CN105861089B - 一种气相提浓式三甘醇脱水再生系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种气相提浓式三甘醇脱水再生系统，包括吸收塔、精馏柱、闪蒸罐、贫富液换热器、贫液缓冲罐、再生塔、重沸器、循环泵和气体贫液换热器，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。在贫液缓冲罐内安设有冷凝器，冷凝器上开设有冷源入口、冷源出口、热源入口和冷凝液出口，热源入口与贫液缓冲罐的内部连通，冷源入口通过第二管道与第一管道连通，冷源出口通过第三管道与第一管道连通。本发明的有益效果是：冷凝套管降低了贫液气相中的水气分压，从而降低了贫液中的水含量，进而降低了贫三甘醇中的水含量，提高了三甘醇溶液的浓度，也降低了闪蒸时能量消耗。
Description
技术领域
本发明涉及油气田天然气、伴生气、页岩气、煤层气以及煤制天然气SNG等气体脱水工艺设备技术领域，具体涉及一种气相提浓式三甘醇脱水再生系统。
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。
三甘醇脱水的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。然而，采用脱水后的天然气作为汽提气，导致再生气中含有大量天然气，由于再生气中有大量水汽而点不着火，不能用作燃料，同时，因为再生属于常压操作，再生气不能进入低压排放系统，难以回收利用，直接排放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，提供一种三甘醇再生质量好、低能耗的气相提浓式三甘醇脱水再生系统。
本发明采用的技术方案是：一种气相提浓式三甘醇脱水再生系统，包括吸收塔、精馏柱、闪蒸罐、贫富液换热器、贫液缓冲罐、再生塔、重沸器、循环泵和气体贫液换热器，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第一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；在贫液缓冲罐内安设有冷凝器，冷凝器上开设有冷源入口、冷源出口、热源入口和冷凝液出口，热源入口与贫液缓冲罐的内部连通，冷源入口通过第二管道与第一管道连通，冷源出口通过第三管道与第一管道连通。
按上述方案，所述冷凝器为冷凝套管，冷凝套管包括固定在贫液缓冲罐上的壳体，所述热源入口开设在壳体的上部，冷凝液出口开设在壳体的下部，冷凝液出口与外设的冷凝液管道连通；在壳体内部设置有冷凝盘管，壳体与冷凝管之间的空间为热源通道；冷凝盘管的一端为冷源入口，冷凝盘管的另一端为冷源出口。
按上述方案，所述冷凝液出口向下倾斜。
按上述方案，在第二管道与第一管道连接处和第三管道与第一管道连接处之间的第一管道上安设有截止阀。
按上述方案，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与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，闪蒸罐的闪蒸气出口与灼烧炉连通。
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。
本发明的有益效果为：本发明不通过汽提再生方式提高三甘醇贫液的浓度，无需以脱水后的天然气为代价；本发明在贫液缓冲罐内置的冷凝套管，以进入精馏柱换热前的富三甘醇为冷源，以贫液缓冲罐内的贫三甘醇（此时为气相）为热源，两者进行热交换；富三甘醇在升温的同时降低了贫液缓冲罐内的温度，贫液缓冲罐内的部分气相介质降温冷凝，冷凝水在冷凝套管内聚集后引出贫液缓冲罐之外。冷凝套管降低了贫液气相中的水气分压，从而降低了贫三甘醇中的水含量，进而提高了三甘醇的浓度，三甘醇贫液浓度得到提高；同时，换热后富三甘醇温度升高，也提高了闪蒸效果。
附图说明
图1为本发明一个具体实施例的结构示意图。
图2为本实施例中冷凝套管的结构示意图。
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、凝液罐；14；湿气管道；15、干气输送管道；16、闪蒸气管道；17、冷凝套管；17.1、外壳；17.2、热源入口；17.3、冷凝盘管；17.4、冷凝液出口；17.5、冷源出口；17.6、冷源入口；18、第一管道；19、第二管道；20、第三管道；21、再生气管道；22、截止阀。
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所示的一种气相提浓式三甘醇脱水再生系统，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。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，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的燃料气管道连通，燃料气管道与重沸器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21与凝液罐13相连；重沸器10的燃料气入口与燃料气管道连通，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。在贫液缓冲罐9内安设有冷凝器，冷凝器上开设有冷源入口、冷源出口、热源入口和冷凝流体出口，热源入口与贫液缓冲罐9的内部连通，冷源入口通过第二管道19与第一管道18连通，冷源出口通过第三管道20与第一管道18连通。
本发明中，如图2所示，冷凝器为冷凝套管17，冷凝套管17包括固定在贫液缓冲罐9上的壳体，热源入口17.2开设在壳体上，冷凝液出口17.4开设在壳体的下部，与外设的冷凝液管道连通为了使冷凝液顺利流出，冷凝液出口向下倾斜设置；在壳体内部设置有冷凝盘管17.3（冷凝盘管17.3由普通的换热盘管组成，根据换热量的不同可以有不同的排列方式），壳体与冷凝盘管17.3之间的空间为热源通道；冷凝盘管17.3的一端为冷源入口17.6，冷凝盘管17.3的另一端为冷源出口17.5。
本发明中，在第二管道19与第一管道18连接处和第三管道20与第一管道18连接处之间的第一管道18上安设有截止阀22。截止阀22关闭时，从吸收塔2流出的富三甘醇必须经冷凝套管17换热后进入精馏柱；截止阀22打开时，从吸收塔2流出的富三甘醇部分经冷凝套管17换热在进入精馏柱5，部分富三甘醇直接进入精馏柱5。
本发明提供的气相提浓式三甘醇脱水再生系统工艺流程如下：
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，同时贫三甘醇(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，湿天然气与贫三甘醇在吸收塔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，部分干天然气进入支路成为重沸器10的燃料气；
3、步骤1中吸收塔2内的贫三甘醇吸收湿天然气中的水分和部分天然气后成为富三甘醇，富三甘醇从吸收塔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内流出的贫三甘醇进行换热），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，进入再生气管道；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（贫三甘醇）流出重沸器10，在贫液缓冲罐9内经冷凝套管17换热（以进入精馏柱5换热前的富三甘醇为冷源，以贫液缓冲罐9内的贫三甘醇（此时为气相）为热源，两者进行热交换），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，在贫液缓冲罐9内置的冷凝套管17，以进入精馏柱5换热前的富三甘醇为冷源，以贫液缓冲罐9内的贫三甘醇（此时为气相）为热源，两者进行热交换；富三甘醇在升温的同时降低了贫液缓冲罐9内的温度，贫液缓冲罐9内的部分气相介质降温冷凝，冷凝水在冷凝套管17内聚集后引出贫液缓冲罐9之外。冷凝套管17降低了贫液气相中的水气分压，从而降低了贫三甘醇中的水含量，进而提高了三甘醇溶液的浓度；同时，换热后富三甘醇温度升高，也提高了闪蒸效果。
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)
1.一种气相提浓式三甘醇脱水再生系统，包括吸收塔、气体贫液换热器、精馏柱、闪蒸罐、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第一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；其特征在于，在贫液缓冲罐内安设有冷凝器，冷凝器上开设有冷源入口、冷源出口、热源入口和冷凝液出口，热源入口与贫液缓冲罐的内部连通，冷源入口通过第二管道与第一管道连通，冷源出口通过第三管道与第一管道连通。
2.如权利要求1所述的一种气相提浓式三甘醇脱水再生系统，其特征在于，所述冷凝器为冷凝套管，冷凝套管包括固定在贫液缓冲罐上的壳体，所述热源入口开设在壳体的上部，冷凝液出口开设在壳体的下部，冷凝液出口与外设的冷凝液管道连通；在壳体内部设置有冷凝盘管，壳体与冷凝盘管之间的空间为热源通道；冷凝盘管的一端为冷源入口，冷凝盘管的另一端为冷源出口。
3.如权利要求2所述的一种气相提浓式三甘醇脱水再生系统，其特征在于，所述冷凝液出口向下倾斜。
4.如权利要求1所述的一种气相提浓式三甘醇脱水再生系统，其特征在于，在第二管道与第一管道连接处和第三管道与第一管道连接处之间的第一管道上安设有截止阀。
5.如权利要求1所述的一种气相提浓式三甘醇脱水再生系统，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与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。
6.如权利要求1所述的一种气相提浓式三甘醇脱水再生系统，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气体出口连通，产品分离器的出口与干气输送管道相连。
7.如权利要求1所述的一种气相提浓式三甘醇脱水再生系统，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所述的一种气相提浓式三甘醇脱水再生系统，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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