检测仪，气液分离器与第一溶液储罐连接的管道上安装有冷凝器，第一溶液储罐与吸收塔连接的管道上安装有吸收塔进料泵和预热器，吸收塔与第二溶液储罐连接的管道上安装有预热器和吸收塔进料泵，co2储气罐出气口安装有co2质量流量控制器，闪蒸罐与放空总管连接的管道上并联安装有冷凝器，闪蒸罐与交叉换热器连接的管道上安装有再生塔进料泵，第二溶液储罐与交叉换热器连接的管道上安装有冷凝器，交叉换热器与再生塔连接的管道上安装有预热器，交叉换热器与再沸器连接的管道上安装有再生塔采出泵，再生塔与放空总管连接的管道上并联安装有冷凝器。

优选的：所述吸收塔设置有多点进料口，操作压力为0～5mpa；所述的吸收塔包括两段塔节，每段均设置有三个延伸至吸收塔内的测温口，精准测量吸收塔中温度；吸收塔顶部设置安装有高精度压力变送器和测温热偶，高精度压力变送器和测温热偶分别测量吸收塔顶端气相压力和温度；所述的吸收塔还包括吸收塔塔釜，吸收塔塔釜分别与高压取样器和闪蒸罐通过管道相连，吸收塔塔釜设置有釜内测温点和压力表，测量吸收塔塔釜气相压力及溶液温度；吸收塔塔釜侧部安装有差压式液位计，液位计与气动调节阀连锁控制吸收塔塔釜重相的自动采出至闪蒸罐。

优选的：所述的再生塔包括两段塔节，每段均设置有三个延伸至再生塔内的测温口，精准测量再生塔中温度；再生塔顶端设有高精度压力变送器和测温热偶，高精度压力变送器和测温热偶分别测量再生塔顶端气相压力和温度；再生塔侧部安装有差压变送器，监测再生塔压降；再生塔顶端气相管设置有取样口，取样口通过取样器进行取样分析，所述的再生塔还包括再生塔塔釜，再生塔塔釜上下两端分别和再沸器通过管道连通。

优选的：所述管道上设置有多个气动调节阀，气动调节阀前后均设有取样口。

优选的：所述气液分离器顶部设置有压力表，气液分离器侧部设置有实时监控气液分离器内液位变化的差压液位计。

优选的：所述闪蒸罐设置有现场显示液位计，闪蒸罐顶部设置有压力表和压力变送器。

优选的：所述预热器为盘管式预热器，内置黄铜加热模块，采用可控硅控温。

本发明具有以下有益效果：

1.本发明的吸收塔为多点进料设计，吸收/再生进料温度可利用预热器进行调控，对吸收样品采用高压取样器进行采集，对于塔内温度及压力等操作条件可实现多点实时监测；

2.本发明一种带半贫液物流的天然气脱碳实验装置可实现实验过程中所有数据的动态自动化采集，装置设计制造功能齐全，自动化程度高，安全可靠，操作简便。

附图说明

图1是一种带半贫液物流的天然气脱碳实验装置的工艺流程图；

图中1-吸收塔，1-1-吸收塔塔釜，2-再生塔，2-1-再生塔塔釜，3-再沸器，4-气液分离器，5-第一溶液储罐，6-闪蒸罐，7-第二溶液储罐，8-交叉换热器，9-co2储气罐，10-n2储气罐，11-放空总管，12-气动调节阀。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本发明。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

本发明所提到的连接分为固定连接和可拆卸连接，所述固定连接即为不可拆卸连接包括但不限于折边连接、铆钉连接、粘结连接和焊接连接等常规固定连接方式，所述可拆卸连接包括但不限于螺纹连接、卡扣连接、销钉连接和铰链连接等常规拆卸方式，未明确限定具体连接方式时，默认为总能在现有连接方式中找到至少一种连接方式能够实现该功能，本领域技术人员可根据需要自行选择。例如：固定连接选择焊接连接，可拆卸连接选择铰链连接。

具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式的一种带半贫液物流的天然气脱碳实验装置，包括吸收塔1、再生塔2、再沸器3、气液分离器4、第一溶液储罐5、闪蒸罐6、第二溶液储罐7、交叉换热器8、co2储气罐9、n2储气罐10和放空总管11，n2储气罐10分别给吸收塔1和闪蒸罐6提供n2，co2储气罐9分别给吸收塔1和闪蒸罐6提供co2，气液分离器4分别与吸收塔1、第一溶液储罐5和第二溶液储罐7通过管道连接安装，第一溶液储罐5与吸收塔1通过管道连接安装，吸收塔1分别与闪蒸罐6和第二溶液储罐7通过管道连接安装，闪蒸罐6与交叉换热器8通过管道连接安装，第二溶液储罐7和交叉换热器8通过管道连接安装，交叉换热器8分别与再生塔2和再沸器3通过管道连接安装，再生塔2与再沸器3通过管道连接安装，放空总管11上有多个支路，放空总管11上的多个支路分别与吸收塔1、再生塔2、再沸器3、气液分离器4、第一溶液储罐5、闪蒸罐6、第二溶液储罐7和放空总管11通过管道连通。

具体实施方式二：结合图1说明本实施方式，基于具体实施方式一，本实施方式的一种带半贫液物流的天然气脱碳实验装置，所述气液分离器4与放空总管11连接的管道上安装有co2浓度检测仪，co2浓度检测仪实时在线监控尾气中co2含量，可根据量程需要进行更换，气液分离器4与第一溶液储罐5连接的管道上安装有冷凝器，第一溶液储罐5与吸收塔1连接的管道上安装有吸收塔进料泵和预热器，吸收塔1与第二溶液储罐7连接的管道上安装有预热器和吸收塔进料泵，co2储气罐9出气口安装有co2质量流量控制器，闪蒸罐6与放空总管11连接的管道上并联安装有冷凝器，闪蒸罐6与交叉换热器8连接的管道上安装有再生塔进料泵，第二溶液储罐7与交叉换热器8连接的管道上安装有冷凝器，交叉换热器8与再生塔2连接的管道上安装有预热器，交叉换热器8与再沸器3连接的管道上安装有再生塔采出泵，再生塔2与放空总管11连接的管道上并联安装有冷凝器。

具体实施方式三：结合图1说明本实施方式，本实施方式的一种带半贫液物流的天然气脱碳实验装置，所述吸收塔1设置有多点进料口，操作压力为0～5mpa；所述的吸收塔1包括两段塔节，每段均设置有三个延伸至吸收塔1内的测温口，精准测量吸收塔1中温度；吸收塔1顶部设置安装有高精度压力变送器和测温热偶，高精度压力变送器和测温热偶分别测量吸收塔1顶端气相压力和温度；所述的吸收塔还包括吸收塔塔釜1-1，吸收塔塔釜1-1分别与高压取样器和闪蒸罐6通过管道相连，吸收塔塔釜1-1设置有釜内测温点和压力表，测量吸收塔塔釜1-1气相压力及溶液温度；吸收塔塔釜1-1侧部安装有差压式液位计，可实时监控吸收塔塔釜1-1内的液位变化，液位计与气动调节阀连锁控制吸收塔塔釜1-1重相的自动采出至闪蒸罐6。

具体实施方式四：结合图1说明本实施方式，本实施方式的一种带半贫液物流的天然气脱碳实验装置，所述的再生塔2包括两段塔节，每段均设置有三个延伸至再生塔2内的测温口，精准测量再生塔2中温度；再生塔2顶端设有高精度压力变送器和测温热偶，高精度压力变送器和测温热偶分别测量再生塔2顶端气相压力和温度；再生塔2侧部安装有差压变送器，监测再生塔2压降；再生塔2顶端气相管设置有取样口，取样口通过取样器进行取样分析，所述的再生塔2还包括再生塔塔釜2-1，再生塔塔釜2-1上下两端分别和再沸器3通过管道连通。

具体实施方式五：结合图1说明本实施方式，本实施方式的一种带半贫液物流的天然气脱碳实验装置，所述吸收塔1、再生塔2、再沸器3、气液分离器4、第一溶液储罐5、闪蒸罐6、第二溶液储罐7和交叉换热器8上均设置有多个气动调节阀12，co2储气罐9与吸收塔1连接管道上设置有气动调节阀12，吸收塔1与闪蒸罐6连接管道上设置有气动调节阀12，吸收塔1与第二溶液储罐7连接管道上设置有气动调节阀12，闪蒸罐6与交叉换热器8连接管道上设置有气动调节阀12，再生塔2与放空总管11连接管道上设置有气动调节阀12，再生塔2与再沸器3连接管道上设置有气动调节阀12，所有管道上均设置有多个气动调节阀12，气动调节阀12前后均设有取样口，可实现高压全组分取样。

具体实施方式六：结合图1说明本实施方式，本实施方式的一种带半贫液物流的天然气脱碳实验装置，所述气液分离器4顶部设置有压力表，气液分离器4侧部设置有实时监控气液分离器内液位变化的差压液位计，冷凝后的气体经气液分离器4顶部由背压阀放出；冷凝后的液体收集于气液分离器4中，可由底部间歇排入至第一溶液储罐5和第二溶液储罐7内，通过气动调节阀切换使用。

具体实施方式七：结合图1说明本实施方式，本实施方式的一种带半贫液物流的天然气脱碳实验装置，所述闪蒸罐6设置有现场显示液位计，闪蒸罐6顶部设置有压力表和压力变送器，闪蒸罐6流量由塔釜液位计与气动调节阀联锁控制，由高压金属转子流量计进行计量，进料量由进料泵进行控制。

具体实施方式八：结合图1说明本实施方式，本实施方式的一种带半贫液物流的天然气脱碳实验装置，所述预热器为盘管式预热器，内置黄铜加热模块，采用可控硅控温。

具体实施方式九：结合图1说明本实施方式，本实施方式的一种带半贫液物流的天然气脱碳实验装置，工作过程如下：

步骤a，原料天然气净化流程：co2储气罐9和n2储气罐10内气体通过管道经气动调节阀降压后进入co2质量流量控制器，再由管道进入吸收塔1与醇胺溶液充分接触后，通过吸收塔1顶部管道经冷凝器流入气液分离器4，气体经气液分离后流经co2检测仪后进入放空总管11，对尾气进行处理，考虑到实验过程安全，采用n2和co2混合气瓶作为原料气；

步骤b，醇胺溶液吸收及再生循环流程：将醇胺溶液(即贫液)灌入第一溶液储罐5和第二溶液储罐7，通过吸收塔进料泵分别流经预热器预热后，分别从吸收塔1的中部或上部流入，在吸收塔1塔内对气体进行吸收脱除后流入吸收塔塔釜1-1，经气动调节阀使吸收塔塔釜1-1内液体通过主管道流入闪蒸罐6内，若需要对样品进行采集，则使溶液通过支管道流入高压取样器进行取样分析，吸收至饱和的溶液即富液在闪蒸罐6中进行闪蒸后，经再生塔进料泵泵入交叉换热器8后与再生塔2再生后流出的贫液或半贫液进行换热，在由管道外的预热器预热后进入再生塔2内进行再生，与再生塔2塔内蒸汽换热进行初步再生后流入再生塔塔釜21，再生塔塔釜21底部管道与再沸器3底部连通，通过调节再沸器3内部的加热棒温度，富液得到不同程度的再生即生成贫液或半贫液，产生的蒸汽则通过管道进入再生塔2，随着溶液不断从再生塔2内流下，再沸器3液位升高，溶液溢流至溢流板侧，通过再生塔采出泵将溶液输送至交叉换热器8与进入再生塔2的富液进行换热，降温后流入冷凝器与冷却水换热，冷却后的溶液排入至第一溶液储罐5和第二溶液储罐7内，可通过气动调节阀切换使用，完成醇胺溶液吸收及再生过程；

步骤c，尾气集中收集处理流程：吸收塔1塔顶的净化气通过气动调节阀进入冷凝器，经冷凝的净化气在气液分离器4中气液分离后进行放空处理；再生塔2塔顶的蒸汽夹杂部分co2通过冷凝器，蒸汽被冷却后co2通过管道与闪蒸罐6中co2集中收集放空。

需要说明的是，在以上实施例中，只要不矛盾的技术方案都能够进行排列组合，本领域技术人员能够根据排列组合的数学知识穷尽所有可能，因此本发明不再对排列组合后的技术方案进行一一说明，但应该理解为排列组合后的技术方案已经被本发明所公开。

本实施方式只是对本专利的示例性说明，并不限定它的保护范围，本领域技术人员还可以对其局部进行改变，只要没有超出本专利的精神实质，都在本专利的保护范围内。