CN105062597A - 天然气净化装置、净化系统、处理系统及吸附剂再生方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种天然气净化装置、净化系统、处理系统及吸附剂再生方法。其中，该天然气净化装置包括第一吸附塔、第二吸附塔、预加热装置、升温装置、第一控制阀和第二控制阀；预加热装置的入口用于与冷气源相连接，用于接收冷气源提供的冷气；预加热装置的出口依次通过第一控制阀、第一吸附塔、升温装置与第二吸附塔的热吹工段入口相连接；第二吸附塔的热吹工段出口用于输出第二吸附塔内的气体；以及，预加热装置的出口还通过第二控制阀与升温装置的入口相连接，并且第一控制阀和第一吸附塔所在的管路与第二控制阀所在的管路形成并联管路。实现了对能源的有效利用，提高了能源的利用率，并且降低了升温装置的能源消耗，进一步节约能源。

Description

天然气净化装置、净化系统、处理系统及吸附剂再生方法

技术领域

本发明涉及天然气处理技术领域，具体而言，涉及天然气净化装置、净化系统、处理系统及吸附剂再生方法。

背景技术

天然气是一种清洁的能源和化工原料，我国天然气长输管道采用高压输气的方式将天然气输送到各天然气门站，各天然气门站再对高压天然气进行减压处理后输送入下游管网，或者进行液化处理成液化天然气，供用户使用。

一般而言，来自天然气门站的原料气中含有水、汞、酸性气体等杂质，各杂质会对天然气进行降压处理的系统产生严重影响。例如，天然气中的水分与天然气在一定条件下形成水合物而阻塞管路，影响冷却液化过程；天然气中的酸性气体游离水中会形成酸，从而侵蚀管路和设备；汞对铝制设备和管道的腐蚀很严重；另外由于水分的存在也会造成不必要的动力消耗；由于天然气液化温度较低，水和酸性气体的存在还会导致设备的冻堵，故必须脱除。

为了解决这一问题，目前常用的方式是在天然气进行减压之前，先通过净化系统对各天然气门站的原料气作净化处理。目前，净化系统内一般设置有多个净化单元，每个净化单元内设置有多个吸附塔，每个吸附塔内装填有吸附剂，选择性地脱除原料天然气中的酸性气体、汞、水等杂质，多个塔可以同时进行吸附和再生（解吸）循环操作。常用的吸附方法是TSA（变温吸附，TemperatureSwingAdsorption）。其中，TSA吸附方式是从塔底进入的天然气在塔内吸附剂的作用下将气体中的酸性气体、水等杂质吸附下来，吸附完成后，用高温解吸气进行再生，即在常温或低温下用吸附剂吸附水和酸性气体等杂质，之后在高温下对吸附剂进行解吸再生，构成吸附剂的再生循环，达到连续分离和净化气体的目的。

一般而言，TSA变温吸附包括吸附、热吹和冷吹三个工段，吸附塔上设置有多个阀门，通过各个阀门的切换来实现吸附、热吹和冷吹工序的进气，具体为：打开与吸附工序对应的阀门，高压天然气进入吸附塔内，并在塔内吸附剂的作用下将气体中的酸性气体等杂质吸附下来，吸附完成后，关闭与吸附工序对应的阀门，打开与热吹工序对应的阀门，输入高温气体，用高温解吸气将吸附剂吸附的水和酸性气体等杂质解吸出来，热吹完成后关闭与热吹工序对应的阀门，并打开与冷吹工序对应的阀门，向吸附塔内输送冷吹气，对吸附塔进行降温。当吸附塔的温度降到预设温度值时，冷吹结束后再进入吸附工序，这样就构成吸附剂的吸附与再生的循环，达到连续分离和净化气体的目的。PSA变压吸附包括吸附和热吹两个工段，这两个工段的工作过程与TSA变温吸附中的吸附工段和热吹工段的工作过程相同，只是省略了TSA变温吸附中的冷吹工段。

一般而言，TSA变温吸附的冷吹工序中，冷吹气通入吸附塔内进行换热，使得吸附塔的温度降低，相应的冷吹气的温度升高，由吸附塔输出。输出的温度升高的冷吹气直接输入至天然气管网中，并没有对其热量进行充分利用，造成能源的浪费。此外，热吹工序中需要向吸附塔通入高温气体，一般是通过加热装置将天然气处理系统中的低温气体进行加热至预设温度后输入吸附塔，由于该气体温度较低，因此需要耗费较多的能源对气体进行加热成为高温气体，这也势必会造成能源的浪费。

发明内容

鉴于此，本发明提出了一种天然气净化装置、净化系统、处理系统及吸附剂再生方法，旨在解决冷吹工序输出的气体的热量不能充分利用进而造成能源浪费的问题。

一个方面，本发明提出了一种天然气净化装置，该天然气净化装置包括：第一吸附塔、第二吸附塔、预加热装置、升温装置、第一控制阀和第二控制阀；其中，预加热装置的入口用于与冷气源相连接，用于接收冷气源提供的冷气；预加热装置的出口通过第一控制阀与第一吸附塔的冷吹工段入口相连接，第一吸附塔的冷吹工段出口与升温装置的入口相连接，升温装置的出口与第二吸附塔的热吹工段入口相连接；第二吸附塔的热吹工段出口用于输出第二吸附塔内的气体；以及，预加热装置的出口还通过第二控制阀与升温装置的入口相连接，并且第一控制阀和第一吸附塔所在的管路与第二控制阀所在的管路形成并联管路。

进一步地，上述天然气净化装置中，升温装置为加热器。

进一步地，上述天然气净化装置还包括第三控制阀、第四控制阀和第五控制阀；其中，在冷气源与第一吸附塔的冷吹工段入口之间的管路上设置有第三控制阀，并且，预加热装置和第一控制阀所在的管路与第三控制阀所在的管路形成并联管路；在第一吸附塔的冷吹工段出口与升温装置的入口之间的管路上设置有第四控制阀；第五控制阀设置于与第一吸附塔的冷吹工段出口相连通的管路，用于控制第一吸附塔的冷吹工段出口与天然气管网之间的通断。

进一步地，上述天然气净化装置中，预加热装置为第一换热器。

进一步地，上述天然气净化装置还包括：第三吸附塔和压缩机；其中，第三吸附塔的吸附工段入口用于向第三吸附塔内通入原料天然气；第三吸附塔的吸附工段出口通过压缩机与第一换热器的第一通道的入口相连接，第一换热器的第一通道的出口用于输出气体；以及，冷气源与第一换热器的第二通道的入口相连接，第一换热器的第二通道的出口通过第一控制阀与第一吸附塔的冷吹工段入口相连接，第一换热器的第二通道的出口还通过第二控制阀与升温装置的入口相连接。

进一步地，上述天然气净化装置还包括：第二换热器；其中，第二换热器的第一通道的入口与第一换热器的第一通道的出口相连接，第二换热器的第一通道的出口用于将气体输出；第二换热器的第二通道的入口用于接收闪蒸汽；第二换热器的第二通道的出口与升温装置的燃料入口相连接，用于为升温装置提供燃料；第二换热器的第二通道的出口还用于将闪蒸汽输出。

另一个方面，本发明提出了一种天然气净化系统，该天然气净化系统包括至少一个上述的天然气净化装置。

再一个方面，本发明提出了一种天然气处理系统，该天然气处理系统包括上述的天然气净化系统。

又一个方面，本发明提出了一种吸附塔内吸附剂再生方法，该吸附剂再生方法包括如下步骤：温度差确定步骤，确定处于冷吹工序的吸附塔输出的气体与输入的气体之间的温度差；第一执行步骤，当温度差大于预设值时，将用于对处于冷吹工序的吸附塔进行降温的冷气先与处于吸附工序的吸附塔输出的气体进行换热升温，并将换热升温后的气体输入处于冷吹工序的吸附塔内，再将处于冷吹工序的吸附塔输出的气体加热至预设温度后，输入处于热吹工序的吸附塔内，作为再生气；第二执行步骤，当温度差小于等于预设值时，冷气分为两路：一路直接输入处于冷吹工序的吸附塔内，并将处于冷吹工序的吸附塔输出的气体直接输入天然气管网；另一路与处于吸附工序的吸附塔输出的气体进行换热升温，再将换热升温后的气体加热至预设温度后输入处于热吹工序的吸附塔内，作为再生气。

本发明将第一吸附塔的冷吹工段出口输出的温度较高的气体或者经过预热后温度升高的气体经过升温装置加热升温后通入第二吸附塔内作为再生气，解决了现有技术中吸附塔的冷吹工段出口输出的温度升高的冷吹气直接输入天然气管网而造成的能源浪费的问题，实现了对能源的有效利用，大大地提高了能源的利用率；并且，与现有技术中对天然气处理系统中的低温气体进行加热作为再生气相比，由于本发明中的第一吸附塔输出的气体或者预热后的气体的温度高于现有技术中的低压低温气体，所以本发明中的升温装置消耗的能量低，可以进一步节约能源。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明实施例提供的净化装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的吸附塔内吸附剂再生方法的流程图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

本领域技术人员应当理解，对于TSA变温吸附方法，包括吸附工段、热吹工段和冷吹工段，对应地，吸附塔上应设置有用于向吸附工段输入气体的吸附工段入口，用于将吸附工段内的气体输出的吸附工段出口；吸附塔上还应设置有用于向热吹工段输入气体的热吹工段入口，用于将热吹工段内的气体输出的热吹工段出口；吸附塔上还应设置有用于向冷吹工段输入气体的冷吹工段入口，用于将冷吹工段内的气体输出的冷吹工段出口。对于PSA变压吸附方法而言，只包括吸附工段和热吹工段，对应地，吸附塔上也应设置有吸附工段入口和吸附工段出口；吸附塔上还应设置有热吹工段入口和热吹工段出口。

净化装置实施例：

参见图1，图1为本发明实施例提供的净化装置的结构示意图。如图所示，该净化装置包括第一吸附塔1、第二吸附塔3、预加热装置、升温装置2、第一控制阀5和第二控制阀51。

其中，预加热装置的入口用于与冷气源4相连接，用于接收冷气源4提供的冷气。预加热装置的出口通过第一控制阀5与第一吸附塔的冷吹工段入口11相连接，第一吸附塔的冷吹工段出口12与升温装置2的入口相连接，升温装置2的出口与第二吸附塔的热吹工段入口31相连接，第二吸附塔的热吹工段出口32用于输出第二吸附塔3内的气体。

预加热装置的出口还通过第二控制阀51与升温装置2的入口相连接，并且，第一控制阀5和第一吸附塔1所在的管路与第二控制阀51所在的管路形成并联管路，即预加热装置的出口输出的气体，可以依次通过第一控制阀5、第一吸附塔1输入至升温装置2内，还可以通过第二控制阀51输入至升温装置2内。

需要说明的是，具体实施时，预加热装置可以为加热器、换热器，也可以为本领域技术人员所熟知的可以实现加热、升温目的的其他装置，本实施例对此不做任何限定。升温装置2可以为加热器、导热油炉、管式炉等，当然，也可以为本领域技术人员所熟知的可以实现加热目的的其他装置，本实施例对此不做任何限定。

本实施例中，冷气源4可以为任意的冷气源，但为了对能源进行充分利用，避免能源的浪费，可以将天然气处理系统中产生的制冷气作为冷气源的冷气，通入第一吸附塔1内，对第一吸附塔1进行降温，并且，将天然气处理系统中产生的制冷气作为冷气源的冷气。一方面，天然气处理系统中产生的制冷气已经经过净化处理，将没有杂质制冷气通入第一吸附塔1、第二吸附塔3，有效地保护了第一吸附塔1和第二吸附塔3，避免冷气中的杂质与第一吸附塔1、第二吸附塔3进行化学反应而导致第一吸附塔和第二吸附塔的腐蚀，延长了第一吸附塔和第二吸附塔的使用寿命。另一方面，制冷气已经经过了降压处理，则可以直接通入第一吸附塔1和第二吸附塔3内，无需在通入第一吸附塔1、第二吸附塔3之前对制冷气进行降压处理，简化了工艺步骤，节省了降压的成本。

本领域技术人员应当理解，本实施例中的天然气处理系统是对门站来的高压天然气进行净化、降温处理，净化、降温后的天然气进入液化系统中，一路经膨胀机、换热器、降压升温后输出至天然气管网，另一路液化成液态天然气，并将液态天然气产生的闪蒸汽经换热器后输出至天然气管网。

需要说明的是，第一控制阀5、第二控制阀51可以为电磁阀、液控阀等，也可以为本领域技术人员所熟知的可以实现控制管路通断的其他装置，本实施例对其不做任何限定。

本实施例的工作过程：本净化装置在具体使用时，先打开第一控制阀5，关闭第二控制阀51。冷气源4提供的冷气通过预加热装置的入口进入预加热装置内，对冷气进行预加热，使得冷气带有一定的温度。预热后的冷气通过第一控制阀5输入至第一吸附塔1。在第一吸附塔1内，预热后的冷气与经过热吹工序后处于待降温状态的吸附剂进行热交换，对吸附剂进行冷却降温，即对第一吸附塔1进行冷却降温。第一吸附塔1自身的高温经过热交换后温度逐渐降低，而预热后的冷气经过热交换后温度升高，由第一吸附塔的冷吹工段出口12输出。输出的温度升高的冷气进入升温装置2内，升温装置2对输出的温度升高的冷气进行加热升温，使其达到预设温度，输入至第二吸附塔3内，作为第二吸附塔热吹工序的再生气。在第二吸附塔3内，再生气与吸附杂质后处于待解析状态的吸附剂相互作用，将吸附剂吸附的杂质解析出来，然后，解吸后的再生气通过第二吸附塔的热吹工段出口32输出至天然气管网，供用户使用。

预热后的冷气通入第一吸附塔1内，对第一吸附塔1进行冷却降温，相应的预热后的冷气的温度继续升高，也就是说，第一吸附塔1输出的气体的温度比较高。当第一吸附塔1输入气体的温度与输出气体的温度之间的差值大于预设值时，则打开第一控制阀5，关闭第二控制阀51，重复上述的工作过程。随着冷吹工序的进行，第一吸附塔1内的温度会逐渐降低，即第一吸附塔1输出的气体的温度会逐渐降低。当第一吸附塔1输入气体的温度与输出气体的温度之间的差值小于等于预设值时，关闭第一控制阀5，打开第二控制阀51，预热之后的冷气直接输入至升温装置2内，升温装置2对输入的温度升高的冷气进行加热升温，使其达到预设温度，输入至第二吸附塔3内，作为第二吸附塔3热吹工序的再生气。在第二吸附塔3内，再生气与吸附杂质后处于待解析状态的吸附剂相互作用，将吸附剂吸附的杂质解析出来，解吸后的再生气通过第二吸附塔的热吹工段出口32输出至天然气管网，供用户使用。随着第一吸附塔1的温度逐渐降低，当第一吸附塔1输出的气体的温度降到预设低温时，则第一吸附塔1的冷吹工序完成，可以进入下一个循环的吸附工序。

需要说明的是，本领域技术人员应该理解，随着第一吸附塔1的温度逐渐降低，则通入第一吸附塔1内的冷气对第一吸附塔1不再有降温作用，所以第一吸附塔1输入的气体与输出的气体之间的温差应该大于等于零。

需要说明的是，虽然冷气经过预热后温度升高，但是第一吸附塔1由于经过热吹工序后自身的温度要远远高于预热后的冷气的温度，因此将预热后的冷气通入第一吸附塔1内，依然可以实现对第一吸附塔1冷却降温的目的。

具体实施时，可以通过安装在第一吸附塔的冷吹工段入口处和冷吹工段出口处的温度检测仪表来检测由第一吸附塔的冷吹工段入口11处输入的气体的温度和由第一吸附塔的冷吹工段出口12处输出的气体的温度。

具体实施时，温度检测仪表可以与第一控制阀5、第二控制阀51程控连锁。温度检测仪表检测到温度值，计算两者之间的差值，将温度差与预设值进行对比，当温度差大于预设值时，则打开第一控制阀5，关闭第二控制阀51；当温度差小于等于预设值时，则关闭第一控制阀5，打开第二控制阀51。

需要说明的是，具体实施时，预设值、预设温度和预设低温可以根据实际情况来确定，本实施例对其不做任何限定。

可以看出，本实施例中，将第一吸附塔的冷吹工段出口12输出的温度较高的气体或者经过预热后温度升高的气体经过升温装置2加热升温后通入第二吸附塔3内作为再生气，解决了现有技术中吸附塔的冷吹工段出口输出的温度升高的冷吹气直接输入天然气管网而造成的能源浪费的问题，实现了对能源的有效利用，大大地提高了能源的利用率；并且，与现有技术中对天然气处理系统中的低温气体进行加热作为再生气相比，由于本实施例中的第一吸附塔输出的气体或者预热后的气体的温度高于现有技术中的低压低温气体，所以本实施例中的升温装置消耗的能量低，可以进一步节约能源；此外，冷气输入第一吸附塔1之前先进行预热升温，一方面，冷气经过预热升温后具有一定的温度，经过第一吸附塔1换热之后输入升温装置2内，则降低了升温装置能量的消耗，另一方面，避免了温度比较低的冷气与温度较高的第一吸附塔1进行直接接触导致第一吸附塔的损坏，有效地保护了第一吸附塔1，延长了第一吸附塔的使用寿命。

参见图1，上述实施例中还可以包括第三控制阀6、第四控制阀61和第五控制阀62。其中，在冷气源4与第一吸附塔的冷吹工段入口11之间的管路上设置有第三控制阀6，具体地，冷气源4通过第三控制阀6与第一吸附塔的冷吹工段入口11相连接。并且，预加热装置和第一控制阀5所在的管路与第三控制阀6所在的管路形成并联管路，即冷气源4输出的冷气可以依次通过预加热装置、第一控制阀5输入至第一吸附塔1内，也可以通过第三控制阀6输入至第一吸附塔1内。

在第一吸附塔的冷吹工段出口12与升温装置2的入口之间的管路上设置有第四控制阀61，具体地，第一吸附塔的冷吹工段出口12通过第四控制阀61与升温装置2的入口相连接。则第一控制阀5、第一吸附塔1和第四控制阀61所在的管路与第二控制阀51所在的管路形成并联管路，即预加热装置的出口输出的气体可以依次通过第一控制阀5、第一吸附塔1和第四控制阀61输入至升温装置2内，也可以通过第二控制阀51输入至升温装置2内。

第五控制阀62设置于与第一吸附塔的冷吹工段出口12相连通的管路，用于控制第一吸附塔的冷吹工段出口与天然气管网之间的通断。具体地，第一吸附塔的冷吹工段出口与天然气管网相连通的管路上设置有第五控制阀62。冷气源的冷气经第三控制阀6输入至第一吸附塔1内进行换热后，经第五控制阀62输出至天然气管网。

需要说明的是，第三控制阀6、第四控制阀61、第五控制阀62可以为电磁阀、液控阀等，也可以为本领域技术人员所熟知的可以实现控制管路通断的其他装置，本实施例对其不做任何限定。

具体实施时，温度检测仪表还可以与第三控制阀6、第四控制阀61、第五控制阀62程控连锁。温度检测仪表检测到温度值，计算两者之间的差值，将温度差与预设值进行对比，当温度差大于预设值时，则打开第一控制阀5和第四控制阀61，关闭第二控制阀51、第三控制阀6和第五控制阀62；当温度差小于等于预设值时，则关闭第一控制阀5和第四控制阀61，打开第二控制阀51、第三控制阀6和第五控制阀62。

本实施例的工作过程：当第一吸附塔输入气体的温度与输出气体的温度之间的差值大于预设值时，则打开第一控制阀5和第四控制阀61，关闭第二控制阀51、第三控制阀6和第五控制阀62，重复上述实施例的工作过程。当第一吸附塔输入气体的温度与输出气体的温度之间的差值小于等于预设值时，冷气源4的冷气分为两路：一路冷气先进入预加热装置进行预热，然后关闭第一控制阀5，打开第二控制阀51，则预热后的冷气直接输入至升温装置2内，升温装置2对输入的温度升高的冷气进行加热升温后输入至第二吸附塔3内，作为再生气。在第二吸附塔3内，将吸附的杂质解析出来，解吸后的再生气输出至天然气管网，供用户使用。另一路则打开第三控制阀6和第五控制阀62，关闭第四控制阀61，冷气直接通过第一吸附塔的冷吹工段入口11进入第一吸附塔1内，与第一吸附塔1进行换热，冷气对第一吸附塔1进行冷却降温，然后通过第一吸附塔的冷吹工段出口12将换热之后的冷气输出至天然气管网。

可以看出，本实施例中，随着冷吹工序的进行，第一吸附塔1内的温度逐渐降低，则第一吸附塔1输出的气体的温度也会逐渐降低，将冷气源4的冷气直接通入第一吸附塔1内，使得第一吸附塔1快速的冷却降温，充分利用能源，避免能源的损耗。

参见图1，本实施例中，预加热装置可以为第一换热器7，则该实施例中还可以包括第三吸附塔8和压缩机9。其中，第三吸附塔的吸附工段入口81用于向第三吸附塔8内通入原料天然气。第三吸附塔的吸附工段出口82通过压缩机9与第一换热器的第一通道的入口71相连接，第一换热器的第一通道的出口72用于输出气体，输出的气体进入液化系统。

冷气源4与第一换热器的第二通道的入口73相连接，第一换热器的第二通道的出口74通过第一控制阀5与第一吸附塔的冷吹工段入口11相连接，第一换热器的第二通道的出口74还通过第二控制阀51与升温装置2的入口相连接。具体地，第一换热器的第二通道的出口74输出的气体，可以通过第一控制阀5输入至第一吸附塔1内，也可以通过第二控制阀51输入至升温装置2内。

本实施例的工作过程：冷气源4的冷气通过第一换热器的第二通道的入口73输入至第一换热器7的第二通道内，等待换热升温。原料天然气由第三吸附塔8的底部进入，与第三吸附塔8内的吸附剂进行相互作用，吸附剂将原料天然气中杂质吸附下来，净化后的天然气进入压缩机9内进行压缩，则净化后的天然气的温度升高。温度升高的净化后的天然气进入第一换热器7的第一通道内，等待换热降温。因此，第一换热器7的第二通道内冷气与第一通道内温度升高的净化后的天然气进行热交换，则第一通道内净化后的天然气的温度降低，通过第一换热器的第一通道的出口72输出；而第二通道内的冷气温度升高。当第一吸附塔输入气体的温度与输出气体的温度之间的差值大于预设值时，第二通道内的冷气通过第一控制阀5输入至第一吸附塔1，对第一吸附塔1进行冷却降温，换热后经第一吸附塔的冷吹工段出口12输出至升温装置2内，升温装置2对输入的气体进行加热升温后输入至第二吸附塔3内，作为再生气。当第一吸附塔输入气体的温度与输出气体的温度之间的差值小于等于预设值时，第二通道内的冷气直接输入至升温装置2内，升温装置2对输入的第二通道内的冷气进行加热升温后输入至第二吸附塔3内，作为再生气。

可以看出，本实施例中，将冷气源中的冷气与第三吸附塔8输出的经压缩机9后温度升高的净化后的天然气进行换热，实现了对冷气预热升温，以及对净化后的天然气的冷却降温，提高了能源的利用率。

参见图1，上述实施例中还可以包括第二换热器10。其中，第二换热器的第一通道的入口101与第一换热器的第一通道的出口72相连接，第二换热器的第一通道的出口102用于将气体输出，输出的气体进入液化系统。第二换热器的第二通道的入口103用于接收闪蒸汽，即BOG气体，第二换热器的第二通道的出口104与升温装置2的燃料入口相连接，用于为升温装置2提供燃料，第二换热器的第二通道的出口104还用于将闪蒸汽输出至天然气管网。

需要说明的是，本领域技术人员应当理解，经过第二换热器10换热之后的闪蒸汽输出至天然气管网的过程中，还可以经过压缩机等其他一系列的相应设备，对闪蒸汽进行相应的处理后输入至天然气管网，供用户使用。

本实施例的工作过程：第一换热器的第一通道的出口72输出的净化后的天然气经过第二换热器的第一通道的入口101进入第二换热器10内，等待换热降温。闪蒸汽为低温低压的气体，通过第二换热器的第二通道的入口103进入第二换热器10内，等待换热升温。因此，第二换热器10的第一通道内的净化后的天然气与第二换热器10的第二通道内的闪蒸汽进行热交换，则第一通道内净化后的天然气的温度降低，通过第二换热器的第一通道的出口102输出；而第二通道内闪蒸汽的温度相应的升高。温度升高后的闪蒸汽分两路输出，一路通过升温装置2的燃料入口进入升温装置2内，作为升温装置的燃料；另一路输出至天然气管网，供用户使用。

可以看出，本实施例中，闪蒸汽在第二换热器10中与由第一换热器7内的第一通道输出的净化后的天然气进行换热，使得净化后的天然气进入液化系统之前，能够更好的冷却降温，进一步提高了能源的利用率；并且，将换热后的一部分闪蒸汽作为燃料提供给升温装置2燃烧使用，对能源进一步充分利用。

上述实施例中，每个吸附塔内各个工序的切换以及各个吸附塔之间的切换可以通过程控阀门控制。上述实施例中所描述的连接均为通过管路相连接。

综上所述，本实施例中，将第一吸附塔的冷吹工段出口输出的温度较高的气体或者经过预热后温度升高的气体经过升温装置加热升温后通入第二吸附塔内作为再生气，实现了对能源的有效利用，大大地提高了能源的利用率；并且，将第一吸附塔输出的气体或者预热后的气体通入升温装置内，由于气体的温度较高，则升温装置消耗的能量低，可以进一步节约能源，进而提高了升温装置的工作效率；此外，将冷气直接通入第一吸附塔内，以使第一吸附塔快速的冷却降温，避免能源的损耗。

净化系统实施例：

本发明还提出了一种天然气净化系统，该系统包括至少一个上述任一种天然气净化装置。其中，天然气净化装置的具体实施过程参见上述说明即可，本实施例在此不再赘述。

由于天然气净化装置具有上述效果，所以具有该天然气净化装置的净化系统也具有相应的技术效果。

处理系统实施例：

本发明还提出了一种天然气处理系统，该系统包括上述天然气净化系统。其中，天然气净化系统的具体实施过程参见上述说明即可，本实施例在此不再赘述。

由于天然气净化系统具有上述效果，所以具有该天然气净化系统的天然气处理系统也具有相应的技术效果。

再生方法实施例：

参见图2，图2中为本发明实施例提供的吸附塔内吸附剂再生方法的流程图。如图所示，该方法包括如下步骤：

温度差确定步骤S1，确定处于冷吹工序的吸附塔输出的气体与输入的气体之间的温度差。具体地，可以通过温度检测仪表来检测处于冷吹工序的吸附塔的入口处输入的气体的温度和出口处输出的气体的温度。

第一执行步骤S2，当温度差大于预设值时，将用于对处于冷吹工序的吸附塔进行降温的冷气先与处于吸附工序的吸附塔输出的气体进行换热升温，并将换热升温后的气体输入处于冷吹工序的吸附塔内，再将处于冷吹工序的吸附塔输出的气体加热至预设温度后，输入处于热吹工序的吸附塔内，作为再生气。

本实施例中，将处于吸附工序的吸附塔与处于冷吹工序的吸附塔关联起来，将冷气源的温度比较低的冷气输入至换热装置，如换热器等，同时将处于吸附工序的吸附塔输出的温度较高的净化后的天然气也输入至换热装置，在换热装置中，温度比较低的冷气与处于吸附工序的吸附塔输出的温度较高的净化后的天然气进行换热，则处于吸附工序的吸附塔输出的温度较高的净化后的天然气经过换热后温度降低，而温度比较低的冷气经过换热后温度升高，将换热后温度升高的冷气输入至处于冷吹工序的吸附塔内，作为冷吹气。当温度差大于预设值时，处于冷吹工序的吸附塔输出的气体的温度比较高，将处于冷吹工序的吸附塔与处于热吹工序的吸附塔串联起来，将处于冷吹工序的吸附塔输出的温度较高的气体先输入至升温装置，升温装置对气体进行加热升温，作为再生气，再通入处于热吹工序的吸附塔内，对处于热吹工序的吸附塔进行高温解析。

第二执行步骤S3，当温度差小于等于预设值时，冷气分为两路：一路直接输入处于冷吹工序的吸附塔内，并将处于冷吹工序的吸附塔输出的气体直接输入天然气管网；另一路与处于吸附工序的吸附塔输出的气体进行换热升温，再将换热升温后的气体加热至预设温度后输入处于热吹工序的吸附塔内，作为再生气。

本实施例中，当温度差小于等于预设值时，处于冷吹工序的吸附塔自身的温度逐渐降低。冷气源的一部分冷气可以直接通过管路输入至处于冷吹工序的吸附塔，对处于冷吹工序的吸附塔进行快速地降温冷却，处于冷吹工序的吸附塔的出口将这部分冷气输出至天然气管网。冷气源的另一部分冷气还可以输入至换热装置内与处于吸附工序的吸附塔输出的净化后的天然气进行换热，冷气经过换热后温度升高输入至升温装置，升温装置对气体进行加热升温，作为再生气，通入处于热吹工序的吸附塔内。

其中，第一执行步骤S2和第二执行步骤S3没有先后顺序。

需要说明的是，本领域技术人员应该理解，随着处于冷吹工序的吸附塔的温度逐渐降低，则通入处于冷吹工序的吸附塔内的冷气对处于冷吹工序的吸附塔不再有降温作用，所以处于冷吹工序的吸附塔输入的气体与输出的气体之间的温差应该大于等于零。

具体实施时，预设值和预设温度可以根据实际情况来确定，本实施例对其不做任何限定。

综上所述，本实施例中，将处于冷吹工序的吸附塔的出口输出的温度较高的气体或者换热后温度升高的气体再经加热升温后通入处于热吹工序的吸附塔内作为再生气，实现了对能源的有效利用，大大地提高了能源的利用率；并且，对处于冷吹工序的吸附塔输出的气体或者换热后的气体进行加热升温，由于气体的温度较高，则加热时消耗的能量低，可以进一步节约能源；此外，将冷气直接通入处于冷吹工序的吸附塔内，以使处于冷吹工序的吸附塔快速的冷却降温，避免能源的损耗。

需要说明的是，本发明中的吸附塔内吸附剂再生方法、上述天然气净化装置、上述天然气净化系统和上述天然气处理系统的原理相似，相关之处可以相互参照。

本实施例中的吸附工段和热吹工段可以为TSA变温吸附，也可以为PSA变压吸附，冷吹工段仅可以为TSA变温吸附。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种天然气净化装置，其特征在于，包括：第一吸附塔（1）、第二吸附塔（3）、预加热装置、升温装置（2）、第一控制阀（5）和第二控制阀（51）；其中，

所述预加热装置的入口用于与冷气源（4）相连接，用于接收所述冷气源（4）提供的冷气；

所述预加热装置的出口通过所述第一控制阀（5）与所述第一吸附塔的冷吹工段入口（11）相连接，所述第一吸附塔的冷吹工段出口（12）与所述升温装置（2）的入口相连接，所述升温装置（2）的出口与所述第二吸附塔的热吹工段入口（31）相连接；

所述第二吸附塔的热吹工段出口（32）用于输出所述第二吸附塔内的气体；以及，

所述预加热装置的出口还通过所述第二控制阀（51）与所述升温装置（2）的入口相连接，并且所述第一控制阀（5）和所述第一吸附塔（1）所在的管路与所述第二控制阀（51）所在的管路形成并联管路。

2.根据权利要求1所述的一种天然气净化装置，其特征在于，所述升温装置（2）为加热器。

3.根据权利要求1所述的一种天然气净化装置，其特征在于，还包括：第三控制阀（6）、第四控制阀（61）和第五控制阀（62）；其中，

在所述冷气源（4）与所述第一吸附塔的冷吹工段入口（11）之间的管路上设置有第三控制阀（6），并且，所述预加热装置和所述第一控制阀（5）所在的管路与所述第三控制阀（6）所在的管路形成并联管路；

在所述第一吸附塔的冷吹工段出口（12）与所述升温装置（2）的入口之间的管路上设置有第四控制阀（61）；

所述第五控制阀（62）设置于与所述第一吸附塔的冷吹工段出口（12）相连通的管路，用于控制所述第一吸附塔的冷吹工段出口与天然气管网之间的通断。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的一种天然气净化装置，其特征在于，所述预加热装置为第一换热器（7）。

5.根据权利要求4所述的一种天然气净化装置，其特征在于，还包括：第三吸附塔（8）和压缩机（9）；其中，

所述第三吸附塔的吸附工段入口（81）用于向所述第三吸附塔（81）内通入原料天然气；

所述第三吸附塔的吸附工段出口（82）通过所述压缩机（9）与所述第一换热器的第一通道的入口（71）相连接，所述第一换热器的第一通道的出口（72）用于输出气体；以及，

所述冷气源（4）与所述第一换热器的第二通道的入口（73）相连接，所述第一换热器的第二通道的出口（74）通过所述第一控制阀（5）与所述第一吸附塔的冷吹工段入口（11）相连接，所述第一换热器的第二通道的出口（74）还通过所述第二控制阀（51）与所述升温装置（2）的入口相连接。

6.根据权利要求5所述的一种天然气净化装置，其特征在于，还包括：第二换热器（10）；其中，

所述第二换热器的第一通道的入口（101）与所述第一换热器的第一通道的出口（72）相连接，所述第二换热器的第一通道的出口（102）用于将气体输出；

所述第二换热器的第二通道的入口（103）用于接收闪蒸汽；

所述第二换热器的第二通道的出口（104）与所述升温装置（2）的燃料入口相连接，用于为所述升温装置（2）提供燃料；所述第二换热器的第二通道的出口（104）还用于将闪蒸汽输出。

7.一种天然气净化系统，其特征在于，包括至少一个如权利要求1-6中任一项所述的天然气净化装置。

8.一种天然气处理系统，其特征在于，包括如权利要求7所述的天然气净化系统。

9.一种吸附塔内吸附剂再生方法，其特征在于，包括如下步骤：

温度差确定步骤，确定处于冷吹工序的吸附塔输出的气体与输入的气体之间的温度差；

第一执行步骤，当所述温度差大于预设值时，将用于对所述处于冷吹工序的吸附塔进行降温的冷气先与处于吸附工序的吸附塔输出的气体进行换热升温，并将换热升温后的气体输入所述处于冷吹工序的吸附塔内，再将所述处于冷吹工序的吸附塔输出的气体加热至预设温度后，输入处于热吹工序的吸附塔内，作为再生气；

第二执行步骤，当所述温度差小于等于预设值时，所述冷气分为两路：一路直接输入所述处于冷吹工序的吸附塔内，并将所述处于冷吹工序的吸附塔输出的气体直接输入天然气管网；另一路与所述处于吸附工序的吸附塔输出的气体进行换热升温，再将换热升温后的气体加热至预设温度后输入所述处于热吹工序的吸附塔内，作为再生气。