CN104667709B - 天然气脱碳处理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供天然气脱碳处理系统，包括原料气输入管道、湿净化气输出管道、吸收塔和旁通管路，吸收塔的底部入口连接原料气输入管道，顶部出口连接湿净化气输出管道；旁通管路连通原料气输入管道和湿净化气输出管道，使得部分原料气不通过吸收塔而直接从原料气输入管道输送至湿净化气输出管道。针对原料气组分中不含H2S的天然气，通过旁通管路将部分天然气直接输送至湿净化气输出管，并与经吸收塔脱碳后的湿净化气混合。在对相同体积的原料气进行脱碳处理的情况下，本发明中通过吸收塔的气量明显降低，从而脱碳装置的主要设备体积就可以相应地变小，脱碳装置投资成本也就相应地降低，同时运行能耗也可以降低，实现了节能和环保的目的。
Description
技术领域
本发明涉及天然气脱碳技术领域，尤其涉及天然气脱碳处理系统。
背景技术
天然气中存在的二氧化碳(CO2)会给开采、处理和储运的设备即管道造成严重的腐蚀，而且用作燃料时会降低热值，因此，需要对天然气进行脱碳处理。目前，存在多种天然气脱碳工艺方法，按照工艺过程本质可将其分为化学反应类、物理分离类、化学物理类及生化类等。其中化学反应法主要包括醇胺法、热钾碱法；物理溶剂法主要包括多缩乙二醇法和砜胺法等；化学-物理溶剂法是醇胺、物理溶剂和水的混合物，兼有化学溶剂法和物理溶剂法的特点，故又称混合溶液法或联合吸收法。除上述方法外，目前还可采用氧化还原法、分子筛法、膜分离法、低温分离法及生物化学法等脱除H2S和有机硫。
目前，我国的几乎所有天然气处理厂中，均采用整体处理方案，即将需要处理的天然气全部进入脱碳装置中进行整体脱碳处理，但由于部分净化厂天然气中的CO2含量不高，如果按100％处理量进行方案设计，势必要配备相对较大的脱碳处理装置，前期投资大、运行费用高、能耗大，造成投资浪费的同时也不节能环保。
发明内容
针对现有技术的上述缺陷和问题，本发明的目的是提供一种天然气脱碳处理系统，解决现有的天然气脱碳处理系统的脱碳处理量大导致的脱碳装置体积大，投资成本高，运行能耗高的技术问题。
为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
天然气脱碳处理系统，包括原料气输入管道、湿净化气输出管道、吸收塔和旁通管路，所述吸收塔的底部入口连接原料气输入管道，所述吸收塔的顶部出口连接湿净化气输出管道，所述旁通管路连通所述原料气输入管道和湿净化气输出管道，使得部分原料气不通过吸收塔而直接由原料气输入管道输送至湿净化气输出管道。
进一步地，所述旁通管路上设置流量阀。控制旁通管路上输送的原料气的流量。
进一步地，还包括混合器，所述混合器接入所述湿净化气输出管道上，用于将湿净化气和原料气混合均匀。
进一步地，所述天然气脱碳处理系统还包括溶液再生单元。
进一步地，所述溶液再生单元包括闪蒸罐、过滤器、换热器、再生塔、重沸器和循环泵；所述闪蒸罐的顶部入口与所述吸收塔的底部富液出口连接，底部出口与过滤器入口连接；所述换热器的低温入口与所述过滤器的出口连接，高温出口与所述再生塔的顶部入口连接；所述重沸器的入口与所述再生塔的底部出口连接，出口与所述换热器的高温入口连接；所述循环泵的入口与所述换热器的低温出口连接，出口与所述吸收塔的顶部溶液入口连接。
进一步地，所述重沸器开设回流出口，所述再生塔开设回流入口，所述重沸器的回流出口与所述再生塔的回流入口连接。在进入重沸器的处理液没有达到标准的情况下，实现处理液由重沸器回流至再生塔，进行再次再生处理。
本发明的天然气脱碳处理系统，针对原料气组分中不含H2S的天然气，将预处理的原料气在进入吸收塔前分成两部分，其中一部分天然气进入吸收塔进行深度脱碳处理，另一部分天然气不通过脱碳装置直接从旁通管路通过，然后在净化器输出管道中将这两部分气体再进行混合后输出。具体分成比例(即经过旁通管路中直接流出的原料气与进入吸收塔内脱碳处理的原料气的比例)根据原料气中二氧化碳含量高低进行设定，只需确保混合后的净化气中二氧化碳含量达到国家标准要求的2.5％～3％即可。
本发明的天然气脱碳处理系统中，吸收塔进行深度脱碳处理采用的脱碳处理液采用现有市售产品即可。例如混合胺或者活化MDEA溶液即可。
在对同样体积的原料气进行脱碳处理的情况下，本发明的天然气脱碳处理系统中的脱碳装置(即吸收塔)的脱碳处理量明显降低，因此，大大缩小了脱碳系统中的吸收塔等主要设备及管道的尺寸，一方面节省了设备前期投资，另一方面节省了后期运行能耗，具有明显的优势和广泛的应用前景，实现了节能环保的目的。
本发明的天然气脱碳处理系统尤其适用于二氧化碳含量超出国家标准的要求不高的原料气的脱碳处理，例如，二氧化碳含量在3％～6％的原料气。原料气中二氧化碳的含量越低，通过旁通管路的原料气在总原料气中比例越多，进入脱碳装置的的原料气的比例越小，本发明的优势就越明显。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的天然气脱碳处理系统的结构连接示意图；
图2中本发明的天然气脱碳处理系统的结构连接示意图；
图中的表示系统内气体或者液体的流向。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
根据图1所示，说明本发明的具体实施方式的天然气脱碳处理系统，包括原料气输入管道11、湿净化气输出管道12、吸收塔1和旁通管路2，所述吸收塔1的底部入口连接原料气输入管道11，所述吸收塔1的顶部出口连接湿净化气输出管道12，所述旁通管路2连通所述原料气输入管道11和湿净化气输出管道12，使得部分原料气不经过脱硫脱碳处理直接由原料气输入管道输送至湿净化气输出管道。所述旁通管路2上设置流量阀21，控制旁通管路上输送的原料气的流量。
对于吸收塔内采用的溶液(例如MDEA溶液)，都会进行再生处理后，重新进入吸收塔内循环利用。因此，本发明的天然气脱碳处理系统还包括溶液再生单元3。具体地，所述溶液再生单元包括闪蒸罐31、过滤器32、换热器35、再生塔33、重沸器34和循环泵36；所述闪蒸罐31的顶部入口与所述吸收塔1的底部富液出口连接，底部出口与过滤器32入口连接；所述换热器35的低温入口与所述过滤器32的出口连接，高温出口与所述再生塔33的顶部入口连接；所述重沸器34的入口与所述再生塔33的底部出口连接，出口与所述换热器35的高温入口连接；所述循环泵36的入口与所述换热器35的低温出口连接，出口与所述吸收塔1的顶部溶液入口连接。
进一步地，所述重沸器34开设回流出口，所述再生塔33开设回流入口，所述重沸器34的回流出口与所述再生塔33的回流入口连接。在进入重沸器34的溶液(例如，MDEA溶液)没有达到标准的情况下，实现溶液由重沸器34回流至再生塔33，进行再次再生处理。所述再生塔33的回流入口的位置依据具体情况设定即可，可以直接采用与所述换热器35的高温出口连接的再生塔的入口，也可以重新开设回流入口。
进一步优化的技术方案是，如图2所示，还包括混合器4，所述混合器4接入所述湿净化气输出管道12上，用于将湿净化气和原料气混合均匀。
目前，天然气净化中的脱碳工艺主要有化学法(胺法)、吸附法、物理溶剂法、化学-物理溶剂法等，其中广泛使用的是化学法即胺液吸收法。目前所使用的烷醇胺主要包括一乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)、二甘醇胺(DGA)、甲基二乙醇胺(MDEA)，对于选择型脱除CO2气体主要选用MDEA溶液。由于MDEA溶液具有CO2脱除率高、再生能耗低的优点，很容易满足工艺要求；可同时脱除硫化物；溶液的吸收能力强；热能耗低；以及溶剂损失少的优点，因此在天然气处理厂中被广泛应用。下面，就以采用MDEA溶液的醇胺吸收法为例，介绍本发明的天然气脱碳处理系统的工艺流程，具体如下：
一部分原料气自吸收塔1的底部入口进入，在吸收塔1内与自上而下的MDEA溶液逆流接触，原料气中的大部分二氧化碳被MDEA溶液吸收，进行深度脱碳处理，湿净化气由吸收塔1的塔顶部出口出来。另外一部分没有脱碳的原料气经由旁通管路2直接进入湿净化气输出管道12，与由吸收塔1出来的湿净化气混合进入下游管线。经本发明脱碳后输出的湿净化气满足国家要求的CO2含量在2.5％～3％范围的要求。
由吸收塔1底部处理液出口出来的富液进闪蒸罐31闪蒸出溶解烃后，经过滤器32过滤后，经由换热器35吸热升温后从再生塔33顶部入口进塔，在再生塔33内自上而下流动，经减压解析出吸收的二氧化碳，由再生塔33的底部出口出来的贫液进入重沸器34中，然后再经换热器35冷却后，再次由循环泵36送入吸收塔1的上部，完成溶液的循环流程。
具体地，本发明的天然气脱碳处理系统可以采用混合胺法(即MDEA胺液+其他胺液相混合)或者活化MDEA溶液法(即MDEA胺液+活化剂)对二氧化碳进行深度脱除，可以将CO2含量脱到0.01％以下。所述混合胺法或者活化MDEA溶液采用市售产品即可。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
Claims (1)
1.天然气脱碳处理系统，其特征在于：包括原料气输入管道、湿净化气输出管道、吸收塔和旁通管路，所述吸收塔的底部入口连接原料气输入管道，所述吸收塔的顶部出口连接湿净化气输出管道；所述旁通管路连通所述原料气输入管道和湿净化气输出管道，使得部分原料气不通过吸收塔而直接由原料气输入管道输送至湿净化气输出管道；所述旁通管路上设置流量阀；
还包括混合器，所述混合器接入所述湿净化气输出管道上，用于将湿净化气和原料气混合均匀；
所述天然气脱碳处理系统还包括溶液再生单元；
所述溶液再生单元包括闪蒸罐、过滤器、换热器、再生塔、重沸器和循环泵；所述闪蒸罐的顶部入口与所述吸收塔的底部富液出口连接，底部出口与过滤器入口连接；所述换热器的低温入口与所述过滤器的出口连接，高温出口与所述再生塔的顶部入口连接；所述重沸器的入口与所述再生塔的底部出口连接，出口与所述换热器的高温入口连接；所述循环泵的入口与所述换热器的低温出口连接，出口与所述吸收塔的顶部溶液入口连接；
所述重沸器开设回流出口，所述再生塔开设回流入口，所述重沸器的回流出口与所述再生塔的回流入口连接；
所述天然气采用原料气组分中不含H2S，且CO2含量为3％～6％的天然气；经过所述旁通管道的部分原料气与进入所述吸收塔内脱碳处理的部分原料气的比例根据原料气中二氧化碳含量的高低进行设定，使所述湿净化气和经过旁通管道的部分原料气混合均匀后的净化气中，二氧化碳含量为2.5％～3％。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20180712 Address after: 710000 room 708, A block, greenbelt territorial waters, Jinye Road, Xi'an high tech Zone, Shaanxi Applicant after: SHAANXI DINGJIE ENERGY ENVIRONMENTAL PROTECTION Co.,Ltd. Address before: 710016 No. 1, unit 9, building 1, Tian Yuan Yuan, Yongxin Road, Lianhu District, Xi'an, Shaanxi Applicant before: Jiang Ze |
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| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20190701 Address after: 710000 Jinye Road, Xi'an High-tech Zone, Shaanxi Province, 1 Green Territory Building, 1 Unit, 7 Floors, 10708 Rooms Patentee after: SHAANXI DINGJI ENERGY TECHNOLOGY CO.,LTD. Address before: 710000 room 708, A block, greenbelt territorial waters, Jinye Road, Xi'an high tech Zone, Shaanxi Patentee before: SHAANXI DINGJIE ENERGY ENVIRONMENTAL PROTECTION Co.,Ltd. |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Natural gas decarbonization treatment system Effective date of registration: 20220826 Granted publication date: 20180824 Pledgee: Xi'an spaceflight base financing Company limited by guarantee Pledgor: SHAANXI DINGJI ENERGY TECHNOLOGY CO.,LTD. Registration number: Y2022610000534 |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
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Date of cancellation: 20231007 Granted publication date: 20180824 Pledgee: Xi'an spaceflight base financing Company limited by guarantee Pledgor: SHAANXI DINGJI ENERGY TECHNOLOGY CO.,LTD. Registration number: Y2022610000534 |