CN105087094B - 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、第二吸附塔和升温装置；第一吸附塔的冷吹工段入口用于向第一吸附塔内输入冷气，第一吸附塔的冷吹工段出口通过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。将第一吸附塔的冷吹工段出口输出的气体的热量进行再次利用，实现了对能源的有效利用，大大地提高了能源的利用率，并且降低了升温装置的能源消耗，可以进一步节约能源。

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。

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，Temperature Swing Adsorption）。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、第二吸附塔和升温装置；其中，第一吸附塔的冷吹工段入口用于向第一吸附塔内输入冷气；第一吸附塔的冷吹工段出口通过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。

进一步地，上述一种天然气净化装置中，升温装置为加热器。

进一步地，上述一种天然气净化装置还包括：第一控制阀、第二控制阀和第一换热器；其中，第一吸附塔的冷吹工段出口通过第一控制阀与升温装置的入口相连接；第一吸附塔的冷吹工段出口还依次通过第二控制阀、第一换热器与升温装置的入口相连接，并且第二控制阀和第一换热器所在的管路与第一控制阀所在的管路形成并联管路；以及，第一换热器用于加热第一吸附塔的冷吹工段出口输出的气体。

进一步地，上述一种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，第一吸附塔的冷吹工段出口通过第二控制阀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与升温装置的入口相连接。

进一步地，上述一种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：确定处于冷吹工序的吸附塔输出的气体和输入的气体之间的温度差；当温度差大于预设值时，将处于冷吹工序的吸附塔输出的气体加热至预设温度后，输入至处于热吹工序的吸附塔内，作为再生气。

进一步地，上述一种吸附塔内吸附剂再生方法中，还包括如下步骤：当温度差小于等于预设值时，将处于冷吹工序的吸附塔输出的气体与处于吸附工序的吸附塔输出的气体进行换热升温；将换热后的气体加热至预设温度后，输入至处于热吹工序的吸附塔内，作为再生气。

本发明中，将第一吸附塔的冷吹工段出口输出的温度较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；此外，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源低，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；

图3为本发明实施例提供的吸附塔内吸附剂再生方法的又一流程图。

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和升温装置2。

其中，第一吸附塔的冷吹工段入口11用于向第一吸附塔1内通入冷气。具体地，第一吸附塔的冷吹工段入口可以与冷气源相连接，冷气源的冷气由第一吸附塔的冷吹工段入口11进入第一吸附塔1内。

第一吸附塔的冷吹工段出口12通过升温装置2与第二吸附塔的热吹工段入口31相连接。具体地，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用于将第二吸附塔内的气体输出。具体实施时，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，本实施例对其不做任何限定。

本实施例中，冷气源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，将没有杂质的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，避免制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。

本实施例的工作过程：冷气源通过第一吸附塔的冷吹工段入口11输入冷气，冷气进入第一吸附塔1。在第一吸附塔1内，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，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。

需要说明的是，具体实施时，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。

可以看出，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，大大地提高了能源的利用率；此外，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源低，可以进一步节约能源。

参见图1，上述实施例中还可以包括：第一控制阀4、第二控制阀5和第一换热器6。其中，第一吸附塔的冷吹工段出口12通过第一控制阀4与升温装置2的入口相连接。第一吸附塔的冷吹工段出口12还依次通过第二控制阀5、第一换热器6与升温装置2的入口相连接。

第二控制阀5和第一换热器6所在的管路与第一控制阀4所在的管路形成并联管路，即第一吸附塔的冷吹工段出口12输出的气体，可以通过第一控制阀4输入至升温装置2内，也可以依次通过第二控制阀5、第一换热器6输入至升温装置2内，并且，第一换热器6用于加热第一吸附塔的冷吹工段出口12输出的气体。

需要说明的是，第一控制阀4、第二控制阀5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：冷气通入第一吸附塔1内与第一吸附塔1进行换热，使得第一吸附塔冷却降温，冷气的温度升高，也就是说，第一吸附塔输出的气体的温度会比较高。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，打开第一控制阀4，关闭第二控制阀5，第一吸附塔的冷吹工段出口12输出的气体直接进入升温装置2内进行加热升温，作为再生气。随着冷吹工序的进行，第一吸附塔内的温度会逐渐降低，即从第一吸附塔输出的气体的温度会逐渐降低。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，关闭第一控制阀4，打开第二控制阀5，第一吸附塔的冷吹工段出口12输出的气体经过第二控制阀5进入第一换热器6内，第一换热器6对气体进行换热升温，使得气体的温度升高，再将气体通入升温装置2内继续进行加热升温，作为再生气。再生气对第二吸附塔内的吸附剂进行热吹，将吸附剂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。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，随着第一吸附塔的温度逐渐降低，则通入第一吸附塔内的冷气对第一吸附塔不再有降温作用，所以第一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，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处输入的气体的温度和由第一吸附塔的冷吹工段出口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、第二控制阀程控连锁。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4，关闭第二控制阀5；当温度差小于等于预设值时，则关闭第一控制阀4，打开第二控制阀5。

需要说明的是，具体实施时，预设值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，随着冷吹工序的进行，第一吸附塔内的温度逐渐降低，则第一吸附塔输出的气体的温度也会逐渐降低，将第一吸附塔输出的气体先进行换热升温，通过换热的方式，不仅使得第一吸附塔输出的气体的温度升高，而且可以起到对净化装置内其他气体进行降温的作用，提高了能源的利用率。然后，将换热后的气体通入升温装置内再次加热升温，这样，进入升温装置的气体具有一定的温度，提高了升温装置的进气焓值，节省了升温装置的能源消耗，进而提高了升温装置的工作效率。

参见图1，上述实施例中还可以包括第三吸附塔7和压缩机8。其中，第三吸附塔的吸附工段入口71用于向第三吸附塔7内通入原料天然气。

第三吸附塔的吸附工段出口72通过压缩机8与第一换热器的第一通道的入口61相连接，第一换热器的第一通道的出口62用于输出气体，输出的气体进入液化系统。

第一吸附塔的冷吹工段出口12通过第二控制阀5与第一换热器的第二通道的入口63相连接，第一换热器的第二通道的出口64与升温装置2的入口相连接。

本实施例的工作过程：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，第一吸附塔的冷吹工段出口12输出的气体温度较低，经过第二控制阀5进入第一换热器6的第二通道内，等待换热升温。原料天然气由第三吸附塔7的底部进入，与第三吸附塔7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8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6的第一通道内，等待换热降温。因此，第一换热器6的第二通道内温度较低的气体与第一通道内温度升高的净化后的天然气进行热交换，则第二通道内的气体温度升高，再进入升温装置2内继续加热升温；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62输出。

可以看出，本实施例中，将第一吸附塔的冷吹工段出口输出的温度较低的气体与第三吸附塔输出的经压缩机后温度升高的净化后的天然气进行换热，使得输入至升温装置的气体的温度升高，净化后的天然气的温度降低，提高了能源的利用率。

参见图1，在上述实施例中还可以包括第二换热器9。其中，第二换热器的第一通道的入口91与第一换热器的第一通道的出口62相连接，第二换热器的第一通道的出口92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93用于接收闪蒸汽，即BOG气体，第二换热器的第二通道的出口94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94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62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91进入第二换热器9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93进入第二换热器9内，等待换热升温。因此，第二换热器9的第一通道内的净化后的天然气与第二换热器9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92输出至液化系统；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2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9中与由第一换热器6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进行热交换后产生的具有一定温度的气体经过加热升温后，作为再生气，通入第二吸附塔内进行热吹解析，不仅对第一吸附塔输出气体的热量进行充分利用，实现了对能源的有效利用，提高了能源的利用率，达到节能的目的，而且，通入升温装置内的气体带有一定的热量，提高了升温装置的进气焓值，同时也节省了升温装置的能源消耗，进一步节约能源，进而提高了升温装置的工作效率。

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：

步骤S1，确定处于冷吹工序的吸附塔输出的气体和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。

步骤S2，当温度差大于预设值时，将处于冷吹工序的吸附塔输出的气体加热至预设温度后，输入至处于热吹工序的吸附塔内，作为再生气。具体地，可以通过升温装置对处于冷吹工序的吸附塔输出的气体进行升温，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。

本实施例中，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，对处于冷吹工序的吸附塔输出的温度较高的气体进行升温，将升温后的气体作为再生气，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。

可以看出，本实施例中，处于冷吹工序的吸附塔输出的温度较高的气体经升温装置加热升温后通入处于热吹工序的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；此外，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，由于本实施例中的处于冷吹工序的吸附塔输出的气体温度高于现有技术中的低压低温气体，所以本实施例中对处于冷吹工序的吸附塔输出的气体进行加热时消耗的能量少，可以进一步节约能源。

参见图3，图3为本发明实施例提供的吸附塔内吸附剂再生方法的又一流程图。如图所示，该方法包括如下步骤：

步骤S1，确定处于冷吹工序的吸附塔输出的气体和输入的气体之间的温度差。

步骤S2，当温度差大于预设值时，将处于冷吹工序的吸附塔输出的气体加热至预设温度后，输入至处于热吹工序的吸附塔内，作为再生气。

其中，上述步骤S1和步骤S2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。

步骤S3，当温度差小于等于预设值时，将处于冷吹工序的吸附塔输出的气体与处于吸附工序的吸附塔输出的气体进行换热升温。

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输出的气体的温度逐渐降低。将处于冷吹工序的吸附塔与处于吸附工序的吸附塔关联起来，将处于冷吹工序的吸附塔输出的温度较低的气体输入至换热装置，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，处于冷吹工序的吸附塔输出的温度较低的气体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，则处于冷吹工序的吸附塔输出的温度较低的气体经过换热后温度升高，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。

其中，步骤S2和步骤S3没有先后顺序。

步骤S4，将换热后的气体加热至预设温度后，输入至处于热吹工序的吸附塔内，作为再生气。具体地，可以在换热装置与处于热吹工序的吸附塔的入口之间的管路上设置有升温装置，升温装置对经过换热装置换热升温后的气体进行加热升温。

本实施例中，对处于冷吹工序的吸附塔输出的经过换热后温度升高的气体再次进行加热升温，将升温后的气体作为再生气，通入处于热吹工序的吸附塔内。

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。

可以看出，本实施例中，将处于冷吹工序的吸附塔输出的气体先与处于吸附工序的吸附塔输出的天然气进行换热升温，进一步提高了能源的利用率，并且，对换热后的气体再次加热升温，这样，降低了加热气体时的能源消耗，进一步节约能源。

综上所述，本实施例中，将处于冷吹工序的吸附塔输出的气体的热量进行充分利用，实现了对能源的有效利用，大大地提高了能源的利用率；此外，对处于冷吹工序的吸附塔输出的气体进行加热升温，由于气体的温度较高，则大大降低了加热气体时的能量消耗，进一步节约能源。

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 (7)

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)、升温装置(2)、第一控制阀(4)、第二控制阀(5)、第一换热器(6)、第三吸附塔(7)和压缩机(8)；其中，

所述第一吸附塔(1)的冷吹工段入口(11)用于向所述第一吸附塔(1)内输入冷气；

所述第一吸附塔(1)的冷吹工段出口(12)通过所述升温装置(2)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(3)的热吹工段出口(32)用于输出所述第二吸附塔内的气体；

所述第一吸附塔(1)的冷吹工段出口(12)通过所述第一控制阀(4)与所述升温装置(2)的入口相连接；

所述第一吸附塔(1)的冷吹工段出口(12)还依次通过所述第二控制阀(5)、所述第一换热器(6)与所述升温装置(2)的入口相连接，并且所述第二控制阀(5)和所述第一换热器(6)所在的管路与所述第一控制阀(4)所在的管路形成并联管路；以及，所述第一换热器(6)用于加热所述第一吸附塔的冷吹工段出口输出的气体；

当所述第一吸附塔(1)输出的气体与输入气体之间的温度差大于预设值时，所述第一吸附塔(1)输出的升温后的冷气经所述第一控制阀(4)输送至所述升温装置(2)；

当所述第一吸附塔(1)输出的气体与输入气体之间的温度差小于等于预设值时，所述第一吸附塔(1)输出的升温后的冷气依次经第二控制阀(5)和所述第一换热器(6)后输送至所述升温装置(2)；

所述第三吸附塔(7)的吸附工段入口(71)用于向所述第三吸附塔内(7)通入原料天然气；

所述第三吸附塔(7)的吸附工段出口(72)通过所述压缩机(8)与所述第一换热器(6)的第一通道的入口(61)相连接，所述第一换热器(6)的第一通道的出口(62)用于输出气体；以及，

所述第一吸附塔(1)的冷吹工段出口(12)通过所述第二控制阀(5)与所述第一换热器(6)的第二通道的入口(63)相连接，所述第一换热器(6)的第二通道的出口(64)与所述升温装置(2)的入口相连接。

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：第二换热器(9)；其中，

所述第二换热器的第一通道的入口(91)与所述第一换热器的第一通道的出口(62)相连接，所述第二换热器的第一通道的出口(92)用于将气体输出；

所述第二换热器的第二通道的入口(93)用于接收闪蒸汽；所述第二换热器的第二通道的出口(94)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提供燃料；所述第二换热器的第二通道的出口(94)还用于将闪蒸汽输出。

4.一种天然气净化系统，其特征在于，包括至少一个如权利要求1-3中任一项所述的天然气净化装置。

5.一种天然气处理系统，其特征在于，包括如权利要求4所述的天然气净化系统。

6.一种如权利要求1至5中任一项所述的天然气净化装置、天然气净化系统或天然气处理系统中的吸附塔内吸附剂再生方法，其特征在于，包括如下步骤：

确定处于冷吹工序的吸附塔输出的气体和输入的气体之间的温度差；

当所述温度差大于预设值时，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，输入至处于热吹工序的吸附塔内，作为再生气。

7.根据权利要求6所述的一种吸附塔内吸附剂再生方法，其特征在于，还包括如下步骤：

当所述温度差小于等于预设值时，将所述处于冷吹工序的吸附塔输出的气体与处于吸附工序的吸附塔输出的气体进行换热升温；

将换热后的气体加热至预设温度后，输入至所述处于热吹工序的吸附塔内，作为再生气。