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1、10申请公布号CN104073310A43申请公布日20141001CN104073310A21申请号201410339128022申请日20140716C10L3/1020060171申请人北京安珂罗工程技术有限公司地址100015北京市朝阳区酒仙桥东路九号A2写字楼西侧4层72发明人张会军王道广王英军54发明名称一种天然气净化与干燥的装置和方法57摘要本发明涉及一种天然气净化与干燥的装置和方法，该装置包括脱酸脱水床、脱重烃床、以及附属管道和控制阀门。其中，核心的工艺设备脱酸脱水床和脱重烃床均采用管壳式结构，管程内填装吸附剂作为吸附床层，壳程走热媒和冷媒。该方法加热再生吸附床层时将外部热媒或。
2、冷媒直接通入脱酸脱水床和脱重烃床进行加热和冷却，因而不需不使用再生气，再生过程只需在管侧通入极少量的载气的情况下能保证吸附床层再生完全，解决了传统吸附床层加热再生时再生气消耗量过大的问题，减少原料天然气的消耗量，增加了产品液化天然气的液化率。本发明的方法能耗低，原料气利用率高，经济性好。51INTCL权利要求书2页说明书5页附图1页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书2页说明书5页附图1页10申请公布号CN104073310ACN104073310A1/2页21一种天然气净化与干燥的方法，其特征在于，该方法通过采用管壳式脱酸脱水床和脱重烃床脱除天然气中的酸性气、水以及重烃。
3、，具体包括以下步骤1设置第一脱酸脱水床D1、第二脱酸脱水床D2、第一脱重烃床C1和第二脱重烃床C2，均为管壳式结构，其中，在第一脱酸脱水床D1、第二脱酸脱水床D2、第一脱重烃床C1和第二脱重烃床的管程侧填装吸附剂作为吸附床层，将天然气管道与脱酸脱水床和脱重烃床的管程连接，将冷媒和热媒管道与脱酸脱水床和脱重烃床的壳程连接，其中，第一脱酸脱水床D1的管程和第二脱酸脱水床D2的管程通过阀门和管道并联连接，第一脱酸脱水床D1的管程和第二脱酸脱水床D2的壳程通过阀门和管道并联连接，第一脱重烃床C1的管程和第二脱重烃床C2的管程通过阀门和管道并联连接，第一脱重烃床C1的壳程和第二脱重烃床C2的壳程通过阀门。
4、和管道并联连接，脱酸脱水床与脱重烃床的管程之间串联连接，脱酸脱水床与脱重烃床的壳程之间并联连接；2将富含酸性气的原料湿气通入第一脱酸脱水床D1的管程脱除原料湿气中的酸性气和水分得到干气，之后通入第一脱重烃床C1的管程脱除原料气中的重烃，最终得到净化后的产品气；3在第一脱酸脱水床D1吸附饱和后通过阀门将其切换至再生状态，原料气则通入第二脱酸脱水床D2的管程；4将热媒经第二十三阀门V23由底部入口通入第一脱酸脱水床D1的壳程对吸附床层进行加热再生，当吸附床层温度达到100时经第六阀门V6向第一脱酸脱水床D1的管程通入载气将吸附床层中解析出的酸性气和水蒸气经第二阀门V2吹走，当床层温度升至18028。
5、0时保持吸附床层温度02小时，之后停止通入热媒；5将冷媒经第二十二阀门V22由底部入口通入第一脱酸脱水床D1的壳程对吸附床层进行冷却，当吸附床层温度降至4055时，停止通入冷媒，同时停止通入载气此时第一脱酸脱水床D1已完成再生，备用直至进入下一吸附循环。2根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当第一脱重烃床C1吸附饱和后通过阀门将其切换至再生状态，脱酸脱水后的原料气通入第二脱重烃床C2，并依据步骤4和5对第一脱重烃床C1进行再生和冷却。3根据权利要求1所述的方法，其特征在于，若热媒为蒸汽时，冷媒应为冷却水，若热媒为热油时，冷媒也为热油。4根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤4和步骤5中通。
6、入第一脱酸脱水床D1的载气来自闪蒸气或者脱酸脱水后的干气，再生第一脱重烃床C1时通入的载气来自闪蒸气或者脱重烃后的产品气。5根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤4中通入第一脱酸脱水床D1的载气最终用作燃料气，步骤5中通入第一脱酸脱水床D1管程的载气则与来自第二脱酸脱水床D2管程的干气混合后一起进入脱重烃工序，通入第一脱重烃床C1管程的载气则最终全部用作燃料气。6根据权利要求1所述的方法，其特征在于，天然气中的酸性气是指二氧化碳、硫化氢等气体，重烃是指C5及以上烃类，步骤1中的吸附剂为分子筛、活性氧化铝或硅胶。7根据权利要求1所述的方法，其特征在于，脱酸脱水床和脱重烃床的管程所用管子直径为。
7、50400MM。权利要求书CN104073310A2/2页38一种天然气净化与干燥的装置，包括脱酸脱水床、脱重烃床、以及附属管道和阀门，依次连接原料湿气进料管线、脱酸脱水床的管程、干气管线、脱重烃床的管程以及产品气管线，其中，脱酸脱水床和脱重烃床均为管壳式结构，脱酸脱水床之间并联连接，不同的脱酸脱水床之间通过阀门控制各自独立地进行吸附干燥、再生和冷却；脱重烃床之间也为并联连接，不同的脱重烃床之间通过阀门控制各自独立地进行吸附干燥、再生和冷却；脱酸脱水床与脱重烃床的管程之间串联连接，脱酸脱水床与脱重烃床的壳程之间并联连接。9根据权利要求8所述的天然气净化与干燥的装置，其特征在于，脱酸脱水床的管程。
8、底部入口均与干气管线和闪蒸气管线连接，脱重烃床的管程底部入口均与产品气管线和闪蒸气管线连接，脱酸脱水床和脱重烃床的壳程均与热媒和冷媒管线连接。10根据权利要求8所述的天然气净化与干燥的装置，其特征在于，脱酸脱水床的数量为24个，脱重烃床的数量为23个。权利要求书CN104073310A1/5页4一种天然气净化与干燥的装置和方法技术领域0001本发明涉及气体净化与预处理领域，特别涉及一种天然气净化与干燥气体的方法。背景技术0002天然气的净化与干燥是将天然气中的二氧化碳、硫化氢等酸性气、水分、以及C5以上烃类等重烃脱除的工艺过程。此过程时天然气液化过程中避免深冷过程中形成冰、固体水合物或固体重烃。
9、从而阻塞或甚至损坏设备必不可少的工序。0003目前，天然气液化过程中工艺气含有的酸性气、水分以及重烃的脱除方法包括吸收法、吸附法、低温法、膜分离法等。其中酸性气的脱除以吸收法效果最好，以吸附法对气体深度脱水、脱重烃效果最好。因而，现有工艺中通常先以吸收法脱除天然气中的酸性气，再以吸收法脱除天然气中的水分和重烃。这一工艺的优点是技术成熟，酸性气处理负荷高，稳定性好。但是，方法的缺点也很明显其一是胺液再生过程需将整个溶液由40加热至115左右，再沸器的能耗很大；其二是脱酸性气后的天然气湿度均会在与胺液接触过程中到达饱和增加了后续的干燥负荷量。另外，酸性气吸收过程采用胺液，需消耗溶剂水，受地理条件限。
10、制，这一方法无法在新疆塔中等井气丰富但缺水的地方应用。吸附法也可用于酸性气脱除，该脱除过程与现有吸附法脱除水分和重烃的工艺一致，该方法装置简单，工艺不需溶剂水。然而，该方法为传统的吸附工艺，再生吸附床层时采用再生气，当CO2含量超过05时，床层需要的再生气量消耗量极大，将占到原料进气量的50甚至100。这部分再生气因含有CO2只能排至界外或烧掉，从而造成该工艺在处理高含量酸性气的天然气时能耗过高，甚至再生气量不足，再生不完全，影响下游深冷工序的正常工作。发明内容0004本发明的目的是克服现有技术的不足，降低再生气消耗量，从而提供一种天然气净化与干燥的装置和方法，该方法利用管壳式的脱酸脱水床和脱。
11、重烃床脱除天然气中的酸性气、水以及重烃，不仅节约了再生气，增加了原料气利用率，而且将脱酸性气和脱水集成一体，工艺简单。0005本发明的方法通过采用管壳式脱酸脱水床和脱重烃床脱除天然气中的酸性气、水以及重烃，具体包括以下步骤00061设置第一脱酸脱水床D1、第二脱酸脱水床D2、第一脱重烃床C1和第二脱重烃床C2，均为管壳式结构，其中，在第一脱酸脱水床D1、第二脱酸脱水床D2、第一脱重烃床C1和第二脱重烃床的管程侧填装吸附剂作为吸附床层，将天然气管道与脱酸脱水床和脱重烃床的管程连接，将冷媒和热媒管道与脱酸脱水床和脱重烃床的壳程连接，其中，第一脱酸脱水床D1的管程和第二脱酸脱水床D2的管程通过阀门和。
12、管道并联连接，第一脱酸脱水床D1的管程和第二脱酸脱水床D2的壳程通过阀门和管道并联连接，第一脱重烃床C1的管程和第二脱重烃床C2的管程通过阀门和管道并联连接，第一脱重烃床C1的壳程和第二脱重烃说明书CN104073310A2/5页5床C2的壳程通过阀门和管道并联连接，脱酸脱水床与脱重烃床的管程之间串联连接，脱酸脱水床与脱重烃床的壳程之间并联连接；00072将富含酸性气的原料湿气通入第一脱酸脱水床D1的管程脱除原料湿气中的酸性气和水分得到干气，之后通入第一脱重烃床C1的管程脱除原料气中的重烃，最终得到净化后的产品气；00083在第一脱酸脱水床D1吸附饱和后通过阀门将其切换至再生状态，原料气则通入。
13、第二脱酸脱水床D2的管程；00094将热媒经第二十三阀门V23由底部入口通入第一脱酸脱水床D1的壳程对吸附床层进行加热再生，当吸附床层温度达到100时经第六阀门V6向第一脱酸脱水床D1的管程通入载气将吸附床层中解析出的酸性气和水蒸气经第二阀门V2吹走，当床层温度升至180280时保持吸附床层温度02小时，之后停止通入热媒；00105将冷媒经第二十二阀门V22由底部入口通入第一脱酸脱水床D1的壳程对吸附床层进行冷却，当吸附床层温度降至4055时，停止通入冷媒，同时停止通入载气此时第一脱酸脱水床D1已完成再生，备用直至进入下一吸附循环。0011上述的技术方案中，当第一脱重烃床C1吸附饱和后通过阀门。
14、将其切换至再生状态，脱酸脱水后的原料气通入第二脱重烃床C2，并依据步骤4和5对第一脱重烃床C1进行再生和冷却。0012上述的技术方案中，若热媒为蒸汽时，冷媒应为冷却水，若热媒为热油时，冷媒也为热油。0013上述的技术方案中，步骤4和步骤5中通入第一脱酸脱水床D1的载气来自闪蒸气或者脱酸脱水后的干气，再生第一脱重烃床C1时通入的载气来自闪蒸气或者脱重烃后的产品气。0014上述的技术方案中，步骤4中通入第一脱酸脱水床D1的载气最终用作燃料气，步骤5中通入第一脱酸脱水床D1的载气则与来自第二脱酸脱水床D2的干气混合后一起进入脱重烃工序，通入第一脱重烃床C1的载气则最终全部用作燃料气。0015上述的技。
15、术方案中，天然气中的酸性气是指二氧化碳、硫化氢等气体，重烃是指C5及以上烃类，步骤1中的吸附剂为分子筛、活性氧化铝或硅胶。0016上述的技术方案中，脱酸脱水床和脱重烃床的管程所用管子直径为50400MM。0017上述的技术方案中，脱酸脱水工序和脱重烃工序间设有第一减压阀V38，其压力降等于冷却时脱酸脱水床吸附床层的压力降。0018本发明还提供了一种天然气净化与干燥的装置，包括脱酸脱水床、脱重烃床、以及附属管道和阀门，依次连接原料湿气进料管线、脱酸脱水床的管程、干气管线、脱重烃床的管程以及产品气管线，其中，脱酸脱水床和脱重烃床均为管壳式结构，脱酸脱水床之间并联连接，不同的脱酸脱水床之间通过阀门控。
16、制各自独立地进行吸附干燥、再生和冷却；脱重烃床之间也为并联连接，不同的脱重烃床之间通过阀门控制各自独立地进行吸附干燥、再生和冷却；脱酸脱水床与脱重烃床的管程之间串联连接，脱酸脱水床与脱重烃床的壳程之间并联连接。0019上述的脱酸脱水床的管程底部入口均与干气管线和闪蒸气管线连接，脱重烃床的管程底部入口均与产品气管线和闪蒸气管线连接，脱酸脱水床和脱重烃床的壳程均与热媒说明书CN104073310A3/5页6和冷媒管线连接。0020上述的脱酸脱水床的数量为24个，脱重烃床的数量为23个。0021本发明的技术方案首先通过采用管壳式脱酸脱水床脱除天然气中的酸性气和水，再利用管壳式脱重烃床脱除天然气中重烃。
17、，再生过程依靠外部热媒从管程间接加热，冷却过程依靠外部冷媒从管程间接冷却，整个过程仅需通入少量载气以带走再生时脱附产生的水和CO2，不仅节约了再生气，增加了原料气利用率，而且实现了脱酸性气和脱水的集成，工艺简单，可操作性高。所采用的的管壳式的脱酸脱水床和脱重烃床外壳设计压力低，设备投资少。0022本发明的优点和积极作用在于，采用的管壳式的脱酸脱水床和脱重烃床脱除天然气中的酸性气、水以及重烃的方法实现了工艺过程的集成，仅通过床层吸附的方式即可实现高浓度酸性气含量的天然气的净化，不仅避免了再生气消耗，增加了原料气利用率，而且简化了天然气净化工艺流程，投资省，操作费用低，节约成本，从而产生明显的经济。
18、效益。附图说明0023图1为本发明的工艺流程示意图。0024图中代号含义如下0025D1第一脱酸脱水床；0026D2第二脱酸脱水床；0027C1第一脱重烃床；0028C2第二脱重烃床；0029AR在线水分析仪；0030V1V41阀门。具体实施方式0031以下结合实施例和附图对本发明做详细地说明0032实施例10033本实施例的具体工艺流程请参见图1。0034一种天然气净化与干燥的装置，设置第一脱酸脱水床D1、第二脱酸脱水床D2、第一脱重烃床C1和第二脱重烃床C2，其中，第一脱酸脱水床D1和第二脱酸脱水床D2通过阀门和管道并联连接，第一脱重烃床C1和第二脱重烃床C2通过阀门和管道并联连接，脱酸脱。
19、水床与脱重烃床的管程之间串联连接，脱酸脱水床与脱重烃床的壳程之间并联连接；原料气进料管线连接第一脱酸脱水床D1和第二脱酸脱水床D2的管侧顶部入口，第一脱酸脱水床D1和第二脱酸脱水床D2的管侧底部出口依次连接在线水分析仪AR、第一减压阀V38、以及第一脱重烃床C1和第二脱重烃床C2的管侧顶部入口，第一脱重烃床C1和第二脱重烃床C2的管侧底部出口连接产品气管线。冷媒和热媒的进料管线与第一脱酸脱水床D1、第二脱酸脱水床D2、第一脱重烃床C1和第二脱重烃床C2的壳侧底部入口连接，冷媒和热媒的出料管线与第一脱酸脱水床D1、第二脱酸脱水床D2、第一脱重烃床C1和第二脱重烃床C2的壳侧顶部出口连接。闪蒸气管。
20、线入口与第一脱酸脱水床D1、第二脱酸脱水床D2、第一脱重烃床C1以及第二脱重烃床C2的管侧底部入口的载气管线连接。说明书CN104073310A4/5页70035脱酸脱水床和脱重烃床的床层管子直径为300MM，在第一脱酸脱水床D1、第二脱酸脱水床D2、第一脱重烃床C1和第二脱重烃床的管侧填装硅胶作为吸附床层。将CO2含量为3MOL、苯含量为500PPMV的原料湿气通入第一脱酸脱水床D1脱除原料湿气中的酸性气和水分得到CO2含量为15PPMV、水含量为05PPMV、苯含量为500PPMV的干气，之后通入第一脱重烃床C1脱除原料气中的重烃，最终得到净化后CO2含量为15PPMV、水含量为05PPM。
21、V、苯含量为2PPMV的产品气。在第一脱酸脱水床D1吸附饱和后通过阀门将其切换至再生状态，原料气则通入第二脱酸脱水床D2。将300的热油由底部入口通入第一脱酸脱水床D1的壳程对吸附床层进行加热再生，当吸附床层温度达到100时通入载气将吸附床层中解析出的酸性气和水蒸气吹走，载气来自闪蒸气，携带酸性气和水蒸气的载气直接用作燃料气。当床层温度升至280时停止通入热油，完成加热再生过程。之后将常温的热油由底部入口通入第一脱酸脱水床D1的壳程对吸附床层进行冷却，此时载气通过第十阀门V10进入脱重烃工序，当吸附床层温度降至55时，停止通入常温的热油，同时停止通入载气此时第一脱酸脱水床D1已完成再生，备用直。
22、至进入下一吸附循环。0036当第一脱重烃床C1吸附饱和后通过阀门将其切换至再生状态，脱酸脱水后的原料气通入第二脱重烃床C2，以上述同样操作条件对第一脱重烃床C1进行再生和冷却。0037实施例20038本实施例的具体工艺流程请参见图1。0039第一脱酸脱水床D1、第二脱酸脱水床D2、第一脱重烃床C1和第二脱重烃床的床层管子直径为400MM，在第一脱酸脱水床D1和第二脱酸脱水床D2的管侧填装分子筛作为吸附床层，在第一脱重烃床C1和第二脱重烃床的管侧填装硅胶作为吸附床层。将CO2含量为1MOL、苯含量为100PPMV的原料湿气通入第一脱酸脱水床D1脱除原料湿气中的酸性气和水分得到CO2含量为10PP。
23、MV、水含量为06PPMV、苯含量为100PPMV的干气，之后通入第一脱重烃床C1脱除原料气中的重烃，最终得到净化后CO2含量为10PPMV、水含量为06PPMV、苯含量为1PPMV的产品气。在第一脱酸脱水床D1吸附饱和后通过阀门将其切换至再生状态，原料气则通入第二脱酸脱水床D2。将350的过热水蒸气由底部入口通入第一脱酸脱水床D1的壳程对吸附床层进行加热再生，当吸附床层温度达到100时通入载气将吸附床层中解析出的酸性气和水蒸气吹走，载气来自干气，携带酸性气和水蒸气的载气直接用作燃料气。当床层温度升至230时停止通入过热水蒸气，完成加热再生过程。之后将冷却水由底部入口通入第一脱酸脱水床D1的壳。
24、程对吸附床层进行冷却，此时载气通过第十阀门V10进入脱重烃工序，当吸附床层温度降至40时，停止通入冷却水，同时停止通入载气此时第一脱酸脱水床D1已完成再生，备用直至进入下一吸附循环。0040当第一脱重烃床C1吸附饱和后通过阀门将其切换至再生状态，脱酸脱水后的原料气通入第二脱重烃床C2，以上述同样操作条件对第一脱重烃床C1进行再生和冷却。0041实施例30042本实施例的具体工艺流程请参见图1。0043第一脱酸脱水床D1、第二脱酸脱水床D2、第一脱重烃床C1和第二脱重烃床的床层管子直径为50MM，在第一脱酸脱水床D1和第二脱酸脱水床D2的管侧填装活性氧化铝作为吸附床层，在第一脱重烃床C1和第二脱。
25、重烃床的管侧填装硅胶作为吸附床层。将CO2含量为001MOL、H2S含量为50PPMV、苯含量为20PPMV的原料湿气通入第一脱酸脱水床说明书CN104073310A5/5页8D1脱除原料湿气中的酸性气和水分得到CO2含量为20PPMV、水含量为08PPMV、苯含量为20PPMV的干气，之后通入第一脱重烃床C1脱除原料气中的重烃，最终得到净化后CO2含量为20PPMV、水含量为08PPMV、苯含量为16PPMV的产品气。在第一脱酸脱水床D1吸附饱和后通过阀门将其切换至再生状态，原料气则通入第二脱酸脱水床D2。将300的热油由底部入口通入第一脱酸脱水床D1的壳程对吸附床层进行加热再生，当吸附床层。
26、温度达到100时通入载气将吸附床层中解析出的酸性气和水蒸气吹走，载气来自干气，携带酸性气和水蒸气的载气直接用作燃料气。当床层温度升至180时停止通入过热水蒸气，完成加热再生过程。之后将冷却水由底部入口通入第一脱酸脱水床D1的壳程对吸附床层进行冷却，此时载气通过第十阀门V10进入脱重烃工序，当吸附床层温度降至50时，停止通入冷却水，同时停止通入载气此时第一脱酸脱水床D1已完成再生，备用直至进入下一吸附循环。0044当第一脱重烃床C1吸附饱和后通过阀门将其切换至再生状态，脱酸脱水后的原料气通入第二脱重烃床C2，以上述同样操作条件对第一脱重烃床C1进行再生和冷却。说明书CN104073310A1/1页9图1说明书附图CN104073310A。