CN105854531B - 一种密闭式三甘醇脱水系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种密闭式三甘醇脱水系统，包括吸收塔、气体贫液换热器、精馏柱、闪蒸罐、过滤器、贫富液换热器、贫液缓冲罐、再生塔、重沸器和循环泵，其中，其中吸收塔、精馏柱、闪蒸罐、贫富液换热器、重沸器、贫液缓缓冲罐、循环泵和气体贫液换热器通过管道依次连接形成封闭的循环回路；所述系统还包括冷凝分离器和鼓风机，再生气管道的出口与冷凝分离器的热源入口连通，冷凝分离器的气体出口经鼓风机与重沸器的燃料气入口相连。本发明将再生气引入冷凝分离器进行换热冷却，再生气内的可凝结组分经冷凝分离后，未凝结的气体组分经过鼓风机进入重沸器，作为重沸器的燃料气进行燃烧，从而实现再生气的密闭处理，零排放。

Description

一种密闭式三甘醇脱水系统
技术领域
本发明涉及一种用于油气田天然气、伴生气、页岩气、煤层气以及煤制天然气SNG等气体的密闭式三甘醇脱水工艺，具体涉及一种密闭式三甘醇脱水系统。
背景技术
三甘醇（TEG）脱水工艺属于溶剂吸收法，根据天然气和水在三甘醇中的溶解度不同，利用三甘醇贫液吸收天然气中的水分，使湿天然气脱出水汽，达到干燥天然气的目的；再利用三甘醇与水沸点的不同，通过常压加热升温蒸发掉三甘醇富液中所吸收的水分，得到再生三甘醇（贫液），循环使用。
典型的三甘醇脱水主要工艺流程可分为两个：低温高压天然气脱水系统和高温低压甘醇再生系统，在天然气脱水系统中，三甘醇溶液吸收水分；甘醇再生系统的目的是为了提高三甘醇贫液浓度。最初，采用常压加热，但受三甘醇热分解温度（206.7℃）的限制，三甘醇只能提浓到98.5%（w）左右，约使露点降达35℃左右。由于这种方法不能满足水露点的要求，因而进一步发展了另外三种再生方法，即减压再生、气体汽提再生和共沸再生。受系统复杂程度和操作费用等的限制，国内外通常采用的是气体汽提再生方法，该方法可使再生后三甘醇贫液浓度达到99.95%（w），露点降可达75~85℃。目前，常用的汽提气是脱水后的天然气，汽提再生方法导致再生气中含有大量的天然气，且含有大量水汽而点不着火，再生气不能用作燃料；同时，再生过程在常压下进行，再生气不能进入低压排放系统，难以回收利用；直接排放也不符合目前环保和安全要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种可对再生气进行优化处理的密闭式三甘醇脱水系统。
本发明所采用的技术方案是：一种密闭式三甘醇脱水系统，包括吸收塔、气体贫液换热器、产品气分离器、精馏柱、闪蒸罐、过滤器、贫富液换热器、贫液缓冲罐、再生塔、重沸器和循环泵，其中，吸收塔的湿气入口与湿气管道连通，吸收塔的干气出口经气体贫液换热器与干气输送管道相连；吸收塔的富三甘醇出口通过管道经精馏柱与闪蒸罐的进料口相连；闪蒸罐的闪蒸气出口与闪蒸气管道连通，闪蒸罐的富三甘醇出口与过滤器的入口相连；过滤器的出口经贫富液换热器和贫液缓冲罐与精馏柱的进料口相连，精馏柱的出料口与重沸器的进料口相连，重沸器的热气出口与精馏柱的热气入口相连，精馏柱的再生气出口与再生气管道相连；重沸器的燃料气入口与干气输送管道连通，重沸器的贫三甘醇出口与贫液缓冲罐的入口相连，贫液缓冲罐的出口与贫富液换热器的入口相连，贫富液换热器的出口经循环泵与气体贫液换热器的液体通道入口相连，气体贫液换热器的液体通道出口与吸收塔的贫三甘醇入口连通；所述脱水系统还包括冷凝分离器和鼓风机，冷凝分离器包括热源入口、冷凝液出口、气体出口、冷源入口和冷源出口，所述再生气管道的出口与冷凝分离器的热源入口连通，冷凝分离器的气体出口通过管道与鼓风机的入口相连，鼓风机的出口通过管道与重沸器的燃料气入口相连。
按上述方案，所述脱水系统还包括燃料气缓冲罐；所述干气输送管道与设置有燃料气缓冲罐的燃料气管道连通，燃料气管道与重沸器的燃料气入口连通。
按上述方案，所述冷凝分离器的冷源入口通过第一管道与燃料气管道连通，所述冷凝分离器的冷源出口通过第二管道与燃料气管道连通。
按上述方案，所述过滤器通过第三管道与贫液缓冲罐连通；所述冷凝分离器的冷源入口通过第四管道与第三管道连通，所述冷凝分离器的冷源出口通过第五管道与第三管道连通。
按上述方案，所述冷凝分离器包括壳体和壳体内部的冷凝盘管，所述热源出口和气体出口均分别开设在壳体的上部，所述冷凝液出口开设在壳体的底部，所述冷源入口开设在冷凝盘管的一端，所述冷源出口开设在冷凝盘管的另一端。
按上述方案，所述脱水再生系统还包括产品气分离器，产品分离器的入口与气体贫液交换器的出口连通，产品分离器的出口与干气输送管道相连。
按上述方案，所述脱水再生系统还包括灼烧炉，闪蒸气管道与灼烧炉连通。
按上述方案，所述脱水再生系统还包括聚结过滤分离器，聚结过滤分离器的入口与湿气管道连通，聚结过滤分离器的出口与吸收塔的湿气入口连通。
本发明的有益效果是：
1、增加冷凝分离器，将原本直接放空的再生气引入冷凝分离器，冷凝分离器采用燃料气或冷却水或系统内的三甘醇富液为冷源，与从精馏柱顶部排出的再生气进行换热，再生气内的水蒸气等其他可凝结组分经冷凝分离后，凝液进入排污系统；未凝结的气体组分经过鼓风机进入重沸器，作为重沸器的燃料气进行燃烧，实现再生气的回收再利用，解决了环境污染问题。
2、冷凝分离器以从过滤器流出的三甘醇富液为冷源时，一方面可冷却再生气内的可凝结组分，另一方面，三甘醇富液的温度也得到提高，进入重沸器分离时，消耗的能量也得到降低。
3、本系统结构合理，运行可靠。
附图说明
图1为本发明一个具体实施例的结构示意图。
其中：1、聚结过滤分离器；2、吸收塔；3、气体贫液换热器；4、产品气分离器；5、精馏柱；6、闪蒸罐；7、过滤器；8、贫富液换热器；9、贫液缓冲罐；10、重沸器；11、循环泵；12、燃料气缓冲罐；13、冷凝分离器；14；湿气管道；15、干气输送管道；16、闪蒸气管道；17、燃料气管道；18、第一管道；19、第二管道；20、再生气管道；21、鼓风机。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步地描述。
如图1所示的一种密闭式三甘醇脱水系统，包括产品气分离器4、气体贫液换热器3、聚结过滤分离器1、吸收塔2、精馏柱5、闪蒸罐6、过滤器7、贫富液换热器8、贫液缓冲罐9、重沸器10、气体贫液换热器3、循环泵11、燃料气缓冲罐12，其中，闪蒸罐6包括进料口，闪蒸气出口和富三甘醇出口；精馏柱5包括再生气出口、进料口、热气入口以及出料口；重沸器10包括燃料气入口、进料口、贫三甘醇出口和热气出口；吸收塔2包括贫三甘醇入口、富三甘醇出口、湿气入口和干气出口。
本发明中，聚结过滤分离器1的入口与湿气管道14连通，聚结过滤分离器1的出口与吸收塔2的湿气入口连通，吸收塔2的干气出口经气体贫液换热器3和产品气分离器4后与干气输送管道15相连，干气输送管道15与设置有燃料气缓冲罐12的燃料气管道17连通，燃料气管道17与重沸器10的燃料气入口连通（为重沸器10提供燃料气）；吸收塔2的富三甘醇出口通过第一管道18经精馏柱5与闪蒸罐6的进料口相连；闪蒸罐6的闪蒸气出口（闪蒸气出口位于闪蒸罐6的顶部）与闪蒸气管道16连通，闪蒸气管道16与灼烧炉连通，闪蒸罐6的富三甘醇出口（富三甘醇出口位于闪蒸罐6的底部）与过滤器7的入口相连；过滤器7的出口经贫富液换热器8和贫液缓冲罐9与精馏柱5的进料口相连，精馏柱5的出料口与重沸器10的进料口相连，重沸器10的热气出口与精馏柱5的热气入口相连，精馏柱5顶部的再生气出口通过再生气管道20与冷凝分离器13相连；重沸器10的燃料气入口与燃料气管道17连通，重沸器10的贫三甘醇出口与贫液缓冲罐9的入口相连，贫液缓冲罐9的出口与贫富液换热器8的入口相连，贫富液换热器8的出口经循环泵11与气体贫液换热器3的液体通道入口相连，气体贫液换热器3的液体通道出口与吸收塔2上部侧面的贫三甘醇入口连通。吸收塔2、精馏柱5、闪蒸罐6、过滤器7、贫富液换热器8、重沸器10、贫液缓缓冲罐9、循环泵11和气体贫液换热器3通过管道依次连接形成封闭的循环回路。
本发明中，所述脱水再生系统还包括冷凝分离器13和鼓风机21，冷凝分离器13包括热源入口、冷凝液出口、气体出口、冷源入口和冷源出口，再生气管道20的出口与冷凝分离器3的热源入口连通，冷凝分离器13的气体出口通过管道与鼓风机21的入口相连，鼓风机21的出口通过管道与重沸器10的燃料气入口相连。冷凝分离器13包括壳体和壳体内部的冷凝盘管，其中，壳体包括外壳和内壳，内壳包覆在外壳的内部，外壳与内壳之间填充有隔热材料；所述热源出口和气体出口均分别开设在壳体的上部，冷凝液出口开设在壳体的底部（为了使冷凝液顺利流出冷凝分离器13，冷凝液出口可向下倾斜）；冷源入口开设在冷凝盘管的一端，所述冷源出口开设在冷凝盘管的另一端。
冷凝分离器13可以冷却水、空气或系统内的三甘醇富液，以及燃料气管道17内的燃料气为冷源，与再生气进行换热。以燃料气管道17内的燃料气为冷源时，冷凝分离器13的冷源入口通过第一管道18与燃料气管道17连通，冷凝分离器13的冷源出口通过第二管道19与燃料气管道17连通。以从过滤器7流出的三甘醇富液为冷源时，以过滤器与贫液缓冲罐9之间的连通管道为第三管道，则冷凝分离器13的冷源入口通过第四管道与第三管道连通，冷凝分离器13的冷源出口通过第五管道与第三管道连通。
本发明提供的密闭式三甘醇脱水系统工艺流程如下：
1、湿气管道14内待脱水的湿天然气经聚结过滤分离器1进入吸收塔2，同时三甘醇贫液(即用于脱水的含水和其他杂质较低的三甘醇)从吸收塔2的贫三甘醇进口进入吸收塔2，湿天然气与三甘醇贫液在吸收塔2内进行逆流脱水；
2、经步骤1脱水后的干天然气从吸收塔2顶部的干气出口流出，经气体贫液换热器3换热后进入产品气分离器4，进一步脱除其中夹带的液体后流出，进入干气输送管道15，部分干天然气进入燃料气管道17成为重沸器10的燃料气；
3、步骤1中吸收塔2内的三甘醇贫液吸收湿天然气中的水分和部分天然气后成为三甘醇富液，三甘醇富液从吸收塔2流出，经过精馏柱5换热后进入闪蒸罐6，在闪蒸罐6内闪蒸脱去易燃轻组分后流出，并依次经过滤器7过滤后进入贫富液换热器8（与从贫液缓冲罐9内流出的三甘醇贫液进行换热），换热后进入精馏柱5内精馏；精馏柱5柱顶馏分部分以气体的形式从再生气出口流出，经再生气管道20进入冷凝分离器13，与燃料气进行热交换；再生气内的水蒸气等其他可凝结组分降温冷凝，经冷凝液出口排出，再生气内的气体组分经鼓风机21进去重沸器10，作为重沸器10的燃料气；精馏柱5柱底馏分进入重沸器10加热（重沸器10以燃料气为热源），低挥发度组分由重沸器10的热气出口返回精馏柱5，高挥发度组分（三甘醇贫液）流出重沸器10，进入贫富液换热器10内继续换热降温，经循环泵11、气体贫液换热器3进入吸收塔2中循环使用。
本发明中，将原本直接放空的再生气引入冷凝分离器13，冷凝分离器13采用燃料气或冷却水或系统内的三甘醇富液为冷源，与从精馏柱5顶部排出的再生气进行换热，再生气内的水蒸气等其他可凝结组分全部冷凝分离后，凝液进入排污系统；未凝结的气体组分经过鼓风机21进入重沸器10，作为重沸器10的燃料气进行燃烧，从而实现再生气的密闭处理，零排放。冷凝分离器13以从过滤器7流出的三甘醇富液为冷源时，一方面可冷却再生气内的可凝结组分，另一方面，三甘醇富液的温度也得到提高，进入重沸器分离时，消耗的能量也得到降低。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种密闭式三甘醇脱水系统，其特征在于，包括吸收塔、气体贫液换热器、精馏柱、闪蒸罐、过滤器、贫富液换热器、贫液缓冲罐、再生塔、重沸器和循环泵，其中，吸收塔的湿气入口与湿气管道连通，吸收塔的干气出口经气体贫液换热器与干气输送管道相连；吸收塔的富三甘醇出口通过管道经精馏柱与闪蒸罐的进料口相连；闪蒸罐的闪蒸气出口与闪蒸气管道连通，闪蒸罐的富三甘醇出口经贫富液换热器和贫液缓冲罐与精馏柱的进料口相连，精馏柱的出料口与重沸器的进料口相连，重沸器的热气出口与精馏柱的热气入口相连，精馏柱的再生气出口与再生气管道相连；重沸器的燃料气入口与干气输送管道连通，重沸器的贫三甘醇出口与贫液缓冲罐的入口相连，贫液缓冲罐的出口与贫富液换热器的入口相连，贫富液换热器的出口经循环泵与气体贫液换热器的液体通道入口相连，气体贫液换热器的液体通道出口与吸收塔的贫三甘醇入口连通；所述脱水系统还包括冷凝分离器和鼓风机，冷凝分离器包括热源入口、冷凝液出口、气体出口、冷源入口和冷源出口，所述再生气管道的出口与冷凝分离器的热源入口连通，冷凝分离器的气体出口通过管道与鼓风机的入口相连，鼓风机的出口通过管道与重沸器的燃料气入口相连。
2.如权利要求1所述的一种密闭式三甘醇脱水系统，其特征在于，所述脱水再生系统还包括燃料气缓冲罐；所述干气输送管道与设置有燃料气缓冲罐的燃料气管道连通，燃料气管道与重沸器的燃料气入口连通。
3.如权利要求2所述的一种密闭式三甘醇脱水系统，其特征在于，所述冷凝分离器的冷源入口通过第一管道与燃料气管道连通，所述冷凝分离器的冷源出口通过第二管道与燃料气管道连通。
4.如权利要求1所述的一种密闭式三甘醇脱水系统，其特征在于，所述过滤器通过第三管道与贫液缓冲罐连通；所述冷凝分离器的冷源入口通过第四管道与第三管道连通，所述冷凝分离器的冷源出口通过第五管道与第三管道连通。
5.如权利要求1所述的一种密闭式三甘醇脱水系统，其特征在于，所述冷凝分离器包括壳体和壳体内部的冷凝盘管，所述热源进口和气体出口均分别开设在壳体的上部，所述冷凝液出口开设在壳体的底部，所述冷源入口开设在冷凝盘管的一端，所述冷源出口开设在冷凝盘管的另一端。
6.如权利要求1所述的一种密闭式三甘醇脱水系统，其特征在于，所述脱水再生系统还包括产品气分离器，产品分离器的入口与气体贫液交换器的出口连通，产品分离器的出口与干气输送管道相连。
7.如权利要求1所述的一种密闭式三甘醇脱水系统，其特征在于，所述脱水再生系统还包括灼烧炉，闪蒸罐的闪蒸气出口与灼烧炉连通。
8.如权利要求1所述的一种密闭式三甘醇脱水系统，其特征在于，所述脱水再生系统还包括聚结过滤分离器，聚结过滤分离器的入口与湿气管道连通，聚结过滤分离器的出口与吸收塔的湿气入口连通。
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