CN110106000A - 一种天然气干燥设备及工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种天然气干燥设备及工艺，包括第一气液分离器、第二气液分离器、冷冻式干燥机、加热器、第一干燥装置、第二干燥装置、冷却器、气体调节阀FV、第一气路转换组件和第二气路转换组件，将待干燥气体分为两部分，一部分待干燥气体作为再生气对干燥装置进行再生，一部分直接接入干燥装置干燥脱水，第一干燥装置和第二干燥装置可以分别进行再生和干燥脱水，且用来对吸附剂再生的再生气，并没有作废气排走，而是全部回收，一并干燥后作成品气输出，故而没有再生气消耗，没有排气污染及噪声。

Description

一种天然气干燥设备及工艺
技术领域
本发明涉及天然气干燥领域，尤其涉及一种天然气干燥设备及工艺。
背景技术
天然气脱水的方法一般包括低温法、溶剂吸收法、固体吸附法、化学反应法和膜分离法等。其中常用的方法为固体吸附法，就是利用多孔固体颗粒选择性地吸附流体中极性强的物质依附在其内外表面上，从而使流体混合物得以分离的方法。具有一定吸附能力的固体材料称为吸附剂，被吸附的物质称为吸附质。目前吸附法常用的吸附剂有分子筛、硅胶和活性氧化铝。传统的天然气脱水设备中多采用双塔脱水装置，一塔脱水干燥的同时对另外一个干燥塔进行再生，其中再生包括加热再生及冷却再生，为了对干燥剂进行再生，需要一套独立的再生循环管道，结构复杂，操控不方便，干燥用的再生气不可回收利用，需要消耗大量干燥的气体，浪费资源。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种天然气干燥设备及工艺，用来对吸附剂再生的再生气，并没有作废气排走，而是全部回收，一并干燥后作成品气输出，故而没有再生气消耗，没有排气污染及噪声。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案为：
一种天然气干燥设备，包括第一气液分离器、第二气液分离器、冷冻式干燥机、加热器、第一干燥装置、第二干燥装置、冷却器、气体调节阀FV、第一气路转换组件和第二气路转换组件，所述第一气路转换组件分别连通第一干燥装置的上部和第二干燥装置的上部，所述第二气路转换组件分别连通第一干燥装置的下部和第二干燥装置的下部，所述第一气液分离器通过气体调节阀FV连接所述冷冻式干燥机，冷冻式干燥机分别连接有加热器和第一气路转换组件，所述加热器连接第二气路转换组件，第二气路转换组件还连接有除尘器和冷却器，第一气路转换组件还分别连接有冷却器、第二气液分离器和第一气液分离器，所述冷却器和第二气液分离器连接。
作为上述方案的进一步改进，所述第一气路转换组件包括阀门V1、阀门V2、阀门V3、阀门V4、阀门V5和阀门V6，所述第二气路转换组件包括阀门V7、阀门V8、阀门V9、阀门V10、阀门V11和阀门V12，阀门V1的一端连接第一干燥装置的上部，另一端分别连接有第二气液分离器、第一气液分离器及阀门V2，阀门V2的一端连接至第二干燥装置的上部，阀门V3的一端连接冷却器及阀门V9，另一端连接阀门V4、阀门V5和阀门V6，阀门V4连接有冷冻式干燥机和加热器，阀门V5的一端连接第一干燥装置的上部，另一端连接阀门V6，阀门V6连接有第二干燥装置的上部；
阀门V11的一端连接第一干燥装置的下部，另一端分别连接有除尘器及阀门V12，阀门12的一端连接至第二干燥装置的下部，阀门V9的一端连接冷却器及阀门V3，另一端连接阀门V7、阀门V8和阀门V10，阀门V10连接加热器，阀门V7的一端连接第一干燥装置的下部，另一端连接阀门V8，阀门V8连接有第二干燥装置的下部。
作为上述方案的进一步改进，所述冷却器为风冷式冷却器。
作为上述方案的进一步改进，所述第一干燥装置和第二干燥装置均包括干燥器筒体，干燥器筒体内部设有分子筛干燥剂，干燥器筒体的进出口均设有气流分配器。
一种天然气干燥工艺，基于如上所述的一种天然气干燥设备，包括以下步骤：
步骤1、开启设备，待干燥气体进入第一气液分离器，第一气液分离器分离出待干燥气体中的液体并从将其底部排出，一部分待干燥气体作为再生气，另一部分待干燥气体通过第一气路转换组件进入第一干燥装置吸附干燥，再生气经过冷冻式干燥机先预脱水处理，再经过加热器提高温度，再依次经过第二气路转换组件进入第二干燥装置对干燥剂进行从下往上的加热再生，加热再生后的气体依次经第一气路转换组件进入冷却器，经冷却器冷却后进入第二气液分离器，经第二气液分离器分离液体后，与另一部分待干燥气体汇合并通过第一气路转换组件进入第一干燥装置吸附干燥，干燥后经第二气路转换组件排出；
步骤2、第二干燥装置加热再生结束后，关闭加热器，再生气经过冷冻式干燥机预脱水处理后，经过第一气路转换组件进入第二干燥装置对加热再生后的干燥剂进行从上往下的冷却再生，冷却再生后的气体经第二气路转换组件进入冷却器，经冷却器冷却后进入第二气液分离器，经第二气液分离器分离液体后，与另一部分待干燥气体汇合并通过第一气路转换组件进入第一干燥装置吸附干燥，干燥后经第二气路转换组件排出；
步骤3、第二干燥装置冷却再生结束后，改变阀门开关，切换第一干燥装置和第二干燥装置的工作状态，使第二干燥装置的干燥剂吸附干燥，同时第一干燥装置进行再生。
作为上述方案的进一步改进，再生气占总的待干燥气体的比例为50％-60％。
作为上述方案的进一步改进，第一干燥装置和/或第二干燥装置内气体的流速≤0.29m/s。
作为上述方案的进一步改进，步骤1中加热再生最佳持续时间为3-5小时，步骤2中冷却再生最佳持续时间为1-3小时。
本发明的有益效果有：本发明的一种天然气干燥设备及工艺，包括第一气液分离器、第二气液分离器、冷冻式干燥机、加热器、第一干燥装置、第二干燥装置、冷却器、气体调节阀FV、第一气路转换组件和第二气路转换组件，将一部分待干燥气体作为再生气，用来对吸附剂再生的再生气，并没有作废气排走，而是全部回收，一并干燥后作成品气输出，故而没有再生气消耗，没有排气污染及噪声。
附图说明
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步说明，其中：
图1是本发明较优实施例中的气体干燥设备的结构示意图。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
一种天然气干燥设备，包括第一气液分离器1、第二气液分离器4、冷冻式干燥机2、加热器7、第一干燥装置5、第二干燥装置6、冷却器3、气体调节阀FV、阀门V1至阀门V12，其中，第一干燥装置5和第二干燥装置6为结构功能一致的干燥设备，所述第一气液分离器1通过气体调节阀FV连接所述冷冻式干燥机2，冷冻式干燥机2连接加热器7，所述加热器7连接有阀门V10的一端，阀门V10的另一端连接有阀门V7、阀门V8及阀门V9的一端，阀门V7、阀门V8的另一端分别连接有第一干燥装置5的第一端和第二干燥装置6的第一端，第一干燥装置5的第二端分别连接阀门V1和阀门V5，第二干燥装置6的第二端分别连接阀门V2和阀门V6，阀门V1和阀门V2连接，阀门V5和阀门V6连接，阀门V5还和阀门V3和阀门V4的中间连接，阀门V1和阀门V2中间分别连接有第一气液分离器1和第二气液分离器4，第二气液分离器4依次连接有阀门V3、阀门V4和冷冻式干燥机2，第一干燥装置5的第二端和第二干燥装置6的第二端分别通过阀门V11和阀门V12连接气体出口。
本设备中的阀门均为受PLC控制的自动开关阀门，所述冷却器3为风冷式冷却器。常规干燥器中一般配套水冷式冷却器3，会使用大量冷水，空气则取之不尽，在缺水的地方尤其特出优势。风机实现变频控制，更加节能，也减少风机启停次数，延长设备寿命。温度变送器用于显示气体温度。所述第一干燥装置5和第二干燥装置6的内部均设有流量检测器，可用于检测干燥装置内部气体的流量，确保干燥装置内的气体流速保持在一定范围内，充分接触干燥剂吸附干燥。所述阀门V11和阀门V12通过除尘器8连接气体出口，成品气体经除尘后再排出。所述第一干燥装置5和第二干燥装置6均包括干燥器筒体，干燥器筒体内部设有用于脱水的1/8°AW-500分子筛干燥剂，干燥器筒体的进出口均设有气流分配器，气流分配器可以均匀分布入口原料气，防止气排出现沟流现象和损坏分子筛。
一种天然气干燥工艺，基于如上所述的一种天然气干燥设备，包括以下步骤：
步骤1、打开阀门V10、阀门V8、阀门V6、阀门V3、阀门V11及气体调节阀FV，关闭其余阀门，待干燥气体进入第一气液分离器1，第一气液分离器1分离出待干燥气体中的液体并从将其底部排出，一部分待干燥气体作为再生气，气体流向如图中V1所示，另一部分待干燥气体通过第一气路转换组件9进入第一干燥装置5吸附干燥，气体流向如图中V2所示，再生气经过冷冻式干燥机2先预脱水处理，再经过加热器7提高温度，再依次经过阀门V10、阀门V8进入第二干燥装置6对干燥剂进行从下往上的加热再生，加热再生后的气体依次经阀门V6、阀门V3进入冷却器3，经冷却器3冷却后进入第二气液分离器4，经第二气液分离器4分离液体后，与另一部分待干燥气体汇合并通过阀门进入第一干燥装置5吸附干燥，干燥后经阀门V11排出；
步骤2、第二干燥装置6加热再生结束后，关闭加热器7，关闭阀门V10、阀门V7、阀门V3，开启阀门V1、阀门V4、阀门V8、阀门V9，再生气经过冷冻式干燥机2预脱水处理后，进过阀门V4、阀门V6进入第二干燥装置6对加热再生后的干燥剂进行从上往下的冷却再生，冷却再生后的气体经阀门V8、阀门V9进入冷却器3，经冷却器3冷却后进入第二气液分离器4，经第二气液分离器4分离液体后，与另一部分待干燥气体汇合并通过阀门进入第一干燥装置5吸附干燥，干燥后经阀门V11排出；
步骤3、第二干燥装置6冷却再生结束后，改变阀门开关，切换第一干燥装置5和第二干燥装置6的工作状态，使第二干燥装置6的干燥剂吸附干燥，同时第一干燥装置5进行再生。
步骤1中，第二干燥装置6持续加热再生，持续时间为4小时，第一干燥装置5用于干燥气体，步骤2中，第二干燥装置6持续冷却再生，持续时间为2个小时，第一干燥装置5继续用于干燥气体，使第二干燥装置6里的干燥剂再生完毕。之后通过调整阀门开关，切换第一干燥装置5和第二干燥装置6的工作状态，使第二干燥装置6的干燥剂吸附干燥，同时第一干燥装置5进行再生，如此循环使设备持续工作。为了使气体与干燥剂充分反应，调节第一干燥装置5和第二干燥装置6内气体的流速，使其不大于0.29m/s。在上述步骤中，通过调节气体调节阀FV的开度，使所述再生气占总的待干燥气体的比例为54％，能使第一干燥装置5内的干燥剂干燥效果变差之前就再生完毕，提高整个装置脱水效果。加热再生和冷却再生时气体流向相反，加热再生时从下往上，冷却再生时从上往下，一方面可以脱出干燥剂上部床层被吸附的物质，使其不流过整个床层，另一方面确保与待干燥气体最后接触的下部床层充分再生，始终让干燥装置底层的分子筛保持很低的水含量，从而使排出的成品气体具有很低的水露点。
将待干燥气体分为两部分，一部分待干燥气体作为再生气对干燥装置进行再生，一部分直接接入干燥装置干燥脱水，第一干燥装置5和第二干燥装置6可以分别进行再生和干燥脱水，且用来对吸附剂再生的再生气，并没有作废气排走，而是全部回收，一并干燥后作成品气输出，故而没有再生气消耗，没有排气污染及噪声。
以上所述，只是本发明的较佳实施方式而已，但本发明并不限于上述实施例，只要其以任何相同或相似手段达到本发明的技术效果，都应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种天然气干燥设备，其特征在于：包括第一气液分离器(1)、第二气液分离器(4)、冷冻式干燥机(2)、加热器(7)、除尘器(8)、第一干燥装置(5)、第二干燥装置(6)、冷却器(3)、气体调节阀FV、第一气路转换组件(9)和第二气路转换组件(10)，所述第一气路转换组件(9)分别连通第一干燥装置(5)的上部和第二干燥装置(6)的上部，所述第二气路转换组件(10)分别连通第一干燥装置(5)的下部和第二干燥装置(6)的下部，所述第一气液分离器(1)通过气体调节阀FV连接所述冷冻式干燥机(2)，冷冻式干燥机(2)分别连接有加热器(7)和第一气路转换组件(9)，所述加热器(7)连接第二气路转换组件(10)，第二气路转换组件(10)还连接有除尘器(8)和冷却器(3)，第一气路转换组件(9)还分别连接有冷却器(3)、第二气液分离器(4)和第一气液分离器(1)，所述冷却器(3)和第二气液分离器(4)连接。
2.如权利要求1所述的一种天然气干燥设备，其特征在于：所述第一气路转换组件(9)包括阀门V1、阀门V2、阀门V3、阀门V4、阀门V5和阀门V6，所述第二气路转换组件(10)包括阀门V7、阀门V8、阀门V9、阀门V10、阀门V11和阀门V12，阀门V1的一端连接第一干燥装置(5)的上部，另一端分别连接有第二气液分离器(4)、第一气液分离器(1)及阀门V2，阀门V2的一端连接至第二干燥装置(6)的上部，阀门V3的一端连接冷却器(3)及阀门V9，另一端连接阀门V4、阀门V5和阀门V6，阀门V4连接有冷冻式干燥机(2)和加热器(7)，阀门V5的一端连接第一干燥装置(5)的上部，另一端连接阀门V6，阀门V6连接有第二干燥装置(6)的上部；
阀门V11的一端连接第一干燥装置(5)的下部，另一端分别连接有除尘器(8)及阀门V12，阀门12的一端连接至第二干燥装置(6)的下部，阀门V9的一端连接冷却器(3)及阀门V3，另一端连接阀门V7、阀门V8和阀门V10，阀门V10连接加热器(7)，阀门V7的一端连接第一干燥装置(5)的下部，另一端连接阀门V8，阀门V8连接有第二干燥装置(6)的下部。
3.如权利要求1所述的一种天然气干燥设备，其特征在于：所述冷却器(3)为风冷式冷却器。
4.如权利要求1所述的一种天然气干燥设备，其特征在于：所述第一干燥装置(5)和第二干燥装置(6)均包括干燥器筒体，干燥器筒体内部设有分子筛干燥剂，干燥器筒体的进出口均设有气流分配器。
5.一种天然气干燥工艺，基于如权利要求1所述的一种天然气干燥设备，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、开启设备，待干燥气体进入第一气液分离器(1)，第一气液分离器(1)分离出待干燥气体中的液体并从将其排出，一部分待干燥气体作为再生气，另一部分待干燥气体通过第一气路转换组件(9)进入第一干燥装置(5)吸附干燥，再生气经过冷冻式干燥机(2)先预脱水处理，再经过加热器(7)提高温度，再依次经过第二气路转换组件(10)进入第二干燥装置(6)对干燥剂进行从下往上的加热再生，加热再生后的气体依次经第一气路转换组件(9)进入冷却器(3)，经冷却器(3)冷却后进入第二气液分离器(4)，经第二气液分离器(4)分离液体后，与另一部分待干燥气体汇合并通过第一气路转换组件(9)进入第一干燥装置(5)吸附干燥，干燥后经第二气路转换组件(10)排出；
步骤2、第二干燥装置(6)加热再生结束后，关闭加热器(7)，再生气经过冷冻式干燥机(2)预脱水处理后，经过第一气路转换组件(9)进入第二干燥装置(6)对加热再生后的干燥剂进行从上往下的冷却再生，冷却再生后的气体经第二气路转换组件(10)进入冷却器(3)，经冷却器(3)冷却后进入第二气液分离器(4)，经第二气液分离器(4)分离液体后，与另一部分待干燥气体汇合并通过第一气路转换组件(9)进入第一干燥装置(5)吸附干燥，干燥后经第二气路转换组件(10)排出；
步骤3、第二干燥装置(6)冷却再生结束后，切换第一干燥装置(5)和第二干燥装置(6)的工作状态。
6.如权利要求5所述的一种天然气干燥工艺，其特征在于：再生气占总的待干燥气体的比例为50％-60％。
7.如权利要求5所述的一种天然气干燥工艺，其特征在于：第一干燥装置(5)和/或第二干燥装置(6)内气体的流速≤0.29m/s。
8.如权利要求5所述的一种天然气干燥工艺，其特征在于：步骤1中加热再生最佳持续时间为3-5小时，步骤2中冷却再生最佳持续时间为1-3小时。
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