CN103254955A

CN103254955A - 闭式三塔分子筛脱水装置

Info

Publication number: CN103254955A
Application number: CN2013101575618A
Authority: CN
Inventors: 单彤文; 陈杰; 唐令力; 杨文刚; 浦晖; 邰晓亮; 尹全森; 高玮; 冯颉
Original assignee: China National Offshore Oil Corp CNOOC; CNOOC Gas and Power Group Co Ltd
Current assignee: China National Offshore Oil Corp CNOOC; CNOOC Gas and Power Group Co Ltd
Priority date: 2013-05-02
Filing date: 2013-05-02
Publication date: 2013-08-21
Anticipated expiration: 2033-05-02
Also published as: CN103254955B

Abstract

本发明公开了一种闭式三塔分子筛脱水装置。所述脱水装置包括至少1组干燥塔、再生气加热器、再生气冷却器和气液分离器；每组所述干燥塔包括干燥塔Ⅰ、干燥塔Ⅱ和干燥塔Ⅲ；本发明脱水装置采用控制再生气流的方式，实现吸收分子筛塔的降压，实现再生气回到吸收塔。本发明脱水装置中的每个塔采用程序控制阀控制，程控阀分为吸附阀组、冷吹阀组和加热阀组；程控阀组的按照规定的周期切换。本发明提供的脱水装置的三个分子筛塔，每塔的分子筛装填量、相同位置的阀门数量、尺寸相同，具有对称性和互换性。

Description

闭式三塔分子筛脱水装置

技术领域

本发明涉及一种闭式三塔分子筛脱水装置，属于天然气净化技术领域。

背景技术

目前，天然气脱水的方法一般包括低温法、溶剂吸收法、固体吸附法、化学反应法和膜分离法等。固体吸附法脱水通常采用分子筛等干燥剂进行吸附脱水，吸附后的分子筛再经过再生气加热脱除其中的水分。目前在三塔再生装置中，分子筛的再生气通常为低压的天然气，来自干燥塔下游，再生气先给一塔进行冷吹，经过加热后给一塔解析，然后冷却分离出水分，脱水后的再生气的回到低压系统，或需要经过增压压缩机回收到上游单元。由于再生气不能直接进入天然气脱水后的工艺流程，不利于工艺物料平衡计算，通过增压机回收增加设备，使再生气的回收工艺较为复杂。

发明内容

本发明的目的是提供一种闭式三塔分子筛脱水装置，本发明具有操作方便、安全可靠，效率高、适应性强等优点。

本发明所提供的一种闭式三塔分子筛脱水装置，它包括至少1组干燥塔、再生气加热器、再生气冷却器和气液分离器；

每组所述干燥塔包括干燥塔Ⅰ、干燥塔Ⅱ和干燥塔Ⅲ；

湿天然气进入管线与一分支管线相连通；所述干燥塔Ⅰ、所述干燥塔Ⅱ和所述干燥塔Ⅲ的塔顶分别与所述湿天然气进入管线和所述分支管线相连通；

所述干燥塔Ⅰ、所述干燥塔Ⅱ和所述干燥塔Ⅲ的塔顶均通过再生气冷却器入口管线与所述再生气冷却器相连通；所述再生气冷却器的出口与所述气液分离器相连通；所述气液分离器的气相出口与所述湿天然气进入管线相连通；

所述干燥塔Ⅰ、所述干燥塔Ⅱ和所述干燥塔Ⅲ的塔底均与一干燥天然气流出管线相连通；

所述干燥塔Ⅰ、所述干燥塔Ⅱ和所述干燥塔Ⅲ的塔底均通过再生气加热器入口管线与所述再生气加热器相连通，所述再生气加热器的出口通过再生气加热器出口管线分别与所述干燥塔Ⅰ、所述干燥塔Ⅱ和所述干燥塔Ⅲ的塔底相连通；

所述湿天然气进入管线和所述分支管线与所述干燥塔Ⅰ、所述干燥塔Ⅱ和所述干燥塔Ⅲ相连通的管路上靠近所述干燥塔Ⅰ、所述干燥塔Ⅱ和所述干燥塔Ⅲ端均设有控制阀；

所述再生气冷却器入口管线、所述干燥天然气流出管线、所述再生气加热器入口管线和所述再生气加热器出口管线上靠近所述干燥塔Ⅰ、所述干燥塔Ⅱ和所述干燥塔Ⅲ端上均设有所述控制阀。

上述的闭式三塔分子筛脱水装置中，所述湿天然气进入管线上设有一流量控制阀，所述流量控制阀设于靠近所述湿天然气进入管线与所述分支管线的连接处。所述流量控制阀可起到控制流量和减压的作用。

上述的闭式三塔分子筛脱水装置中，所述控制阀可为程控阀；如所述分支管线与所述干燥塔Ⅰ、所述干燥塔Ⅱ和所述干燥塔Ⅲ相连通的管路上设置的程控阀作为冷却阀组，所述再生气冷却器入口管线上设置的程控阀作为冷却阀组；

所述湿天然气进入管线与所述干燥塔Ⅰ、所述干燥塔Ⅱ和所述干燥塔Ⅲ相连通的管路上设置的程控阀作为吸附阀组，所述干燥天然气流出管线上设置的程控阀作为吸附阀组；

所述再生气加热器入口管线和所述再生气加热器出口管线上设置的程控阀作为加热阀组。

本发明提供的脱水装置进行脱水时，可以运用三个干燥塔同时运行，实现同一时刻有一塔在进行脱水，其他两塔再生冷吹的过程。

本发明与现有技术相比，具有以下有优点：

1、该脱水装置中天然气从干燥塔顶部进入到底部流出进行脱水，干燥塔的冷吹从塔的顶部进入到底部流出，干燥塔的加热从塔的底部到顶部进行，天然气的流向控制有利于提高分子筛塔的再生效果。

2、本发明提供的脱水装置采用控制再生气流的方式，实现吸收分子筛塔的降压，实现再生气回到吸收塔。

3、本发明提供的脱水装置中的每个塔采用程序控制阀控制，程控阀分为吸附阀组、冷吹阀组和加热阀组；程控阀组的按照规定的周期切换。

4、本发明提供的脱水装置的三个分子筛塔，每塔的分子筛装填量、相同位置的阀门数量、尺寸相同，具有对称性和互换性。

附图说明

图1为本发明闭式三塔分子筛脱水装置的结构示意图。

图2为本发明闭式三塔分子筛脱水装置中干燥塔Ⅰ、干燥塔Ⅱ和干燥塔Ⅲ分别进行吸附、冷吹和加热时的示意图。

图3为本发明闭式三塔分子筛脱水装置中干燥塔Ⅰ、干燥塔Ⅱ和干燥塔Ⅲ分别进行加热、吸附和冷吹时的示意图。

图4为本发明闭式三塔分子筛脱水装置中干燥塔Ⅰ、干燥塔Ⅱ和干燥塔Ⅲ分别进行冷吹、加热和吸附时的示意图。

图中各标记如下： 1再生气加热器、2再生气冷却器、3气液分离器、4干燥塔Ⅰ、5干燥塔Ⅱ、6干燥塔Ⅲ、7湿天然气进入管线、8分支管线、9流量控制阀、10再生气冷却器入口管线、11干燥天然气流出管线、12再生气加热器入口管线、13再生气加热器出口管线、14气液分离器气相出口管线、K-1A，K-1B，K-1C，K-2A，K-2B，K-2C吸附程控阀、K-3A，K-3B，K-3C，K-4A，K-4B，K-4C冷却程控阀、K-5A，K-5B，K-5C，K-6A，K-6B，K-6C加热程控阀。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明，但本发明并不局限于以下实施例。

如图2所示，本发明提供的闭式三塔分子筛脱水装置，包括1组干燥塔、再生气加热器1、再生气冷却器2和气液分离器3；该组干燥塔包括干燥塔Ⅰ4、干燥塔Ⅱ5和干燥塔Ⅲ6；来自上游的湿天然气进入管线7与一分支管线8相连通，在湿天然气进入管线7上设有一流量控制阀9，该流量控制阀9设于靠近湿天然气进入管线7与分支管线8的连接处，其中流量控制阀9可起到控制流量和减压的作用。干燥塔Ⅰ4、干燥塔Ⅱ5和干燥塔Ⅲ6的塔顶分别与湿天然气进入管线7和分支管线8相连通，且在湿天然气进入管线7与干燥塔Ⅰ4、干燥塔Ⅱ5和干燥塔Ⅲ6相连通的管路上分别设置有吸附程控阀K-1A、K-1B和K-1C，分支管线8与干燥塔Ⅰ4、干燥塔Ⅱ5和干燥塔Ⅲ6相连通的管路上分别设置有冷却程控阀K-3A、K-3B和K-3C。干燥塔Ⅰ4、干燥塔Ⅱ5和干燥塔Ⅲ6的塔顶均通过再生气冷却器入口管线10与再生气冷却器1相连通，该再生气冷却器1的出口与气液分离器3相连通，气液分离器3的气相出口通过气液分离器气相出口管线14与湿天然气进入管线7相连通，其液相出口通往该脱水装置外界；且在再生气冷却器入口管线10靠近干燥塔Ⅰ4、干燥塔Ⅱ5和干燥塔Ⅲ6端分别设置有加热程控阀K-5A、加热程控阀K-5B和加热程控阀K-5C。干燥塔Ⅰ4、干燥塔Ⅱ5和干燥塔Ⅲ6的塔底均与一干燥天然气流出管线11相连通，在干燥天然气流出管线11上靠近干燥塔Ⅰ4、干燥塔Ⅱ5和干燥塔Ⅲ6端分别设置有吸附程控阀K-2A、K-2B和K-2C。干燥塔Ⅰ4、干燥塔Ⅱ5和干燥塔Ⅲ6的塔底均通过再生气加热器入口管线12与再生气加热器1相连通，该再生气加热器1的出口通过再生气加热器出口管线13分别与干燥塔Ⅰ4、干燥塔Ⅱ5和干燥塔Ⅲ6的塔底相连通；在再生气加热器入口管线12上靠近干燥塔Ⅰ4、干燥塔Ⅱ5和干燥塔Ⅲ6端分别设置有冷却程控阀K-4A、K-4B和K-4C，在再生气加热器出口管线13上靠近干燥塔Ⅰ4、干燥塔Ⅱ5和干燥塔Ⅲ6端分别设置有加热程控阀K-6A、K-6B和K-6C。

本发明提供的脱水装置的干燥塔Ⅰ4、干燥塔Ⅱ5和干燥塔Ⅲ6可在同一周期内分别进行吸附、冷吹和加热过程。具体过程如下：

当其中一个干燥塔进吸附脱水流程时，该干燥塔的吸附阀组打开，冷吹、加热阀组关闭。如图3所示，以干燥塔Ⅰ4为例，干燥塔Ⅰ4的吸附程控阀K-1A和K-2A为开启状态；冷吹程控阀K-3A和K-4A以及加热程控阀K-5A和K-6A为关闭状态。原上游的80%～90%湿天然气通过湿天然气进入管线7，经过吸附程控阀K-1A进入干燥塔Ⅰ4，在塔中进行吸附脱水，脱水后的干燥天然气经过吸附程控阀K-2A进入干燥天然气流出管线11通向下游。如此完成干燥过程。

当其中一个干燥塔进行冷吹降温过程时，该干燥塔的冷吹阀组处于开启状态，而吸附和加热阀组处于关闭状态。如图4所示，以干燥塔Ⅱ5为例，干燥塔Ⅱ5上冷吹程控阀K-3B和K-4B处于开启状态，吸附程控阀K-1B和K-2B以及加热程控阀K-5B和K-6B处于关闭状态。原10%～20%的湿天然气通过分支管线8，经过冷吹程控阀K-3B进入干燥塔Ⅱ5对其进行冷吹降温，然后从干燥塔Ⅱ5的塔底经冷吹程控阀K-4B进入再生气加热器入口管线12通往再生器加热器1中。

当其中一个干燥塔进行加热再生过程时，该干燥塔的加热阀组打开，吸附、冷吹阀组关闭。如图4所示，以干燥塔Ⅲ6为例，干燥塔Ⅲ6上加热程控阀K-5C和K-6C为开启状态；吸附程控阀K-1C和K-2C以及冷吹程控阀K-3C和K-4C为关闭状态。经行冷吹后的原料气经过干燥塔Ⅱ5的冷吹程控阀K-4B通过再生气加热器入口管线12进入再生器加热器1与来自导热油系统的导热油换热升温后，升温后的再生气通过再生气加热器出口管线13，经过加热程控阀K-6C后进入干燥塔Ⅲ6，干燥塔Ⅲ6使之再生。完成再生过程的再生气经过加热程控阀K-5C，通过再生气冷却器入口管线10去往再生气冷却器2与冷却水进行换热降温。降温后的再生气进入气液分离器V-1进行气液分离，分离后分离塔底的液体通过管线去往污水处理系统，而气液分离器3塔顶的天然气进入湿天然气进入管线7并在进行吸附过程的干燥塔Ⅰ4中与进行吸附的天然气80%～90%的天然气汇合，干燥后的天然气经阀门吸附程控阀K-2A通过干燥天然气流出管线通往外界。

本发明的脱水装置中3个干燥塔按照吸附、冷吹、加热依次切换。干燥塔Ⅰ4、干燥塔Ⅱ5和干燥塔Ⅲ6各自依照吸附—加热—冷吹—吸附的顺序循环切换。例如上述三个流程描述中，在第一个周期内（如图2），干燥塔Ⅰ4进行吸附过程，干燥塔Ⅱ5进行冷吹过程，而干燥塔Ⅲ6进行加热再生过程。因此，在下一周期（如图3），干燥塔Ⅰ4的吸附程控阀K-1A和K-2A关闭，加热程控阀K-5A和K-6A切换至开启状态，冷吹程控阀K-3A和K-4A保持关闭状态，干燥塔Ⅰ4在这一周期内开始进行加热再生过程；干燥塔Ⅱ5的冷吹程控阀K-3B和K-4B关闭，吸附程控阀K-1B和K-2B切换至开启状态，加热程控阀K-5B和K-6B保持关闭状态，干燥塔Ⅱ5在这一周期内开始进行吸附脱水过程；干燥塔Ⅲ6的加热程控阀K-5C和K-6C关闭，冷吹程控阀K-3C和K-4C切换至开启状态，吸附程控阀K-1C和K-2C保持关闭状态，干燥塔Ⅲ6在这一周期内开始进行冷吹降温过程。综上所述，当三座干燥塔进入第三周期时（如图3），干燥塔Ⅰ4的加热程控阀K-5A和K-6A关闭，冷却程控阀K-3A和K-4A切换至开启状态，吸附程控阀K-1A和K-2A保持关闭状态，干燥塔Ⅰ4在这一周期内开始进行冷却降温过程；干燥塔Ⅱ5的吸附程控阀K-1B和K-2B关闭，加热程控阀K-5B和K-6B切换至开启状态，冷吹程控阀K-3B和K-4B保持关闭状态，干燥塔Ⅱ5在这一周期内开始进行加热再生过程；干燥塔Ⅲ6的冷吹程控阀K-3C和K-4C关闭，吸附程控阀K-1C和K-2C切换至开启状态，加热程控阀K-5C和K-6C保持关闭状态，干燥塔Ⅲ6在这一周期内开始进行吸附脱水过程。上述三个周期时间可以相同。第三个周期完成后，三座干燥塔再次经行第一个周期的操作（如图2），然后按照上述过程进行循环。

Claims

1.一种闭式三塔分子筛脱水装置，其特征在于：所述脱水装置包括至少1组干燥塔、再生气加热器、再生气冷却器和气液分离器；

每组所述干燥塔包括干燥塔Ⅰ、干燥塔Ⅱ和干燥塔Ⅲ；

2.根据权利要求1所述的脱水装置，其特征在于：所述湿天然气进入管线上设有一流量控制阀，所述流量控制阀设于靠近所述湿天然气进入管线与所述分支管线的连接处。

3.根据权利要求1或2所述的脱水装置，其特征在于：所述控制阀为程控阀。