CN107189833A - 一种天然气脱酸处理系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种天然气脱酸处理系统及方法，它包括脱酸反应器、电机、冷却器、旋风分离器、缓冲罐、循环泵和胺液再生装置；脱酸反应器包括壳体、中心筒和填料床；中心筒设置在壳体的中心位置，中心筒伸出壳体的一端与电机连接，中心筒伸出壳体的另一端上的液相入口通过密封连接件密封连接循环泵，循环泵连接缓冲罐；在壳体的侧壁上设置气相出口，在壳体内绕中心筒的外周设置壳套，壳套与壳体的气相出口连通，在壳套的外周固定连接填料床；中心筒的内腔与填料床连通；壳体上的气相出口通过冷却器与旋风分离器连接，旋风分离器连接缓冲罐，壳体的底部通过管路与胺液再生装置连接，胺液再生装置通过管路连接缓冲罐。

Description

一种天然气脱酸处理系统及方法

技术领域

本发明涉及一种天然气脱酸处理系统及方法，特别涉及一种适用于FLNG装置的天然气脱酸处理系统及方法，属于海上浮式天然气液化处理领域。

背景技术

随着能源需求量的增长，海洋油气资源的开发与利用成为世界油气工业新的增长点。但深海油气田的开发一般远离陆地，FLNG技术将取代传统的长输管线。

陆上天然气脱酸通常采用胺法脱酸技术，利用吸收塔脱除天然气中的酸气组份，但塔器在晃动工况下会发生气液偏流问题，导致天然气脱酸失败。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种能够实现胺液与天然气充分均匀接触，提高天然气脱酸效率的天然气脱酸处理系统及方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种天然气脱酸处理系统，其特征在于：它包括脱酸反应器、电机、冷却器、旋风分离器、缓冲罐、循环泵和胺液再生装置；所述脱酸反应器包括壳体、中心筒和填料床；所述中心筒设置在所述壳体的中心位置，所述中心筒伸出所述壳体的一端与所述电机连接，所述中心筒伸出所述壳体的另一端上的液相入口通过密封连接件密封连接所述循环泵，所述循环泵连接所述缓冲罐；在所述壳体的侧壁上设置气相出口，在所述壳体内绕所述中心筒的外周设置壳套，所述壳套与所述壳体的所述气相出口连通，在所述壳套的外周固定连接所述填料床；所述中心筒的内腔与所述填料床连通；所述壳体上的所述气相出口通过所述冷却器与所述旋风分离器连接，所述旋风分离器连接所述缓冲罐，所述壳体的底部通过管路与所述胺液再生装置连接，所述胺液再生装置通过管路连接所述缓冲罐。

在所述壳体的顶部和底部对应设置气相入口和液相出口，所述气相出口供原料天然气进入，所述液相出口通过管路连接所述胺液再生装置。

所述中心筒的外周均设多个均布器，在所述壳套上设有多个与所述均布器连通的通孔，使所述中心筒的内腔与所述填料床连通。

所述中心筒伸出所述壳体的一端通过液力透平与所述电机连接，且所述液相出口通过管路连接所述液力透平的入口端，所述液力透平的出口端连接所述胺液再生装置。

在所述液相出口与所述液相透平之间管路设置一支管路，所述支管路通过节流阀连接所述胺液再生装置。

所述胺液再生装置包括闪蒸罐、再生塔、再沸器、换热器、第一冷却器、分离器和贫液泵；所述壳体的所述液相出口与所述闪蒸罐连通，所述闪蒸罐通过所述换热器连接所述再生塔的顶部侧壁入口，所述再生塔的底部出口连接所述再沸器的入口，所述再沸器的液相出口通过所述换热器连接所述缓冲罐；所述再沸器的气相出口连接所述再生塔的底部侧壁入口，所述再生塔的顶部出口通过所述第一冷却器与所述分离器的侧壁入口连接，所述分离器的顶部气相出口与外部连接，所述分离器的底部出口通过所述贫液泵连接所述再生塔的另一顶部侧壁入口。

所述换热器和缓冲罐之间设置第二冷却器。

所述中心筒与所述壳体之间采用机械密封连接。

本发明还提供了一种基于天然气脱酸处理系统的处理方法，包括以下步骤：

1)酸性原料天然气经气相入口进入脱酸反应器的壳体，并逐渐进入填料床，来自缓冲罐的低压混合胺液经循环泵增压后进入中心筒；填料床内的酸性原料天然气经壳套的通孔进入壳套内，中心筒内腔内的胺液经均布器进入壳套内，同时，电机驱动中心筒和填料床做圆周运动，使酸性原料天然气和混合胺液充分在壳套内充分均匀接触，脱酸后的混合胺液经壳体的液相出口进入胺液再生装置，经再生后的胺液进入缓冲罐进行循环利用。

2)脱酸后的天然气携带饱和混合胺液经壳体上的气相出口进入冷却器中，经冷却后进入旋风分离器进行气液分离，分离出的气相经旋风分离器的气相出口排出转移，分离出的残余胺液进入缓冲罐再循环利用。

本发明采用以上技术方案，其具有如下优点：1、本发明的脱酸反应器包括壳体、中心筒和填料床，在壳体的中心位置设置中心筒，在中心筒的外周套置壳套，壳套的外周固定连接填料床，中心筒的内腔与填料床连通，中心筒的一端伸出壳体与电机连接，中心筒的另一端伸出壳体通过旋转密封件密封连接循环泵，电机驱动中心筒和填料床绕壳体的中心线做圆周运动，能够避免酸性原料天然气和混合胺液发生气液偏流问题，实现胺液和天然气的充分均匀接触，提高天然气脱酸效率。2、本发明在中心筒的圆周侧壁上均设多个均布器，在壳套上设有与均布器连通的多个通孔，能够使酸性天然气和胺液在壳套内腔充分传热传质，提高天然气的脱酸效率。3、本发明的脱酸反应器的壳体上的气相出口通过冷却器连接旋风分离器，旋风分离器通过缓冲罐、循环泵与中心筒连接，壳体的底部液相出口通过管路连接胺液再生装置，胺液再生装置连接缓冲罐，能够实现胺液的再生循环利用。4、本发明的中心筒伸出壳体的一端通过液力透平连接电机，壳体的底部液相出口通过管路连接液力透平，利用液力透平将液相出口出的胺液压力能转化为机械能驱动中心筒转动，实现能量的回收利用。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

如图1所示，本发明提供一种天然气脱酸处理系统，它包括脱酸反应器1、电机3、冷却器4、旋风分离器5、缓冲罐6、循环泵7和胺液再生装置。脱酸反应器1包括壳体11、中心筒12和填料床13；在壳体11的顶部和底部对应设置气相入口a和液相出口b，在壳体11的侧壁上设置气相出口c；中心筒12设置在壳体11的中心位置，中心筒12伸出壳体11的一端与电机3连接，中心筒12伸出壳体11的另一端设有液相入口d；在壳体11内绕中心筒12的外周设置壳套14，且壳套14与壳体11的气相出口c连通，在壳套14的外周固定连接填料床13；在中心筒12的外周均设多个均布器15，在壳套14上设有多个与均布器15连通的通孔，使中心筒12的内腔与填料床13连通；气相出口c通过冷却器4与旋风分离器5入口端连接，旋风分离器5的出口端连接缓冲罐6的入口端，缓冲罐6的出口端连接循环泵7，循环泵7通过管路连接中心筒12的液相入口d，且管路与液相入口d通过旋转密封件密封连接；液相出口b通过管路连接胺液再生装置，胺液再生装置通过管路连接缓冲罐6实现再生的胺液的循环利用。

进一步地，中心筒12伸出壳体11的一端通过液力透平2与电机3连接，且液相出口b通过管路连接液力透平2的入口端，液力透平2的出口端连接胺液再生装置，利用液力透平2将液相出口b流出的脱酸后的胺液的压力能转变为机械能，使液力透平2和电机3共同驱动中心筒12和填料床13绕壳体11的中心线做圆周运动，降低电机3的能耗。

更进一步地，在液相出口b与液相透平2之间管路设置一支管路，支管路通过节流阀8连接胺液再生装置，整个系统刚开始启动脱酸时，液相出口b处的胺液压力小不足以驱动液力透平2运转，打开节流阀8，将胺液通过支管路直接输送至胺液再生装置中，当整个系统运转平稳时，关闭节流阀8，液相出口b处的一定压力的胺液进入液力透平2，经液力透平2降压后输送至胺液再生装置，这样设置，能够提高整个系统的安全性，同时，能够保证脱酸后的胺液能够充分循环再生。

进一步地，胺液再生装置包括闪蒸罐9、再生塔10、再沸器16、换热器17、冷却器18、分离器19和贫液泵20；壳体11的液相出口b与闪蒸罐9连通，闪蒸罐9通过换热器17连接再生塔10的顶部侧壁入口，再生塔10的底部出口连接再沸器16的入口，再沸器16的液相出口通过换热器17连接缓冲罐6；再沸器16的气相出口连接再生塔10的底部侧壁入口，再生塔10的顶部出口通过冷却器18与分离器19的侧壁入口连接，分离器19的顶部气相出口与外部连接，分离器19的底部出口通过贫液泵20连接再生塔10的另一顶部侧壁入口。

进一步地，换热器17和缓冲罐6之间设置冷却器21，使再生后的胺液经换热器17换热后，再经冷却器21冷却进入缓冲罐6。

进一步地，中心筒12与壳体11之间采用机械密封连接。

基于上述实施例中提供的新型天然气脱酸处理系统，本发明还提供了一种能够实现新型天然气脱酸处理系统的处理方法，其包括以下步骤：

1)酸性原料天然气经气相入口a进入新型脱酸反应器1的壳体11，并逐渐进入填料床13，来自缓冲罐6的低压混合胺液经循环泵7增压后进入中心筒12；填料床13内的酸性原料天然气经壳套14的通孔进入壳套14内，中心筒12内腔内的胺液经均布器15进入壳套14内，同时，电机3驱动中心筒12和填料床13做圆周运动，使酸性原料天然气和混合胺液在壳套14内充分均匀接触，避免出现偏流现象，脱酸后的混合胺液经壳体11的液相出口b进入胺液再生装置，经再生后的胺液进入缓冲罐6进行循环利用。

2)脱酸后的天然气携带饱和混合胺液经壳体11上的气相出口c进入冷却器4中，经冷却后进入旋风分离器5进行气液分离，分离出的气相经旋风分离器5的气相出口排出转移，分离出的残余胺液进入缓冲罐6再循环利用。

本发明仅以上述实施例进行说明，各部件的结构、设置位置及其连接都是可以有所变化的。在本发明技术方案的基础上，凡根据本发明原理对个别部件进行的改进或等同变换，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (9)

1.一种天然气脱酸处理系统，其特征在于：它包括脱酸反应器、电机、冷却器、旋风分离器、缓冲罐、循环泵和胺液再生装置；所述脱酸反应器包括壳体、中心筒和填料床；所述中心筒设置在所述壳体的中心位置，所述中心筒伸出所述壳体的一端与所述电机连接，所述中心筒伸出所述壳体的另一端上的液相入口通过密封连接件密封连接所述循环泵，所述循环泵连接所述缓冲罐；在所述壳体的侧壁上设置气相出口，在所述壳体内绕所述中心筒的外周设置壳套，所述壳套与所述壳体的所述气相出口连通，在所述壳套的外周固定连接所述填料床；所述中心筒的内腔与所述填料床连通；所述壳体上的所述气相出口通过所述冷却器与所述旋风分离器连接，所述旋风分离器连接所述缓冲罐，所述壳体的底部通过管路与所述胺液再生装置连接，所述胺液再生装置通过管路连接所述缓冲罐。

2.如权利要求1所述的一种天然气脱酸处理系统，其特征在于：在所述壳体的顶部和底部对应设置气相入口和液相出口，所述气相出口供原料天然气进入，所述液相出口通过管路连接所述胺液再生装置。

3.如权利要求1或2所述的一种天然气脱酸处理系统，其特征在于：所述中心筒的外周均设多个均布器，在所述壳套上设有多个与所述均布器连通的通孔，使所述中心筒的内腔与所述填料床连通。

4.如权利要求2所述的一种天然气脱酸处理系统，其特征在于：所述中心筒伸出所述壳体的一端通过液力透平与所述电机连接，且所述液相出口通过管路连接所述液力透平的入口端，所述液力透平的出口端连接所述胺液再生装置。

5.如权利要求4所述的一种天然气脱酸处理系统，其特征在于：在所述液相出口与所述液相透平之间管路设置一支管路，所述支管路通过节流阀连接所述胺液再生装置。

6.如权利要求2所述的一种天然气脱酸处理系统，其特征在于：所述胺液再生装置包括闪蒸罐、再生塔、再沸器、换热器、第一冷却器、分离器和贫液泵；所述壳体的所述液相出口与所述闪蒸罐连通，所述闪蒸罐通过所述换热器连接所述再生塔的顶部侧壁入口，所述再生塔的底部出口连接所述再沸器的入口，所述再沸器的液相出口通过所述换热器连接所述缓冲罐；所述再沸器的气相出口连接所述再生塔的底部侧壁入口，所述再生塔的顶部出口通过所述第一冷却器与所述分离器的侧壁入口连接，所述分离器的顶部气相出口与外部连接，所述分离器的底部出口通过所述贫液泵连接所述再生塔的另一顶部侧壁入口。

7.如权利要求6所述的一种天然气脱酸处理系统，其特征在于：所述换热器和缓冲罐之间设置第二冷却器。

8.如权利要求1所述的一种天然气脱酸处理系统，其特征在于：所述中心筒与所述壳体之间采用机械密封连接。

9.一种基于权利要求3至8任一项所述天然气脱酸处理系统的处理方法，其特征在于，其包括以下步骤：

1)酸性原料天然气经气相入口进入脱酸反应器的壳体，并逐渐进入填料床，来自缓冲罐的低压混合胺液经循环泵增压后进入中心筒；填料床内的酸性原料天然气经壳套的通孔进入壳套内，中心筒内腔内的胺液经均布器进入壳套内，同时，电机驱动中心筒和填料床做圆周运动，使酸性原料天然气和混合胺液充分在壳套内充分均匀接触，脱酸后的混合胺液经壳体的液相出口进入胺液再生装置，经再生后的胺液进入缓冲罐进行循环利用。

2)脱酸后的天然气携带饱和混合胺液经壳体上的气相出口进入冷却器中，经冷却后进入旋风分离器进行气液分离，分离出的气相经旋风分离器的气相出口排出转移，分离出的残余胺液进入缓冲罐再循环利用。