專利名稱：一種天然氣液化脫碳脫水裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種天然氣液化脫碳脫水裝置。
背景技術：
在天然氣液化工藝中，原料氣需要進行脫碳脫水處理，利用分子篩吸附脫碳脫水 目前很常用，其原理是利用分子篩的吸附作用，使天然氣中的水和二氧化碳附著在分子篩 上，天然氣則流過吸附容器，實現脫除天然氣中水和二氧化碳的目的。分子篩對水和二氧化碳的吸附有限制，當分子篩吸附飽和時，就無法再吸附水和 二氧化碳，失去了吸附效果。這時需要對分子篩進行再生(也稱為活化)處理，使附著在分 子篩上的水分和二氧化碳脫離分子篩，并被帶出吸附容器，這就是分子篩的再生過程。分子 篩經過再生處理才能循環使用。再生過程需要有再生氣，再生氣要求是潔凈、干燥的氣體，能將分子篩中的水和二 氧化碳吹除掉。同時需要對再生氣加熱，溫度達到200 300°C (具體溫度由工藝情況確 定)。而加熱后的分子篩還需要吹冷到常溫狀態，這才算完成了再生過程，具備吸附能力。目前的分子篩脫碳脫水裝置中，使用吸附塔、吸附劑(主要是各種型號的分子篩 或其他吸水劑)、程控閥、加熱器(用于加熱再生氣)等設備，如圖1所示，其包括第一吸附 塔1、第二吸附塔2、工藝氣體進氣端、工藝氣體出氣端、加熱器13、冷卻器14及控制器，所述 加熱器13及所述冷卻器14均分別與所述第一吸附塔1及所述第二吸附塔2連接，所述第 一吸附塔1及第二吸附塔2并列連接于所述工藝氣體進氣端及所述工藝氣體出氣端之間， 所述控制器通過多個程控閥控制所述第一吸附塔1、所述第二吸附塔2、所述加熱器13以及 所述冷卻器14。其中，工藝氣體經過程控閥4、第一吸附塔1和程控閥10，被凈化后流出。從凈化 后的工藝氣體中引出部分氣體作為再生氣使用。通過程控閥13調節再生氣流量，再生氣通 過加熱器3被加熱，然后通過程控閥9流入第二吸附塔2對其中的吸附劑進行再生，然后通 過程控閥7流入冷卻器14，被冷卻后放空或用于別的用途。第二吸附塔2加熱完畢后，關閉 加熱器3，再生氣對第二吸附塔2進行吹冷，吹冷完后再生過程結束，第一吸附塔1和第二吸 附塔2可以進行切換。程控閥12用于兩個吸附塔之間壓力的平衡。上述現有技術的裝置雖然可以完成吸附劑的再生，然而存在以下缺陷1、被再生的分子篩被吹冷的過程中，熱量完全被帶走，沒有任何回收，因而浪費了 能源，同時增加了加熱器的負荷。2、再生過程中的加熱和吹冷不是同時進行的，吹冷和加熱安裝先后順序進行，在 工藝流程中，吸附過程一直是在進行的，則吹冷和加熱時間之和與吸附時間一樣，這實際是 縮短了吹冷和加熱的時間，因此，需要較大的熱流量才能滿足再生的要求，具體就需要較大 的再生氣量或較大功率的加熱器。3、由于需要較大的再生氣量，而液化設備的放空氣體氣量較小，不能作為再生氣 體，因此，使用凈化后的工藝氣體作為再生氣，進而消耗了工藝氣體，相當于降低了生產能力。
實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題在于提出一種天然氣液化脫碳脫水裝置，以克服 現有技術的裝置浪費能源的缺陷。為實現上述目的，本實用新型提出一種天然氣液化脫碳脫水裝置，包括第一吸附 塔、第二吸附塔、工藝氣體進氣端、工藝氣體出氣端、加熱器、冷卻器及控制器，所述第一吸 附塔及第二吸附塔并列連接于所述工藝氣體進氣端及所述工藝氣體出氣端之間，所述加熱 器及所述冷卻器均分別與所述第一吸附塔及所述第二吸附塔連接，所述控制器通過多個程 控閥控制所述第一吸附塔、所述第二吸附塔、所述加熱器以及所述冷卻器，其中，還包括一 第三吸附塔，所述第三吸附塔連接于所述工藝氣體進氣端及所述工藝氣體出氣端之間；一 再生氣體進氣端，于所述第一吸附塔、所述第二吸附塔及所述第三吸附塔與所述工藝氣體 進氣端相連的端口，所述再生氣體進氣端分別與所述第一吸附塔、所述第二吸附塔及所述 第三吸附塔連接；其中，所述加熱器包括第一通氣口及第二通氣口，所述第一通氣口及所述 第二通氣口均分別與所述第一吸附塔、所述第二吸附塔及所述第三吸附塔連接。其中，所述第一吸附塔、所述第二吸附塔及所述第三吸附塔與所述工藝氣體進氣 端之間分別具有第一程控閥、第二程控閥及第三程控閥；所述第一吸附塔、所述第二吸附塔 及所述第三吸附塔與所述工藝氣體出氣端之間分別具有第四程控閥、第五程控閥及第六程 控閥；所述第一吸附塔、所述第二吸附塔及所述第三吸附塔與所述再生氣體進氣端之間分 別具有第七程控閥、第八程控閥及第九程控閥；所述第一吸附塔、所述第二吸附塔及所述第 三吸附塔與所述再生氣體出氣端的之間分別具有第十程控閥、第十一程控閥及第十二程控 閥；所述第一吸附塔、所述第二吸附塔及所述第三吸附塔與所述第一通氣口之間分別具有 第十三程控閥、第十四程控閥及第十五程控閥；以及所述第一吸附塔、所述第二吸附塔及所 述第三吸附塔與所述第二通氣口之間分別具有第十六程控閥、第十七程控閥及第十八程控 閥。其中，該裝置還包括一第一調節閥，設置于所述第一吸附塔及所述第二吸附塔之 間；一第二調節閥，設置于所述第一吸附塔及所述第三吸附塔之間；以及一第三調節閥，設 置于所述第二吸附塔及所述第三吸附塔之間。其中，該裝置還包括一風機，設置于所述再生氣體進氣端。其中，該裝置還包括一第十九程控閥，設置于所述風機的出氣端。其中，該裝置還包括一手動閥，所述手動閥連接到風機出口處。本實用新型的效果該裝置吸附、再生效果良好；分子篩被吹冷后，熱量回到加熱器中，得到回收利用， 節約了能源；并且，再生過程中的加熱和吹冷同時進行，減少了再生氣使用量，且再生氣量 可減少至50%，使用液化后的排空氣體即可實現再生，再生能耗降低，且不必使用凈化后的 工藝氣體作為再生氣，提高了生產能力；另外，系統安全地全自動運行；
[0021]圖2為本實用新型的天然氣液化脫碳脫水[0022]其中，附圖標記[0023]100第一吸附塔200第二吸附塔[0024]300第三吸附塔400加熱器[0025]500冷卻器600風機[0026]101第一程控閥102第二程控閥[0027]103第三程控閥104第四程控閥[0028]105第五程控閥106第六程控閥[0029]107第七程控閥108第八程控閥[0030]109第九程控閥110第十程控閥[0031]111第十一程控閥112第十二程控閥[0032]113第十三程控閥114第十四程控閥[0033]115第十五程控閥116第十六程控閥[0034]117第十七程控閥118第十八程控閥[0035]119第十九程控閥120手動閥[0036]700第一調節閥800第二調節閥[0037]900第三調節閥
具體實施方式
本實用新型提出一種天然氣液化脫碳脫水裝置，該裝置采用了 3個吸附塔，處于 再生中的兩個吸附塔串聯，再生氣首先經過需要吹冷的吸附塔，在該吸附塔被吹冷時，再生 氣溫度也升高。然后再生氣進入加熱器被加熱后進入需要加熱的吸附塔。并且，從合成氨 尾氣中提出液化甲烷和液氬后，尾氣中的其余氣體(氮氣、氫氣)需要被放空，這股氣體經 過了-190°C的低溫狀態，露點很低，滿足干凈干燥的要求，于本實用新型中被用來作再生氣 體使用。圖2為本實用新型的天然氣液化脫碳脫水裝置的結構示意圖，如圖2所示，其與圖 1的現有技術相比，主要區別在于，還包括一第三吸附塔，所述第三吸附塔連接于所述工 藝氣體進氣端及所述工藝氣體出氣端之間；一再生氣體進氣端，于所述第一吸附塔、所述第 二吸附塔及所述第三吸附塔與所述工藝氣體進氣端相連的端口，所述再生氣體進氣端分別 與所述第一吸附塔、所述第二吸附塔及所述第三吸附塔連接；其中，加熱器包括第一通氣口 及第二通氣口，所述第一通氣口及所述第二通氣口均分別與所述第一吸附塔、所述第二吸 附塔及所述第三吸附塔連接。具體而言，如圖2所示，該裝置包括第一吸附塔100、一第二吸附塔200以及一第三 吸附塔300，所述第一吸附塔100、所述第二吸附塔200以及所述第三吸附塔300并列連接 于工藝氣體進氣端及工藝氣體出氣端之間；于所述第一吸附塔100、所述第二吸附塔200及 所述第三吸附塔300與所述工藝氣體進氣端相連的端口 c、d、e，所述再生氣體進氣端分別 與所述第一吸附塔100、所述第二吸附塔200及所述第三吸附塔300連接；同樣，于所述第 一吸附塔100、所述第二吸附塔200及所述第三吸附塔300的端口 c、d、e處，冷卻器分別與 所述第一吸附塔100、所述第二吸附塔200及所述第三吸附塔300連接；所述加熱器400具有第一通氣口 a及第二通氣口 b，于所述第一吸附塔100、所述第二吸附塔200及所述第三 吸附塔300與所述工藝氣體出氣端相連的端口 f、g、h，所述第一通氣口 a分別與所述第一 吸附塔100、所述第二吸附塔200及所述第三吸附塔300連接，并且所述第二通氣口 b分別 與所述第一吸附塔100、所述第二吸附塔200及所述第三吸附塔300連接。并且，所述第一吸附塔100、所述第二吸附塔200及所述第三吸附塔300與所述工 藝氣體進氣端之間分別具有第一程控閥101、第二程控閥102及第三程控閥103 ；所述第一 吸附塔100、所述第二吸附塔200及所述第三吸附塔300與所述工藝氣體出氣端之間分別具 有第四程控閥104、第五程控閥105及第六程控閥106 ；所述第一吸附塔100、所述第二吸附 塔200及所述第三吸附塔300與所述再生氣體進氣端之間分別具有第七程控閥107、第八程 控閥108及第九程控閥109 ；所述第一吸附塔100、所述第二吸附塔200及所述第三吸附塔 300與所述再生氣體出氣端的之間分別具有第十程控閥110、第十一程控閥111及第十二程 控閥112 ；所述第一吸附塔100、所述第二吸附塔200及所述第三吸附塔300與所述第一通 氣口之間分別具有第十三程控閥113、第十四程控閥114及第十五程控閥115 ；以及所述第 一吸附塔100、所述第二吸附塔200及所述第三吸附塔300與所述第二通氣口之間分別具有 第十六程控閥116、第十七程控閥117及第十八程控閥118。并且，該裝置還包括一第一調節閥700，設置于所述第一吸附塔100及所述第二吸 附塔200之間；一第二調節閥800，設置于所述第一吸附塔100及所述第三吸附塔300之間； 以及一第三調節閥900，設置于所述第二吸附塔200及所述第三吸附塔300之間。并且，該裝置還包括一風機(壓縮機)600，設置于所述再生氣體進氣端。另外，一 第十九程控閥119，設置于所述風機600的出氣端。并且，該裝置還包括一手動閥120，所述手動閥120連接到風機600出口處。并且，該裝置通過控制器控制各程控閥的開啟及關閉，以實現第一吸附塔、第二吸 附塔及第三吸附塔進行吸附、加熱及冷卻的不同工作狀態。并且，控制器控制所述加熱器、 所述冷卻器及所述風機的開啟及關閉等操作狀態。其中，第一程控閥101至第十八程控閥118用于控制工藝氣體和再生氣流動方向。 確保工藝氣體流過具備吸附能力的吸附塔，再生氣依次流過需要吹冷和加熱的吸附塔。第一調節閥700、第二調節閥800及第三調節閥900用于控制第一吸附塔100、第 二吸附塔200及第三吸附塔300內壓力變化，平衡各吸附塔之間壓力，當工藝氣體和再生 氣壓力不等時，吸附塔切換之前需要使塔內壓力平衡，若工藝氣體與再生氣之間壓力小于 0. 5MPa，則可以取消各個調節閥。第十九程控閥119用于再生氣安全放空。當第一吸附塔100、第二吸附塔200及第 三吸附塔300處于壓力平衡過程，通過開啟第十九程控閥119放空再生氣，確保整個系統安全。手動閥120的開啟可使本裝置也可使用凈化后的工藝氣體做再生氣。電加熱器400用于加熱再生氣。吸附劑需要在一定的溫度下進行(一般高于 2500C )，該溫度由電加熱器400加熱再生氣得到。風機或壓縮機在再生氣壓力不足時，可提高其壓力，再將再生氣體送入脫碳脫水 系統。通過本實用新型的上述天然氣液化脫碳脫水裝置，實現了吸附、冷卻及加熱的同步進行，具體過程如下本實用新型的裝置利用控制器控制各程控閥、調節閥、加熱器、冷卻器，通過程序 控制改變第一吸附塔100、第二吸附塔200及第三吸附塔300的狀態，自動調整三個吸附塔 進入吸附、加熱或冷卻狀態，使整個系統能自動不間斷運行。于狀態A，第一吸附塔100處于吸附狀態，第二吸附塔200處于再生加熱狀態，第三 吸附塔300處于再生吹冷狀態，則第一程控閥101、第四程控閥104、第九程控閥109、第十五 程控閥115、第十七程控閥117、第十一程控閥111開啟，其余程控閥關閉，第一調節閥700、 第二調節閥800、第三調節閥900關閉，加熱器400開啟。此狀態下，工藝氣體通過第一程控閥101、第四程控閥104流過第一吸附塔100，處 于吸附狀態。再生氣體通過風機(壓縮機)600增壓后，通過第九程控閥109、第十五程控閥115 流過第三吸附塔300。此時的再生氣體為常溫氣體并不含水分，對第三吸附塔300有吹冷作 用，將第三吸附塔300內的熱量和水分帶走。再生氣體流出第三吸附塔300后溫度升高，再進入電加熱器400被加熱到高溫狀 態，此時的再生氣體具有加熱第二吸附塔200的能力。被電加熱器400加熱后的再生氣體通過第十七程控閥117、第十一程控閥111流過 第二吸附塔200，對其進行加熱。流出第二吸附塔200的再生氣溫度有所降低，將熱量留在 塔第二吸附塔200內。從第二吸附塔200流出的再生氣體進入冷卻器500被冷卻到常溫，然后放空。在上述過程中，第一吸附塔100的吸附時間、第三吸附塔300的吹冷時間和第二吸 附塔200的加熱時間基本相同。吹冷和加熱完成后，第三吸附塔300具有了吸附功能；第二 吸附塔200加熱完畢，需要被吹冷；第一吸附塔100吸100附即將飽和，需要進行再生加熱。 此時程控閥、調節閥、加熱器通過程序控制自動調整狀態，完成3個吸附塔的切換。進入狀態B，第三程控閥103、第六程控閥106、第八程控閥108、第十四程控閥114、 第十六程控閥116、第十程控閥110開啟，其余程控閥關閉，第三吸附塔300處于吸附狀態， 再生氣體首先流入第二吸附塔200對其吹冷，再經過電加熱器400加熱，然后進入第一吸附 塔100對其加熱，最后被冷卻器500冷卻后排空。進入狀態C 第七程控閥107、第十三程控閥113、第十二程控閥112、第十八程控閥 118、第二程控閥102、第五程控閥105開啟，其余程控閥關閉，第二吸附塔200處于吸附狀 態，再生氣體首先流入第一吸附塔100對其吹冷，再經過電加熱器400加熱，然后進入第三 吸附塔300對其加熱，最后被冷卻器500冷卻后排空。依次類推，3個塔不斷循環運行下去。另外，對程控設備的程序控制以時間為基準。在系統初始時，程控設備處于程序設 定的狀態A，如第一程控閥101、第四程控閥104、第九程控閥109、第十五程控閥115、第十七 程控閥117、第十一程控閥111開啟，其余程控閥關閉，第一調節閥700、第二調節閥800及 第三調節閥900關閉，加熱器400開啟，此時第一吸附塔100處于吸附狀態，第二吸附塔200 處于加熱狀態，第三吸附塔300處于吹冷狀態。狀態A維持時間H后，程控設備可由程序控 制改變為狀態B，如第三程控閥103、第六程控閥106、第八程控閥108、第十四程控閥114、第 十六程控閥116、第十程控閥110開啟，其余程控閥關閉，第三吸附塔300處于吸附狀態，再生氣體首先流入第二吸附塔200對其吹冷，再經過電加熱器400加熱，然后進入第一吸附塔 100對其加熱，最后被冷卻器500冷卻后排空。狀態B維持一定時間后，控制器由程序控制 改變為狀態C。依此類推，通過控制器的控制使該系統自動不間斷運行。另外，根據實際需要，于狀態A、B、C之間還可具有其他運行狀態，如為適時將加熱 器降溫冷卻，于狀態A后，進入狀態D 第一程控閥101、第四程控閥104、第九程控閥109、第 十五程控閥115、第十七程控閥117、第十一程控閥111開啟，其余程控閥關閉，第一調節閥 700、第二調節閥800及第三調節閥900關閉，加熱器4關閉，此時第一吸附塔100處于吸附 狀態，第二吸附塔200處于吹冷狀態，第三吸附塔300處于吹冷狀態，加熱器400處于吹冷 狀態。本實用新型效果1.吸附、再生效果良好；2、分子篩被吹冷后，熱量回到加熱器中，得到回收利用，節約了能源；3、該裝置采用三吸附塔方案，處于再生中的兩個吸附塔串聯，再生氣依次通過需 要吹冷和加熱的吸附塔。由于吹冷和加熱由同一股再生氣完成，所需要的再生氣量減少 50%，再生能耗降低；4、由于再生氣需要量減少，可使用液化設備放空氣體做為再生氣，不需要單獨提 供再生氣，或消耗原料氣作為再生氣，提高了生產能力；5、采用該裝置，吹冷和加熱可以同時進行，因而吹冷和加熱的時間都可以與吸附 時間一樣，時間延長使得該裝置可以使用較少的再生氣和較小功率的加熱器而滿足再生要 求；6、程控閥、調節閥、加熱器通過程序自動控制，使脫碳脫水系統實現吸附_再生自 動切換，使系統安全地全自動運行。當然，本實用新型還可有其他多種實施例，在不背離本實用新型精神及其實質的 情況下，熟悉本領域的技術人員當可根據本實用新型作出各種相應的改變和變形，但這些 相應的改變和變形都應屬于本實用新型所附的權利要求的保護范圍。
權利要求一種天然氣液化脫碳脫水裝置，包括第一吸附塔、第二吸附塔、工藝氣體進氣端、工藝氣體出氣端、加熱器、冷卻器及控制器，所述加熱器及所述冷卻器均分別與所述第一吸附塔及所述第二吸附塔連接，所述第一吸附塔及第二吸附塔并列連接于所述工藝氣體進氣端及所述工藝氣體出氣端之間，所述控制器通過多個程控閥控制所述第一吸附塔、所述第二吸附塔、所述加熱器以及所述冷卻器，其特征在于，還包括一第三吸附塔，所述第三吸附塔連接于所述工藝氣體進氣端及所述工藝氣體出氣端之間；一再生氣體進氣端，于所述第一吸附塔、所述第二吸附塔及所述第三吸附塔與所述工藝氣體進氣端相連的端口，所述再生氣體進氣端分別與所述第一吸附塔、所述第二吸附塔及所述第三吸附塔連接；其中，所述加熱器包括第一通氣口及第二通氣口，所述第一通氣口及所述第二通氣口均分別與所述第一吸附塔、所述第二吸附塔及所述第三吸附塔連接。
2.根據權利要求1所述的天然氣液化脫碳脫水裝置，其特征在于，所述第一吸附塔、所述第二吸附塔及所述第三吸附塔與所述工藝氣體進氣端之間分別 具有第一程控閥、第二程控閥及第三程控閥；所述第一吸附塔、所述第二吸附塔及所述第三吸附塔與所述工藝氣體出氣端之間分別 具有第四程控閥、第五程控閥及第六程控閥；所述第一吸附塔、所述第二吸附塔及所述第三吸附塔與所述再生氣體進氣端之間分別 具有第七程控閥、第八程控閥及第九程控閥；所述第一吸附塔、所述第二吸附塔及所述第三吸附塔與所述再生氣體出氣端的之間分 別具有第十程控閥、第十一程控閥及第十二程控閥；所述第一吸附塔、所述第二吸附塔及所述第三吸附塔與所述第一通氣口之間分別具有 第十三程控閥、第十四程控閥及第十五程控閥；以及所述第一吸附塔、所述第二吸附塔及所述第三吸附塔與所述第二通氣口之間分別具有 第十六程控閥、第十七程控閥及第十八程控閥。
3.根據權利要求2所述的天然氣液化脫碳脫水裝置，其特征在于，還包括 一第一調節閥，設置于所述第一吸附塔及所述第二吸附塔之間；一第二調節閥，設置于所述第一吸附塔及所述第三吸附塔之間； 一第三調節閥，設置于所述第二吸附塔及所述第三吸附塔之間。
4.根據權利要求2所述的天然氣液化脫碳脫水裝置，其特征在于，還包括一風機，設置 于所述再生氣體進氣端。
5.根據權利要求4所述的天然氣液化脫碳脫水裝置，其特征在于，還包括一第十九程 控閥，設置于所述風機的出氣端。
6.根據權利要求2所述的天然氣液化脫碳脫水裝置，其特征在于，還包括一手動閥， 所述手動閥連接到風機出口處。
專利摘要本實用新型公開一種天然氣液化脫碳脫水裝置，其中，包括第一吸附塔、第二吸附塔、工藝氣體進氣端、工藝氣體出氣端、加熱器、冷卻器及控制器，另外，還包括一第三吸附塔，所述第三吸附塔連接于所述工藝氣體進氣端及所述工藝氣體出氣端之間；一再生氣體進氣端，于所述第一吸附塔、所述第二吸附塔及所述第三吸附塔與所述工藝氣體進氣端相連的端口，所述再生氣體進氣端分別與所述第一吸附塔、所述第二吸附塔及所述第三吸附塔連接；所述加熱器包括第一通氣口及第二通氣口，所述第一通氣口及所述第二通氣口均分別與所述第一吸附塔、所述第二吸附塔及所述第三吸附塔連接。該裝置節約能源、再生氣使用量少、提高了生產能力且系統可安全地全自動運行。
文檔編號B01D53/04GK201634651SQ20102004692
公開日2010年11月17日 申請日期2010年1月15日 優先權日2010年1月15日
發明者朱淼鑫, 朱菁, 王占法, 胡浩雷, 齊德強 申請人:北京長征天民高科技有限公司