從富含甲烷的混合氣體中生產液化天然氣的脫水脫重烴裝置的製作方法
2023-12-06 08:19:46
專利名稱：從富含甲烷的混合氣體中生產液化天然氣的脫水脫重烴裝置的製作方法
技術領域：
從富含甲烷的混合氣體中生產液化天然氣的脫水脫重烴裝CP3技術領域[0001]本實用新型屬於富甲烷氣體低溫液化的前端淨化處理技術，具體涉及從富含甲烷的混合氣體中生產液化天然氣的脫水脫重烴裝置。
背景技術：
[0002]迫於環保及能源成本壓力，天然氣作為一次能源在社會各個領域所佔比例正逐漸提升，其市場需求量也正迅速增加。傳統的管輸供應方式仍為主流，但受原料條件及用戶分布限制，有相當一部分資源無法進行管道長距離輸送，需選擇液化的方式，將甲烷轉變為液體再採用靈活的運輸方式將其送往用戶終端。液化天然氣(LNG)體積只有同量氣體體積的 1/625，液化後可以降低貯存和運輸成本，且可以提高單位體積的燃值。[0003]對於從富含甲烷的混合氣體中獲得液化天然氣(LNG)的工業化裝置，在混合氣進行深冷液化前均需將其中所含酸性氣體組分、水及高碳烴(》C6)等脫除至液化所需精度， 才能保證液化分離工藝及設備安全穩定運行。據國內已投運的幾套LNG裝置運行情況來看，前端混合氣的淨化部分多採用酸氣脫除單元，乾燥吸附單元及脫重烴單元等逐步脫除雜質組分，這種情況的缺點在於其設備投資費用較高，且正常工況下其系統能耗也較高。實用新型內容[0004]鑑於上述問題，本實用新型的一個目的是提供一種用於從富含甲烷的混合氣體中生產液化天然氣的脫水脫重烴裝置，該裝置包括[0005]第一乾燥塔和第二乾燥塔，第一乾燥塔和第二乾燥塔二者交替地處於乾燥過程和再生過程，[0006]第三乾燥塔(即，輔助乾燥塔)，[0007]加熱器，[0008]氣液分離器，和[0009]冷卻器，[0010]每一個乾燥塔具有一個或兩個或多個吸附劑複合床層，例如3-20個床層，4-18個床層，5-16個床層，6-14個床層或8-12個床層，[0011]脫酸後的富含甲烷的氣體(原料氣或工藝氣)的輸送管被分成兩個支路即第一支路和第二支路，其中在第一支路上設置第一個閥門(即流量調節閥)；在第一個閥門之後再分三路分別經由第二個閥門、第一乾燥塔的導入管(指該塔處於乾燥過程時的導入管)、第一乾燥塔和第三閥門通向液化系統，經由第四個閥門、第二乾燥塔的導入管、第二乾燥塔和第五閥門通向液化系統，以及經由任選的閥門(未畫出)、氣液分離器的導出管、氣液分離器、氣液分離器的導入管連接到冷卻器的導出埠 ；上述第二支路分別經由第十閥門和第十一閥門和經由第十二個閥門和第十三個閥門連接到冷卻器的導入管；在第一個乾燥塔與第三個閥門之間引出支管和在第二個乾燥塔與第五個閥門之間引出支管，這兩個支管分別經由第八個閥門和第九個閥門之後匯合連接到加熱器的一端(上埠或下埠)，加熱器的另一端連接到第三個乾燥塔的一端(上埠或下埠)，乾燥塔的另一端經由管道連接在第十二個閥門和第十三個閥門之間的管道上；在第一個乾燥塔與第二個閥門之間引出支管和在第二個乾燥塔與第四個閥門之間引出支管，這兩個支管分別經由第六個閥門和第七個閥門之後匯合連接到在第十閥門和第十一閥門之間的管道上。[0012]藉助於各閥門來控制各個過程的進行。[0013]每一個乾燥塔的各吸附劑複合床層獨立地裝填選自3A或4A分子篩、活性氧化鋁、 活性炭以及耐水矽膠中的一種或兩種或多種吸附劑，其中3A分子篩、4A分子篩或活性氧化鋁作為脫水吸附劑，活性炭或耐水矽膠作為脫重烴吸附劑。[0014]優選，每一個乾燥塔至少具有分別裝填脫水吸附劑和脫重烴吸附劑的兩個吸附劑複合床層，優選三個、四個、五個、六個、七個、八個、九個、十個、十一個、十二個、十三個、 十四個、十五個或十六個床層。[0015]本實用新型的從富含甲烷的混合氣體中生產液化天然氣的乾燥脫水複合脫重烴裝置，使本實用新型比常規工藝裝置簡單且達到很好的淨化效果，並降低了淨化過程能耗， 而且各單元操作指標更加清晰明了、易控。[0016]本實用新型提供的從富含甲烷的混合氣體中生產液化天然氣的乾燥脫水複合脫重烴裝置，採用複合床層同時脫水脫重烴；經脫酸處理後的富甲烷混合氣體，經三塔等壓乾燥處理，採用吸附劑複合床層同時脫除氣體中的水分和重烴，水分脫除至常壓露點 (-76°C，C6以上的重烴組分脫除至彡217ppm(優選彡200ppm，更優選彡lOOppm，進一步優選< 50ppm，更進一步優選< 30ppm，再進一步優選< 20ppm，最優選< IOppm)；以部分富甲烷氣體作為再生氣體，完成再生步驟後，這部分再生氣返回系統工藝氣中。[0017]本實用新型的優點[0018]1、利用複合床層同時脫除水分和重烴，降低了設備投資費用及後期系統能耗。[0019]2、採用等壓乾燥脫水脫重烴，乾燥塔的吸附、加熱和冷卻過程幾乎在同樣的壓力下操作，提高了程控閥門的壽命。[0020]3、再生氣不需單獨的純淨氣而是採用工藝氣體，流程簡單，同時由於是一個獨立的系統，開停車方便。[0021]4、採用三塔流程，冷吹時可將已加熱的乾燥塔的熱量轉移至下一塔，系統能耗低。
[0022]圖1是複合脫水脫重烴工藝裝置圖。
具體實施方式
[0023]參照附圖1，本實用新型的從富含甲烷的混合氣體中生產液化天然氣的脫水脫重烴裝置包括[0024]第一乾燥塔(Tl)和第二乾燥塔(1 ，第一乾燥塔和第二乾燥塔二者交替地處於乾燥過程和再生過程，[0025]第三乾燥塔(T3)(即，輔助乾燥塔)，[0026]加熱器(El)，[0027]氣液分離器(T4)，和[0028]冷卻器(E2)，[0029]每一個乾燥塔具有一個或兩個或多個吸附劑複合床層，例如3-20個床層，4-18個床層，5-16個床層，6-14個床層或8-12個床層，[0030]脫酸後的富含甲烷的氣體(原料氣或工藝氣)的輸送管被分成兩個支路即第一支路和第二支路，其中在第一支路上設置第一個閥門Vl ；在第一個閥門Vl之後再分三路分別經由第二個閥門V2、第一乾燥塔Tl的導入管(指該塔處於乾燥過程時的導入管)、第一乾燥塔Tl和第三閥門V3通向液化系統，經由第四個閥門V4、第二乾燥塔T2的導入管、第二乾燥塔T2和第五閥門V5通向液化系統，以及經由任選的閥門(未畫出)、氣液分離器T4的導出管、氣液分離器T4、氣液分離器T4的導入管連接到冷卻器E2的導出埠 ；上述第二支路分別經由第十閥門VlO和第十一閥門Vll和經由第十二個閥門V12和第十三個閥門V13連接到冷卻器E2的導入管；在第一個乾燥塔Tl與第三個閥門V3之間引出支管和在第二個乾燥塔T2與第五個閥門V5之間引出支管，這兩個支管分別經由第八個閥門V8和第九個閥門 V9之後匯合連接到加熱器El的一端(上埠或下埠)，加熱器的另一端連接到第三個乾燥塔T3的一端(上埠或下埠)，乾燥塔T3的另一端經由管道連接在第十二個閥門V12 和第十三個閥門V13之間的管道上；在第一個乾燥塔Tl與第二個閥門V2之間引出支管和在第二個乾燥塔0 與第四個閥門(V4)之間引出支管，這兩個支管分別經由第六個閥門 V6和第七個閥門V7之後匯合連接到在第十閥門VlO和第十一閥門Vll之間的管道上。[0031]使用該裝置的從富含甲烷的混合氣體中生產液化天然氣的乾燥脫水複合脫重烴工藝包括採用吸附劑複合床層脫水脫重烴；經脫酸處理後的富甲烷混合氣體，經三塔等壓乾燥處理，採用複合床層同時脫除氣體中的水分和重烴，水分脫除至常壓露點<_76°C， C6和C6以上的重烴組分脫除至彡217ppm(優選彡200ppm，更優選彡lOOppm，進一步優選 (50ppm，最優選< IOppm)；以部分富甲烷氣體作為再生氣體，完成再生步驟後，這部分再生氣返回系統工藝氣中。[0032]參照附圖1，說明乾燥脫水複合脫重烴工藝流程[0033]乾燥脫水複合脫重烴的裝置由三臺乾燥塔Tl、T2和T3、一臺加熱器E1、一臺冷卻器E2、一臺氣液分離器T4組成；三臺乾燥塔中兩臺為主幹燥塔T1、T2，一臺輔助乾燥塔T3 ； 主幹燥塔乾燥及再生交替進行；再生分加熱和冷卻兩個步驟；經乾燥複合脫重烴後的產品氣體常壓露點彡_76°C，C6和C6以上的重烴組分脫除至彡217ppm(優選彡200ppm，更優選 ^ lOOppm，進一步優選；^ 50ppm，最優選< IOppm)。[0034]等壓乾燥脫水複合脫重烴工藝，再生氣採用工藝氣體，經再生過程後返回工藝氣， 相比傳統工藝，降低了工藝氣體損耗，提高了氣體的液化率；乾燥脫水複合脫重烴單元採用吸附劑複合床層，同時脫除水分和重烴，降低了設備投資費用及後期系統能耗；其乾燥塔的吸附、加熱和冷卻過程幾乎在同樣的壓力下操作，提高了設備壽命。[0035]現以乾燥塔Tl吸附為例，說明其操作過程[0036]脫除酸性氣體後的富甲烷混合氣首先分成兩路，兩路氣流的流量通過流量調節閥 Vl調節一路作為再生氣，一路作為主流氣體。其中主流氣體經閥V2直接去乾燥塔Tl，乾燥塔Tl中裝填的乾燥劑及重烴脫除劑將氣體中的水分和重烴吸附下來，氣體經閥V3完成淨化去後序液化工序。[0037]另一臺乾燥塔T2處於再生過程，乾燥塔T2的再生過程包括加熱和冷吹兩個步驟[0038]在加熱再生步驟中，再生氣依次經閥V12、乾燥塔T3、加熱器E1、閥V9、乾燥塔T2、 閥V7、閥Vll、冷卻器E2、氣液分離器T4，再與即將進入到處於吸附過程的乾燥塔Tl中的工藝氣體匯合，經閥V2進入正處於吸附過程的乾燥塔Tl，完成對乾燥塔T2的加熱過程。[0039]再生氣取自工藝氣體，加熱再生過程中不需要外來的任何載氣，經再生步驟後再生氣返回工藝氣體。在對乾燥塔T2進行加熱的同時，再生氣體對預乾燥塔T3進行了冷卻， 將乾燥塔T3內吸附劑及材料蓄熱帶走再進入加熱器E1，降低加熱再生所需的能量消耗。再生氣在進入乾燥塔T2以前，已經過乾燥塔T3預乾燥，再生氣中的水分含量已很少(原料氣中的水分含量通常減少了 80-99% )，降低乾燥塔T2的乾燥負荷。[0040]在冷吹步驟中，再生氣依次經閥V10、閥V7、乾燥塔T2、閥V9、加熱器El、乾燥塔 T3、閥V13、冷卻器E2、氣液分離器T4，再與即將進入到處於吸附過程的乾燥塔Tl中的工藝氣體匯合，經閥V2進入正處於吸附過程的乾燥塔Tl中，完成對乾燥塔T2的冷卻過程。[0041]同樣，再生氣取自工藝氣體，加熱再生過程中不需要外來的任何載氣，經再生步驟後再生氣返回工藝氣體。在對乾燥塔T2進行冷卻的同時，再生氣體對預乾燥塔T3進行了加熱，將乾燥塔T2內吸附劑及材料蓄熱帶走再進入加熱器E1，降低加熱再生所需的能量消耗。再生氣在進入乾燥塔T3以前，已經過乾燥塔T2預乾燥，再生氣中的水分含量已很少， 降低乾燥塔T3的乾燥負荷。[0042]乾燥塔T2經過上述加熱和冷卻過程後，等待進入下一次吸附操作。[0043]乾燥塔Tl的再生過程與乾燥塔T2的再生過程完全一樣，只是需要動作的閥門編號不同。兩臺乾燥塔交替吸附再生，實現連續操作處理氣體。[0044]每一個乾燥塔的複合床層可裝填3A或4A分子篩、活性氧化鋁、活性炭以及矽膠等吸附劑中的一種或兩種或多種。[0045]接著，以乾燥塔T2吸附為例，說明其操作過程[0046]脫除酸性氣體後的富甲烷的混合氣首先分成兩路，兩路氣流的流量通過流量調節閥Vl調節一路作為再生氣，一路作為主流氣體。其中主流氣體經閥V4直接去乾燥塔T2， 乾燥塔T2中裝填的乾燥劑及重烴脫除劑將氣體中的水分和重烴吸附下來，氣體經閥V5完成淨化去後序液化工序。[0047]另一臺乾燥塔Tl處於再生過程，乾燥塔Tl的再生過程包括加熱和冷吹兩個步驟[0048]在加熱再生步驟中，再生氣依次經閥V12、乾燥塔T3、加熱器E1、閥咫、乾燥塔Tl、 閥V6、閥Vll、冷卻器E2、氣液分離器T4，再與即將進入到處於吸附過程的乾燥塔T2中的工藝氣體匯合，經閥V4進入正處於吸附過程的乾燥塔T2，完成對乾燥塔Tl的加熱過程。[0049]再生氣取自工藝氣體，加熱再生過程中不需要外來的任何載氣，經再生步驟後再生氣返回工藝氣體。在對乾燥塔Tl進行加熱的同時，再生氣體對預乾燥塔T3進行了冷卻， 將乾燥塔T3內吸附劑及材料蓄熱帶走再進入加熱器E1，降低加熱再生所需的能量消耗。再生氣在進入乾燥塔Tl以前，已經過預乾燥塔T3預乾燥，再生氣中的水分含量已很少，降低乾燥塔Tl的乾燥負荷。[0050]在冷吹步驟中，再生氣依次經閥V10、閥V6、乾燥塔Tl、閥V8、加熱器El、乾燥塔T3、閥V13、冷卻器E2、氣液分離器T4，再與即將進入到處於吸附過程的乾燥塔T2中的工藝氣體匯合，經閥V4進入正處於吸附過程的乾燥塔T2，完成對乾燥塔Tl的冷卻過程。[0051]同樣，再生氣取自工藝氣體，加熱再生過程中不需要外來的任何載氣，經再生步驟後再生氣返回工藝氣體。在對乾燥塔Tl進行冷卻的同時，再生氣體對預乾燥塔T3進行了加熱，將乾燥塔Tl內吸附劑及材料蓄熱帶走再進入加熱器E1，降低加熱再生所需的能量消耗。再生氣在進入乾燥塔T3以前，已經過乾燥塔Tl預乾燥，再生氣中的水分含量已很少， 降低乾燥塔T3的乾燥負荷。[0052]乾燥塔Tl經過上述加熱和冷卻過程後，等待進入下一次吸附操作。[0053]每一個乾燥塔的各複合床層可獨立地裝填3A或4A分子篩、活性氧化鋁、活性炭以及耐水矽膠等吸附劑中的一種或兩種或多種。優選，每一個乾燥塔至少具有分別裝填脫水吸附劑和脫重烴吸附劑的兩個吸附劑複合床層，優選三個、四個、五個、六個、七個、八個、九個、十個、十一個、十二個、十三個、十四個、十五個或十六個。
權利要求1.一種從富含甲烷的混合氣體中生產液化天然氣的脫水脫重烴裝置，其特徵在於，該裝置包括第一乾燥塔(Tl)和第二乾燥塔(T2)，第一乾燥塔和第二乾燥塔二者交替地處於乾燥過程和再生過程，第三乾燥塔(T3)， 加熱器(El)， 氣液分離器(T4)，和冷卻器(E2)，每一個乾燥塔具有一個或兩個或多個吸附劑複合床層，脫酸後的富含甲烷的氣體的輸送管被分成兩個支路即第一支路和第二支路，其中在第一支路上設置第一個閥門(Vl)；在第一個閥門(Vl)之後再分三路分別經由第二個閥門 (V2)、第一乾燥塔(Tl)的導入管、第一乾燥塔Tl和第三閥門(V； )通向液化系統，經由第四個閥門(V4)、第二乾燥塔(T2)的導入管、第二乾燥塔(T2)和第五閥門(V5)通向液化系統， 以及經由任選的閥門、氣液分離器(T4)的導出管、氣液分離器(T4)、氣液分離器(T4)的導入管連接到冷卻器(E》的導出埠 ；上述第二支路分別經由第十閥門(VlO)和第十一閥門 (Vll)和經由第十二個閥門(V12)和第十三個閥門(V13)連接到冷卻器(E2)的導入管；在第一個乾燥塔(Tl)與第三個閥門(V； )之間引出支管和在第二個乾燥塔(D)與第五個閥門(^)之間引出支管，這兩個支管分別經由第八個閥門(V8)和第九個閥門(V9)之後匯合連接到加熱器(El)的一端，加熱器(El)的另一端連接到第三個乾燥塔CH)的一端，乾燥塔CH)的另一端經由管道連接在第十二個閥門(VU)和第十三個閥門(VU)之間的管道上；在第一個乾燥塔(Tl)與第二個閥門(M)之間引出支管和在第二個乾燥塔0 與第四個閥門(V4)之間引出支管，這兩個支管分別經由第六個閥門(V6)和第七個閥門(V7)之後匯合連接到在第十閥門(VlO)和第十一閥門(Vll)之間的管道上。
2.根據權利要求1所述的從富含甲烷的混合氣體中生產液化天然氣的脫水脫重烴裝置，其特徵在於每一個乾燥塔的各吸附劑複合床層獨立地裝填選自3A或4A分子篩、活性氧化鋁、活性炭以及耐水矽膠中的一種或兩種或多種吸附劑，其中3A分子篩、4A分子篩或活性氧化鋁作為脫水吸附劑，活性炭或耐水矽膠作為脫重烴吸附劑。
專利摘要本實用新型涉及一種從富含甲烷的混合氣體中生產液化天然氣的脫水脫重烴工藝裝置，該裝置包括第一乾燥塔(T1)和第二乾燥塔(T2)，第一乾燥塔和第二乾燥塔二者交替地處於乾燥過程和再生過程，第三乾燥塔(T3)(即，輔助乾燥塔)，加熱器(E1)，氣液分離器(T4)，和冷卻器(E2)，通過該裝置，經脫酸處理後的富含甲烷混合氣體分成兩部分，一部分進入乾燥工序，另一部分進入再生工序，進入乾燥工序的富含甲烷混合氣體經乾燥處理，在乾燥塔吸附劑複合床層中同時脫除氣體中的水分和重烴，水分脫除至常壓露點≤-76℃，C6以上的重烴組分脫除至≤217ppm；進入再生工序的富甲烷氣體作為乾燥塔再生過程的再生氣體，完成再生過程後，該部分再生氣返回系統工藝氣中。本實用新型淨化效果好，與常規工藝裝置相比降低了設備投資費用及後期系統能耗，提高了原料利用率，而且各部分操作指標更加清晰明了、易控。
文檔編號C10L3/10GK202297536SQ201120367298
公開日2012年7月4日 申請日期2011年9月30日 優先權日2011年9月30日
發明者宣永根, 徐化周 申請人:新地能源工程技術有限公司