CN111909745A - 一种干气内循环再生的分子筛脱水装置及脱水工艺 - Google Patents

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陈志国
陈斯
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Abstract

本发明公开了一种干气内循环再生的分子筛脱水装置，包括第一分子筛吸附脱水塔、第二分子筛吸附脱水塔、分子筛预吸附脱水塔、加热器、再生气冷却器和程控阀，所述第一分子筛吸附脱水塔和第二分子筛吸附脱水塔为并联连接，所述原料气管出口包括两个支路，分别为第一支路和第二支路，所述第一支路的原料气管出口排出的原料气沿气流输出的方向依次通过控制阀、第一程控阀、第一分子筛吸附脱水塔和第二程控阀。本发明优点是：提高了管道输送能力，减少了不必要的动力消耗；实现全干气再生，满足深冷处理的指标要求；通过程序控制改变再生气流程走向，实现原料湿气变干气，再用干气进行加热和冷吹再生，实现深度脱水指标要求。

Description

一种干气内循环再生的分子筛脱水装置及脱水工艺
技术领域
本发明涉及石油天然气化工技术领域，具体涉及一种干气内循环再生的分子筛脱水装置及脱水工艺。
背景技术
天然气从地下采出一般含饱和水分，往往携带液态水分。天然气中水分的存在往往会造成严重的后果：含有CO2和H2S的天然气在有水存在的情况下形成酸而腐蚀管路和设备；在一定条件下形成天然气水合物而堵塞阀门、管道和设备，需要深冷处理时也会结冰堵塞冷箱等设备；降低管道输送能力，造成不必要的动力消耗。因此，在成为合格商品的天然气或深冷处理之前，均需要对天然气进行脱水处理。
传统工艺分子筛变温吸附工艺，通常取产品干气作为再生气，再生脱水后经再生气压缩机增压返回原料气。为了降低装置故障率，消除再生气压缩机，改进的分子筛变温吸附工艺采用原料湿气作再生气，湿气再生缺点是无法达到较深的水露点指标。为了获得更深的水露点指标，可增加预干燥塔实现部分干气加热再生，但依然采用原料湿气进行冷却，没有实现全干气再生，无法满足深冷处理的指标要求，尤其是LNG生产对脱水指标的要求，往往要求水含量低于0.1ppm。因此，需要设计一种干气内循环再生的分子筛脱水装置，目的在于，解决现有技术中无法实现深度脱水指标要求的缺陷。
发明内容
本发明目的在于解决现有技术中无法实现深度脱水指标要求的问题。
本发明通过下述技术方案实现：
一种干气内循环再生的分子筛脱水装置，包括第一分子筛吸附脱水塔、第二分子筛吸附脱水塔、分子筛预吸附脱水塔、加热器、再生气冷却器和程控阀，所述第一分子筛吸附脱水塔和第二分子筛吸附脱水塔为并联连接，所述原料气管出口包括两个支路，分别为第一支路和第二支路，所述第一支路的原料气管出口排出的原料气沿气流输出的方向依次通过控制阀、第一程控阀、第一分子筛吸附脱水塔和第二程控阀，所述第二支路原料气管出口排出的原料气沿气流输出的方向依次设置有第十程控阀、分子筛预吸附脱水塔、第十七程控阀、再生气加热器、第八程控阀、第二分子筛吸附脱水塔、第七程控阀、第十三程控阀、再生气冷却器和再生气分离器。
现有技术是取产品干气作为再生气，再生脱水后经再生气压缩机增压返回原料气，为了获得更深的水露点指标，可增加预干燥塔实现部分干气加热再生，但依然采用原料湿气进行冷却，没有实现全干气再生，无法满足深冷处理的指标要求，尤其是LNG生产对脱水指标的要求，往往要求水含量低于0.1ppm。
本发明取消再生气压缩机，通过增设程序控制阀门，通过程序控制改变再生气流程走向，，实现原料湿气无论是进入主干燥塔还是预干燥塔，干燥塔均是常温操作，湿气脱水变成干气，采用此干气作再生气，对相应的处于再生状态的干燥塔进行加热和冷吹再生，实现完全干气再生，再生充分彻底，满足吸附深度脱水指标要求。
进一步的，再生气加热器的一端与第十七程控阀连接，另一端分为两个分支，第一分支与第八程控阀连接，第二分支与第四程控阀连接；
进一步的，再生气冷却器分为进口端与出口端，所述进口端分别与第十三程控阀和第十五程控阀连接，所述出口端与再生气分离器连接；
进一步的，第二支路原料气管出口的分支通过管道与第一分子筛吸附脱水塔连接，所述管道上设置第九程控阀和第三程控阀，通过管道与第二分子筛吸附脱水塔连接，所述管道上设置第九程控阀和第三程控阀；
进一步的，再生气分离器与第二分子筛吸附脱水塔通过管道连接，所述管道上设置第五程控阀，所述再生气分离器的气相循环回到控制阀后与第一支路原料气汇合；
进一步的，第二分子筛吸附脱水塔的出口端设置第六程控阀，所述第六程控阀与第八程控阀并联；
实现一种干气内循环再生的分子筛的脱水工艺，包括以下工作步骤：
S1：原料湿气通过第一分子筛吸附脱水塔脱水干燥排出，湿再生气通过分子筛预吸附脱水塔预干燥，获得常温干再生气，所述干再生气通过加热器加热后对第二分子筛吸附脱水塔进行脱水再生，然后再进行气体冷却，接着进行气液分离，气体返回原料气继续进行脱水干燥；
S2：原料湿气通过第一分子筛吸附脱水塔脱水干燥排出，湿再生气通过分子筛预吸附脱水塔获得常温干再生气，所述干再生气对第二分子筛吸附脱水塔冷却再生产生热气体，所述热气体先后进行再生气冷却和生气分离，分离后气体返回原料气继续进行脱水干燥；
S3：原料湿气通过第一分子筛吸附脱水塔脱水干燥排出，湿再生气通过第二分子筛吸附脱水塔获得常温干再生气，所述干再生气通过加热后对分子筛预吸附脱水塔进行再生，所述再生出的气体从分子筛预吸附脱水塔出来，产生含水再生气，所述含水再生气经过冷却和分离后返回与原料气继续进行脱水干燥；
S4：原料湿气通过第一分子筛吸附脱水塔脱水干燥排出，湿再生气通过第二分子筛吸附脱水塔获得常温干再生气，所述干再生气通过第二分子筛吸附脱水塔对分子筛预吸附脱水塔冷却再产生气体，所述气体再先后进行再生气冷却和生气分离，分离后的气体返回原料气继续进行脱水干燥。
进一步的，所述第一分子筛吸附脱水塔和第二分子筛吸附脱水塔切换，对第一分子筛吸附脱水塔进行加热冷却再生，第二分子筛吸附脱水塔进行脱水干燥，第一分子筛吸附脱水塔再生完成后，对分子筛预吸附脱水塔进行再生，具体步骤为：
S5：原料湿气通过控制阀、第五程控阀、第二分子筛吸附脱水塔内进行吸附，吸附后的原料湿气通过第六程控阀排出，获得脱水后的干燥产品气；湿再生气通过分子筛预吸附脱水塔预干燥，获得常温干再生气，所述干再生气通过加热对第一分子筛吸附脱水塔加热再生后产生含水再生气，所述含水再生气进行气体冷却，再进行气液分离，气体返回原料气继续进行脱水干燥；
S6：原料湿气通过控制阀、第五程控阀、第二分子筛吸附脱水塔内进行吸附，吸附后的原料湿气通过第六程控阀排出，获得脱水后的干燥产品气；湿再生气通过分子筛预吸附脱水塔获得常温干再生气，所述干再生气对第一分子筛吸附脱水塔冷却再生产生热气体，所述热气体先后进行再生气冷却和生气分离，分离后气体返回原料气继续进行脱水干燥；
S7：原料湿气通过第二分子筛吸附脱水塔脱水干燥排出，湿再生气通过第二分子筛吸附脱水塔获得常温干再生气，所述干再生气通过再生气加热后对分子筛预吸附脱水塔加热再生，所述再生出的气体从分子筛预吸附脱水塔出来，产生含水再生气，所述含水再生气经过冷却和分离后返回与原料气继续进行脱水干燥；
S8：原料湿气通过第二分子筛吸附脱水塔脱水干燥排出，湿再生气通过第一分子筛吸附脱水塔获得常温干再生气，所述干再生气通过第一分子筛吸附脱水塔对分子筛预吸附脱水塔冷却再产生气体，所述气体再先后进行再生气冷却和生气分离，分离后的气体返回原料气继续进行脱水干燥。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1.本发明一种干气内循环再生的分子筛脱水装置，不需要再生气循环压缩机的情况下，实现全干气再生，节省投资和动力消耗。
2.本发明一种干气内循环再生的分子筛脱水装置，通过程序控制改变程控阀的启闭从而控制再生气流程走向，实现原料湿气变干气，再用干气对第一分子筛吸附脱水塔、第二分子筛吸附脱水塔和分子筛预吸附脱水塔进行加热和冷吹再生，实现深度脱水指标要求。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为第一分子筛吸附脱水塔干燥、分子筛预吸附脱水塔干燥，第二分子筛吸附脱水塔加热再生的示意图。
图2为第一分子筛吸附脱水塔干燥、分子筛预吸附脱水塔干燥，第二分子筛吸附脱水冷却的示意图。
图3为第一分子筛吸附脱水塔干燥、第二分子筛吸附脱水塔干燥，分子筛预吸附脱水塔加热再生的示意图。
图4为第一分子筛吸附脱水塔干燥、第二分子筛吸附脱水塔干燥，分子筛预吸附脱水塔冷却的示意图。
1-第一分子筛吸附脱水塔、2-第二分子筛吸附脱水塔、3-分子筛预吸附脱水塔、4-再生气分离器、101-第一程控阀、102-第二程控阀、103-第三程控阀、104-第四程控阀、105-第五程控阀、106-第六程控阀、107-第七程控阀、108-第八程控阀、109-第九程控阀、110-第十程控阀、111-第十一程控阀、112-第十二程控阀、113-第十三程控阀、114-第十四程控阀、115-第十五程控阀、116-第十六程控阀、117-第十七程控阀、501-再生气加热器、502-再生气冷却、6-原料气管出口、7-控制阀。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1：
如图1、2、3和4所示，本发明为一种干气内循环再生的分子筛脱水装置，包括第一分子筛吸附脱水塔1、第二分子筛吸附脱水塔2、分子筛预吸附脱水塔3、加热器501、再生气冷却器502和程控阀，所述第一分子筛吸附脱水塔1和第二分子筛吸附脱水塔2为并联连接，所述原料气管出口6包括两个支路，分别为第一支路和第二支路，所述第一支路的原料气管出口6排出的原料气沿气流输出的方向依次通过控制阀7、第一程控阀101、第一分子筛吸附脱水塔1和第二程控阀102，所述第二支路原料气管出口6排出的原料气沿气流输出的方向依次设置有第十程控阀110、分子筛预吸附脱水塔3、第十七程控阀117、再生气加热器501、第八程控阀108、第二分子筛吸附脱水塔2、第七程控阀107、第十三程控阀113、再生气冷却器502和再生气分离器4。
实施例2：
如图1、2、3和4所示，本实施例基于实施例1，所述再生气加热器501的进口端与第十七程控阀117连接，出口端分为两个分支，第一分支与第八程控阀108连接，第二分支与第四程控阀104连接；所述再生气冷却器502分为进口端与出口端，所述进口端与第十三程控阀113连接，所述出口端与再生气分离器4连接；所述第二支路原料气管出口6的分支通过管道与第一分子筛吸附脱水塔1连接，所述管道上设置第九程控阀109和第三程控阀103；所述再生气分离器4与第二分子筛吸附脱水塔2通过管道连接，所述管道上设置第五程控阀105；所述第二分子筛吸附脱水塔2的出口端设置第六程控阀106，所述第六程控阀106与第八程控阀108并联。
实施例3：
如图1、2、3和4所示，本实施例基于实施例1和实施例2，所述的一种干气内循环再生的分子筛的脱水工艺，包括以下步骤：
S1：当第一分子筛吸附脱水塔1处于脱水工作状态时，原料气管出口6的原料气分为两个支路，一部分原料湿气通过控制阀7、第一程控阀101进入到第一分子筛吸附脱水塔1内进行吸附，吸附后的原料湿气通过第二程控阀排出，获得脱水后的干燥产品气；原料气的另一部分通过第十程控阀110、分子筛预吸附脱水塔3、第十七程控阀117，吸附过后获得常温干再生气；常温干再生气通过再生气加热器501加热后进入第八程控阀108、第二分子筛吸附脱水塔2、第七程控阀107，对常温干再生气加热再生；所述从第二分子筛吸附脱水塔2出来的含水再生气通过第十三程控阀113进入再生气冷却器502、再生气分离器4进行冷却分离后，分离出水与气体，排出水，气体返回原料气继续进行脱水干燥；
S2：当第一分子筛吸附脱水塔1处于脱水工作状态时，原料气管出口6的原料气分为两个支路，一部分原料湿气通过控制阀7、第一程控阀101进入到第一分子筛吸附脱水塔1内进行吸附，吸附后的原料湿气通过第二程控阀排出，获得脱水后的干燥产品气；原料气的另一部分通过第十程控阀110、分子筛预吸附脱水塔3、第十一程控阀111，吸附过后获得常温干再生气；常温干再生气通过第七程控阀107、第二分子筛吸附脱水塔2、第八程控阀108、第十六程控阀116和第十二程控阀112后，所述气体先后进入再生气冷却502和再生气分离器4，分离后气体返回原料气继续进行脱水干燥；
S3：当第一分子筛吸附脱水塔1处于脱水工作状态时，原料气管出口6的原料气分为两个支路，一部分原料湿气通过控制阀7、第一程控阀101进入到第一分子筛吸附脱水塔1内进行吸附，吸附后的原料湿气通过第二程控阀排出，获得脱水后的干燥产品气；原料气的另一部分通过第九程控阀109、第七程控阀107、第二分子筛吸附脱水塔2和第八程控阀108，吸附过后获得常温干再生气；所述常温干再生气通过第十七程控阀117、分子筛预吸附脱水塔3、第十四程控阀114，气体从分子筛预吸附脱水塔3出来后，含水再生气通过第十二程控阀112先后进入再生气冷却502、再生气分离器4进行冷却分离后气体返回原料气继续进行脱水干燥；
S4：当第一分子筛吸附脱水塔1处于脱水工作状态时，原料气管出口6的原料气分为两个支路，一部分原料湿气通过控制阀7、第一程控阀101进入到第一分子筛吸附脱水塔1内进行吸附，吸附后的原料湿气通过第二程控阀排出，获得脱水后的干燥产品气；原料气的另一部分通过第九程控阀109、第七程控阀107、第二分子筛吸附脱水塔2和第八程控阀108，吸附过后获得常温干再生气；干再生气通过第十六程控阀116、第十四程控阀114、第二分子筛吸附脱水塔2和第十五程控阀115后，再先后进入再生气冷却502、再生气分离器4进行冷却分离后气体返回原料气继续进行脱水干燥。
实施例4：
第一分子筛吸附脱水塔1和第二分子筛吸附脱水塔2切换，对第一分子筛吸附脱水塔1进行加热冷却再生，第二分子筛吸附脱水塔2进行脱水干燥，第一分子筛吸附脱水塔1再生完成后，对分子筛预吸附脱水塔3进行再生。
具体的控制实现方法如下：
S5：原料湿气通过控制阀7、第五程控阀105、第二分子筛吸附脱水塔2内进行吸附，吸附后的原料湿气通过第六程控阀106排出，获得脱水后的干燥产品气；湿再生气通过分子筛预吸附脱水塔3预干燥，获得常温干再生气，所述干再生气通过加热对第一分子筛吸附脱水塔1加热再生后产生含水再生气，所述含水再生气进行气体冷却，再进行气液分离，气体返回原料气继续进行脱水干燥；
S6：原料湿气通过控制阀7、第五程控阀105、第二分子筛吸附脱水塔2内进行吸附，吸附后的原料湿气通过第六程控阀106排出，获得脱水后的干燥产品气；湿再生气通过分子筛预吸附脱水塔3获得常温干再生气，所述干再生气对第一分子筛吸附脱水塔1冷却再生产生热气体，所述热气体先后进行再生气冷却和生气分离，分离后气体返回原料气继续进行脱水干燥；
S7：原料湿气通过第二分子筛吸附脱水塔2脱水干燥排出，湿再生气通过第一分子筛吸附脱水塔1获得常温干再生气，所述干再生气通过再生气加热后对分子筛预吸附脱水塔3加热再生，所述再生出的气体从分子筛预吸附脱水塔3出来，产生含水再生气，所述含水再生气经过冷却和分离后返回与原料气继续进行脱水干燥；
S8：原料湿气通过第二分子筛吸附脱水塔2脱水干燥排出，湿再生气通过第一分子筛吸附脱水塔1获得常温干再生气，所述干再生气通过第一分子筛吸附脱水塔1对分子筛预吸附脱水塔3冷却再产生气体，所述气体再先后进行再生气冷却和生气分离，分离后的气体返回原料气继续进行脱水干燥。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种干气内循环再生的分子筛脱水装置，其特征在于，包括第一分子筛吸附脱水塔(1)、第二分子筛吸附脱水塔(2)、分子筛预吸附脱水塔(3)、加热器(501)、再生气冷却器(502)和程控阀，所述第一分子筛吸附脱水塔(1)和第二分子筛吸附脱水塔(2)为并联连接，所述原料气管出口(6)包括两个支路，分别为第一支路和第二支路，所述第一支路的原料气管出口(6)排出的原料气沿气流输出的方向依次通过控制阀(7)、第一程控阀(101)、第一分子筛吸附脱水塔(1)和第二程控阀(102)，所述第二支路原料气管出口(6)排出的原料气沿气流输出的方向依次设置有第十程控阀(110)、分子筛预吸附脱水塔(3)、第十七程控阀(117)、再生气加热器(501)、第八程控阀(108)、第二分子筛吸附脱水塔(2)、第七程控阀(107)、第十三程控阀(113)、再生气冷却器(502)和再生气分离器(4)。
2.根据权利要求1所述的一种干气内循环再生的分子筛脱水装置，其特征在于，所述再生气加热器(501)的一端与第十七程控阀(117)连接，另一端分为两个分支，第一分支与第八程控阀(108)连接，第二分支与第四程控阀(104)连接。
3.根据权利要求1所述的一种干气内循环再生的分子筛脱水装置，其特征在于，所述再生气冷却器(502)分为进口端与出口端，所述进口端分别与第十三程控阀(113)和第十五程控阀(115)连接，所述出口端与再生气分离器(4)连接。
4.根据权利要求1所述的一种干气内循环再生的分子筛脱水装置，其特征在于，所述第二支路通过管道与第一分子筛吸附脱水塔(1)连接，所述管道上设置第九程控阀(109)和第三程控阀(103)通过管道与第二分子筛吸附脱水塔(2)连接，所述管道上设置第九程控阀(109)和第三程控阀(107)。
5.根据权利要求1所述的一种干气内循环再生的分子筛脱水装置，其特征在于，所述再生气分离器(4)与第二分子筛吸附脱水塔(2)通过管道连接，所述管道上设置第五程控阀(105)，所述再生气分离器(4)的气相循环回到控制阀(7)后与第一支路原料气汇合。
6.根据权利要求5所述的一种干气内循环再生的分子筛脱水装置，其特征在于，所述第二分子筛吸附脱水塔(2)的出口端设置第六程控阀(106)，所述第六程控阀(106)与第八程控阀(108)并联。
7.一种基于权利要求1-6任一项所述的一种干气内循环再生的分子筛的脱水工艺，其特征在于，包括以下工作步骤：
S1：原料湿气通过第一分子筛吸附脱水塔(1)脱水干燥排出，湿再生气通过分子筛预吸附脱水塔(3)预干燥，获得常温干再生气，所述干再生气通过加热器(501)加热后对第二分子筛吸附脱水塔(2)进行脱水再生，然后再进行气体冷却，接着进行气液分离，气体返回原料气继续进行脱水干燥；
S2：原料湿气通过第一分子筛吸附脱水塔(1)脱水干燥排出，湿再生气通过分子筛预吸附脱水塔(3)获得常温干再生气，所述干再生气对第二分子筛吸附脱水塔(2)冷却再生产生热气体，所述热气体先后进行再生气冷却和生气分离，分离后气体返回原料气继续进行脱水干燥；
S3：原料湿气通过第一分子筛吸附脱水塔(1)脱水干燥排出，湿再生气通过第二分子筛吸附脱水塔(2)获得常温干再生气，所述干再生气通过加热后对分子筛预吸附脱水塔(3)进行再生，所述再生出的气体从分子筛预吸附脱水塔(3)出来，产生含水再生气，所述含水再生气经过冷却和分离后返回与原料气继续进行脱水干燥；
S4：原料湿气通过第一分子筛吸附脱水塔(1)脱水干燥排出，湿再生气通过第二分子筛吸附脱水塔(2)获得常温干再生气，所述干再生气通过第二分子筛吸附脱水塔(2)对分子筛预吸附脱水塔(3)冷却再产生气体，所述气体再先后进行再生气冷却和生气分离，分离后的气体返回原料气继续进行脱水干燥。
8.根据权利要求7所述的一种干气内循环再生的分子筛的脱水工艺，其特征在于，包括以下步骤：第一分子筛吸附脱水塔(1)和第二分子筛吸附脱水塔(2)切换，对第一分子筛吸附脱水塔(1)进行加热冷却再生，第二分子筛吸附脱水塔(2)进行脱水干燥，第一分子筛吸附脱水塔(1)再生完成后，对分子筛预吸附脱水塔(3)进行再生。
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CN115382362A (zh) * 2022-09-19 2022-11-25 清华四川能源互联网研究院 氢气干燥系统
CN115957591A (zh) * 2021-10-12 2023-04-14 中国石油天然气股份有限公司 一种湿乙烷气采用分子筛塔脱水和再生的装置及方法

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