CN106118779A - 一种天然气脱水装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种天然气脱水装置，第一过滤分离器的净气出口与分子筛脱水塔的进口连接，分子筛脱水塔的出口连接外输干气管路，加热进管的一端与外输干气管路连接，另一端与分子筛脱水塔的一个口连接；冷吹进管的一端与外输干气管路连接，另一端与分子筛脱水塔的一个口口连接。在对天然气脱水时，只需要将待处理的天然气依次通过第一过滤分离器和分子筛脱水塔即可；将经过脱水后并加热的天然气通入分子筛脱水塔内，对分子筛球进行干燥；再通过将经过脱水后的天然气通入分子筛脱水塔内，对分子筛球进行降温，使分子筛球恢复吸水性能。

Description

一种天然气脱水装置

技术领域

本发明涉及天然气处理设置，具体是指一种天然气脱水装置。

背景技术

在大型油气田开发过程中,对一些边远和分散的气井,由于储量不落实，产量小，或气井地处偏僻等原因,没有得到利用,有的关井，有的则放空烧掉，在能源短缺和环境保护呼声日益高涨的今天,这样的浪费是惊人的,对环境的污染也是极其严重的。

对于难以铺设管道或就地利用的边远和零散地区的低产油气井天然气，建议通过采取小型移动式压缩天然气(CNG)钢瓶贮运方案进行开发。

在贮运前，需要对天然气进行除杂和脱水处理；现有技术中在除杂和脱水中需要借助其他介质，无法做到零排放。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种不需要引入其他物质即可对分子筛脱水塔进行加热干燥和降温的天然气脱水装置。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种天然气脱水装置，包括第一过滤分离器、加热装置和至少两个并联的分子筛脱水塔，所述分子筛脱水塔具有第一连通口和第二连通口；所述第一过滤分离器的净气出口通过管路与所述第一连通口，所述第二连通口与外输干气管路的一端连接；或所述第一过滤分离器的净气出口通过管路与所述第二连通口，所述第一连通口与外输干气管路的一端连接；所述外输干气管路的一端与加热进管的一端连通，所述加热进管的另一端与所述第一连通口连接，所述加热装置设置在所述加热进管上；所述第二连通口与加热回流管的一端连接，所述加热回流管的另一端与所述第一过滤分离器的进气口连接；所述外输干气管路的一端与所述冷吹进管的一端连通，所述冷吹进管的另一端与所述第一连通口连接；所述第二连通口与冷吹回流管的一端连接，所述冷吹回流管的另一端与所述第一连通口连接。

本发明的有益效果是：在对天然气脱水时，只需要将待处理的天然气依次通过第一过滤分离器和分子筛脱水塔即可，在第一过滤分离器内将游离态的液滴与天然气分离，在分子筛脱水塔内进一步的脱水；由于分子筛脱水塔的脱水作用主要是由于塔内设置了分子筛球，然后使用一段时间后，分子筛球能吸附的水分达到饱和后，就不在具有脱水效果；此时，将经过脱水后并加热的天然气通入分子筛脱水塔内，对分子筛球进行干燥；而后将天然气通过管路引入第一过滤分离器，重新进行过滤分离处理；而分子筛球在高温状态下，其吸水能力降低，再通过将经过脱水后的天然气通入分子筛脱水塔内，对分子筛球进行降温，使分子筛球恢复吸水性能。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述分子筛脱水塔竖直设置，所述第一连通口为脱水塔进气口并设置在所述分子筛脱水塔的顶端，所述第二连通口为脱水塔出气口并设置在分子筛脱水塔底端。

采用上述进一步方案的有益效果是，分子筛脱水塔竖直设置，冷天然气的密度大，热天然气的密度小；这样设置利于天然气在不借助外力的情况下顺利的在分子筛脱水塔及管路内流动；保证干燥和降温效果的同时又能节约能源。

进一步，所述加热进管包括第一加热进管和第二加热进管；所述加热回流管包括第一加热回流管和第二加热回流管；所述加热装置包括换热器；所述第一加热进管的一端与所述外输干气管路的一端连通，所述第一加热进管的另一端与所述换热器的第一进口连接；所述第二加热进管的一端与所述换热器的第一出口连接，所述第二加热进管的另一端与所述脱水塔出气口连接；所述第一加热回流管的一端与所述脱水塔进气口连接，所述第一加热回流管的另一端与所述换热器的第二进口连接；所述第二加热回流管的一端与所述换热器的第二出口连接，所述第二加热回流管的另一端与所述第一过滤分离器的进气口连接。

采用上述进一步方案的有益效果是，加热进管内的天气热首先在换热器内进行初步的加热，而后在由加热装置进行二次加热；这样可以提高二次加热前天然气的温度，降低二次加热所消耗的能源；而且初步加热的热源是来自于从分子筛脱水塔出来的、已经对分子筛球进行加热处湿以后的天热气，提高热能的利用率。

进一步，所述换热器为U形管换热器。

进一步，所述加热装置还包括电加热器，所述电加热器设置在所述第二加热进管上。

进一步，还包括第二过滤分离器，所述第二过滤分离器设置在所述外输干气管路上，所述冷吹进管和所述加热进管连接在所述外输干气管路靠近所述第二过滤分离器净气出口的一端上。

采用上述进一步方案的有益效果是，天然气在经过分子筛脱水塔进行脱水后，再通过第二过滤分离器将粉尘杂质与天然气分离，降低天然气含的杂质。

进一步，还包括射流器，所述加热回流管的另一端和所述冷吹回流管的另一端均与所述射流器的进口连接，所述射流器的出口与所述第一过滤分离器的进气口连接。

采用上述进一步方案的有益效果是，通过射流器提高天然气的初始速度，促使天然气在装置内的流动，提高脱水的效率。

进一步，还包括冷却器，所述加热回流管的另一端和所述冷吹回流管的另一端均与所述冷却器的进口连接，所述冷却器的出口与所述第一过滤分离器的进气口连接。

采用上述进一步方案的有益效果是，在通过加热的天然气对分子筛球进行加热除湿或降温后的天然气内含有大量的水分，在经过冷却器处理，降低天热气的温度，可使其内的水分凝结，易于分离，提高在第一过滤分离器内的分离效果。

进一步，还包括气液分离器，所述加热回流管的另一端和所述冷吹回流管的另一端均与所述气液分离器的进口连接，所述气液分离器的净气出口与所述第一过滤分离器的进气口连接。

采用上述进一步方案的有益效果是，在通过加热的天然气对分子筛球进行加热除湿或降温后的天然气内含有大量的水分，通过气液分离器，将其内的水分分离出来，减少进一步的进入第一过滤分离器时所含的水分，降低第一过滤分离器的工作量，提高在第一过滤分离器内的分离效果。

进一步，所述第一过滤分离器、所述第二过滤分离器和所述气液分离器的排污口通过管路连接排污系统。

采用上述进一步方案的有益效果是，将分离出来的杂质进行统一的收集，避免污染环境。

附图说明

图1为本发明一种天然气脱水装置系统图；

图2为本发明一种天然气脱水装置系统图；

图3为本发明一种天然气脱水装置系统图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、第一过滤分离器，2、射流器，3、分子筛脱水塔，3-1、第一分子筛脱水塔，3-2、第二分子筛脱水塔，4、第二过滤分离器，5、U形管换热器，6、电加热器，7、冷却器，8、气液分离器，9、第一管路，10、第二管路，11、第三管路,12、第四管路,13、第五管路，14、第六管路，15、第七管路，16、第八管路，17、第九管路，18、第十管路，19、第十一管路，20、第十二管路，21、第十三管路，22、第十四管路，23、第十五管路，24、第十六管路，25、第十七管路，26、第十八管路，27、第十九管路，28、第二十管路，29、第二十一管路，30、第二十二管路，31、第一球阀，32、第二球阀，33、第三球阀，34、第四球阀，35、第五球阀，36、第六球阀，37、第七球阀，38、第八球阀，39、第九球阀，40、第十球阀，41、第十一球阀，42、第十二球阀，43、第一三通换向阀，44、第二三通换向阀。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1所示，一种天然气脱水装置,包括第一过滤分离器1、两个并联的分子筛脱水塔3、第二过滤分离器4、U形管换热器5、电加热装置、冷却器7和气液分离器8；分子筛脱水塔3竖直设置，分子筛脱水塔3具有脱水塔进气口和脱水塔出气口，脱水塔进气口设置在分子筛脱水塔3的顶端，脱水塔出气口设置在分子筛脱水塔3底端。为了清楚的描述连接关系，将U形管换热器5的四个口分别定义为A口、B口、C口和D口。

第一过滤分离器1的进口接气源，第一过滤分离器1的净气出口通过管路与脱水塔进气口连接，脱水塔出气口连接外输干气管路，第二过滤分离器4设置在外输干气管路上。

第一加热进管的一端与外输干气管路靠近第二过滤分离器4净气出口连接的一端连通，第一加热进管的另一端与U形管换热器5的第一进口(B口)连接；第二加热进管的一端与U形管换热器5的第一出口(C口)连接，第二加热进管的另一端与脱水塔出气口连接。电加热器6设置在第二加热进管上。

第一加热回流管的一端与脱水塔进气口连接，第一加热回流管的另一端与U形管换热器5的第二进口(D口)连接；第二加热回流管的一端与U形管换热器5的第二出口(A口)连接。

冷吹进管的一端与外输干气管路靠近第二过滤分离器4净气出口连接的一段连接，冷吹进管的另一端与脱水塔进气口连接；冷吹回流管的一端与脱水塔出气口连接。

第二加热回流管的另一端和冷吹回流管的另一端均与冷却器7的进口连接，冷却器7的出口通过管路与气液分离器8的进口连接，气液分离器8的出口通过管路与射流器2的进口连接，射流器2的出口通过与第一过滤分离器1的出口连接。

第一过滤分离器1、第二过滤分离器4和气液分离器8的排污口通过管路连接排污系统。

上述仅对本装置的理论连接关系进行描述。然而在实际使用中，为了实现不同功能的分别控制与使用，需要在管路上连接控制开启和关闭用的阀门；还将一些管路合并成一条管路，以及实现放泄、安全等设置旁通管路。基于上述的理论连接关系，下面对实际应用中的部件之间的位置关系及连接关系进行一进步的详细描述。

如图1至图3所示，由于标号较多，为了图纸的清晰，将管路和球阀的标号分示在两个图中。

一种天然气脱水装置，第一过滤分离器1的净气出口与第一管路9的一端连接，第一管路9的另一端同时与第二管路10和第三管路11的一端连通，第二管路10的另一端与第一分子筛脱水塔3-1的脱水塔进气口连接，第三管路11的另一端与第二分子筛脱水塔3-2的脱水塔进气口连接。

第一分子筛脱水塔3-1的出气口与第四管路12的一端连接，第二分子筛脱水塔3-2的出气口与第五管路13的一端连接；第四管路12的另一端和第五管路13的另一端同时与第六管路14的一端连通。第六管路14的另一端与第二过滤分离器4的进口连接，第二过滤分离器4的净气出口与第七管路15的一端连接。

第八管路16的一端与第七管路15的中部连通，第八管路16的另一端与U形管换热器5的B口连接。

第九管路17的一端与U形管换热器5的C口连接，第九管路17的另一端同时与第十管路18和第十一管路19的一端连通；第十管路18的另一端与第一分子筛脱水塔3-1的脱水塔出气口连接，第十一管路19的另一端与第二分子筛脱水塔3-2的脱水塔出气口连接。

电加热器6设置在第九管路17上，对第九管路17及其内的天然气进行加热。

第十二管路20的一端与第一分子筛脱水塔3-1的脱水塔进气口连接，第十三管路21的一端与第二分子筛脱水塔3-2的脱水塔进气口连接；第十二管路20和第十三管路21的另一端同时与第十四管路22的一端连通，第十四管路22的另一端U形管换热器5的D口连接。

第十五管路23的一端连接与U形管换热器5的A口连接，第十五管路23的另一端连接与冷却器7的进口连接。第十六管路24的一端连接与冷却器7的出口连接，第十六管路24的另一端与气液分离器8的进口连接。第十七管路25的一端连接与气液分离器8的净气出口连接，第十七管路25的另一端与射流器2的进口连接。第十八管路26的一端连接与射流器2的出口连接，第十八管路26的另一端与第一过滤分离器1的进口连接。

第十九管路27的一端与第一分子筛脱水塔3-1的脱水塔出气口连接，第二十管路28的一端与第二分子筛脱水塔3-2的脱水塔出气口连接；第十九管路27的另一端和第二十管路28的另一端同时与第二十一管路29的一端连通，第二十一管路29的另一端通过第一三通换向阀43连接在第十五管路23上。

第二十二管路30的一端与第一分子筛脱水塔3-1的脱水塔进气口连接，第二十二管路30的另一端通过第二三通换向阀44与U形管换热器5的B口连接。第二十三管路的一端与第二分子筛脱水塔3-2的脱水塔进气口连接，第二十三管路的另一端与第二十二管路30的中部连通。

第一球阀31设置在第二管路10上，第二球阀32设置在第十二管路20上，第三球阀33设置在第三管路11上，第四球阀34设置在第二十二管路30上，第五球阀35设置在第十三管路21上，第六球阀36设置在第二十三管路上，第七球阀37设置在第四管路12上，第八球阀38设置在第十九管路27上，第九球阀39设置在第十管路18上，第十球阀40设置在第五管路13上，第十一球阀41设置在第二十管路28上，第十二球阀42设置在第十一管路19上。

第二十三管路的一端与第一过滤分离器1的排污口连接，第二十四管路的一端与第二过滤分离器4的排污口连接，第二十五管路的一端与气液分离器8的排污口连接；第二十三管路的另一端、第二十四管路的另一端和第二十五管路的另一端均连接到排污系统。

第八管路16相当于第一加热进管；第九管路17、第十管路18和第十一管路19相当于第二加热进管；第十二管路20、第十三管路21和第十四管路22相当于第一加热回流管；第十五管路23、第十六管路24、第十七管路25、和第十八管路26相当于第二加热回流管。

具体工作如下：

脱水处理过程,第一球阀31、第三球阀33、第七球阀37和第十球阀40开启，其他球阀均关闭。

待处理的天然气依次通过第一过滤分离器1和第一管路9，然后分别通过第二管路10和第三管路11进入第一分子筛脱水塔3-1和第二分子筛脱水塔3-2。而后通过第四管路12、第五管路13和第六管路14进入第二过滤分离器4，并通过第七管路15将脱水后的天然气输送出去。

再生加热(对分子筛球进行干燥)过程，第二球阀32、第五球阀35、第九球阀39和第十二球阀42开启，其他球阀均关闭。

天然气依次通过第八管路16从U形管换热器5的B口进入，并从C口出来；再通过第九管路17、第十管路18和第十一管路19分别从第一分子筛脱水塔3-1和第二分子筛脱水塔3-2的出口进入，从第一分子筛脱水塔3-1和第二分子筛脱水塔3-2的进口出来的天然气又通过第十二管路20、第十三管路21和第十四管路22从U形管换热器5的D口进入，并从A口出来。进一步的通过第十五管路23、第十六管路24和第十七管路25依次通过冷却器7和气液分离器8进入射流器2，再通过第十八管路26将从射流器2喷出的天然气引入第一过滤分离器1。

冷吹(对分子筛球进行降温)过程，第一三通换向阀43将第二十一管路29与第十五管路23连接，断开第十五管路23与U形管换热器5的A口的连接；第二三通换向阀44将第八管路16与第二十二管路30连接，断开与U形管换热器5的B口的连接；第二球阀32、第四球阀34、第六球阀36、第八球阀38和第十一球阀41开启，其他球阀均关闭。

天然气通过第八管路16、第二十二管路30和第二十三管路从第一分子筛脱水塔3-1和第二分子筛脱水塔3-2的进口进入；从第一分子筛脱水塔3-1和第二分子筛脱水塔3-2的出口出来的天然气在通过第十九管路27、第二十管路28、第二十一和第十五管路23进入冷却器7，再通过第十六管路24和第十七管路25气液分离器8进入射流器2，再通过第十八管路26将从射流器2喷出的天然气引入第一过滤分离器1。

在脱水处理过程、再生加热过程和冷吹过程，除了通过第一过滤分离器1、第二过滤分离器4和气液分离器8分离过去出去的杂质外，不需要排放多余的天然气，实现零排放。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种天然气脱水装置，其特征在于，包括第一过滤分离器(1)、加热装置和至少两个并联的分子筛脱水塔(3)，所述分子筛脱水塔(3)具有第一连通口和第二连通口；

所述第一过滤分离器(1)的净气出口通过管路与所述第一连通口，所述第二连通口与外输干气管路的一端连接；或所述第一过滤分离器(1)的净气出口通过管路与所述第二连通口，所述第一连通口与外输干气管路的一端连接；

所述外输干气管路的一端与加热进管的一端连通，所述加热进管的另一端与所述第一连通口连接，所述加热装置设置在所述加热进管上；

所述第二连通口与加热回流管的一端连接，所述加热回流管的另一端与所述第一过滤分离器(1)的进气口连接；

所述外输干气管路的一端与所述冷吹进管的一端连通，所述冷吹进管的另一端与所述第一连通口连接；

所述第二连通口与冷吹回流管的一端连接，所述冷吹回流管的另一端与所述第一连通口连接。

2.根据权利要求1所述一种天然气脱水装置，其特征在于，所述分子筛脱水塔(3)竖直设置，所述第一连通口为脱水塔进气口并设置在所述分子筛脱水塔(3)的顶端，所述第二连通口为脱水塔出气口并设置在所述分子筛脱水塔(3)底端。

3.根据权利要求1所述一种天然气脱水装置，其特征在于，所述加热进管包括第一加热进管和第二加热进管；所述加热回流管包括第一加热回流管和第二加热回流管；所述加热装置包括换热器；

所述第一加热进管的一端与所述外输干气管路的一端连通，所述第一加热进管的另一端与所述换热器的第一进口连接；

所述第二加热进管的一端与所述换热器的第一出口连接，所述第二加热进管的另一端与所述脱水塔出气口连接；

所述第一加热回流管的一端与所述脱水塔进气口连接，所述第一加热回流管的另一端与所述换热器的第二进口连接；

所述第二加热回流管的一端与所述换热器的第二出口连接，所述第二加热回流管的另一端与所述第一过滤分离器(1)的进气口连接。

4.根据权利要求3所述一种天然气脱水装置，其特征在于，所述换热器为U形管换热器(5)。

5.根据权利要求3所述一种天然气脱水装置，其特征在于，所述加热装置还包括电加热器(6)，所述电加热器(6)设置在所述第二加热进管上。

6.根据权利要求1所述一种天然气脱水装置，其特征在于，还包括第二过滤分离器(4)，所述第二过滤分离器(4)设置在所述外输干气管路上，所述冷吹进管和所述加热进管连接在所述外输干气管路靠近所述第二过滤分离器(4)净气出口的一端上。

7.根据权利要求1所述一种天然气脱水装置，其特征在于，还包括射流器(2)，所述加热回流管的另一端和所述冷吹回流管的另一端均与所述射流器(2)的进口连接，所述射流器(2)的出口与所述第一过滤分离器(1)的进气口连接。

8.根据权利要求1所述一种天然气脱水装置，其特征在于，还包括冷却器(7)，所述加热回流管的另一端和所述冷吹回流管的另一端均与所述冷却器(7)的进口连接，所述冷却器(7)的出口与所述第一过滤分离器(1)的进气口连接。

9.根据权利要求1所述一种天然气脱水装置，其特征在于，还包括气液分离器(8)，所述加热回流管的另一端和所述冷吹回流管的另一端均与所述气液分离器(8)的进口连接，所述气液分离器(8)的净气出口与所述第一过滤分离器(1)的进气口连接。

10.根据权利要求1至9项任一项所述一种天然气脱水装置，其特征在于，所述第一过滤分离器(1)、所述第二过滤分离器(4)和所述气液分离器(8)的排污口通过管路连接排污系统。