CN201543359U - 节能型混合气体的分子筛分离装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型是一种节能型混合气的分子筛分离装置。它包括至少两个或多个干燥/吸咐塔、空冷器、气水分离器、电加热器，特点是在本装置的进气管上设置了一个微滤器，该微滤器可使进入吸附塔气体中的液滴由＜10μm降到＜1μm，从而大大减轻了吸咐过程的负荷，降低了运行成本和能耗；另一特点是在本装置的热再生流程中加了一级气/气换热器8，使干燥塔出来的低位热和水冷凝热都得到了回收，减少了空冷器向空气中的热能排放，同时还节约了电加热器的电耗。本实用新型进一步的改进是提高微滤器的过滤性能和换热器的换热效率，使它们的性能和换热效率达到最佳，实际运行表明，本实用新型的热能利用率由50％提高到80％左右，取得了成效。

Description

节能型混合气体的分子筛分离装置

技术领域

本实用新型涉及一种混合气体的分子筛分离装置，特别是一种节能型混合气体的分子筛分离装置。它适用于天然气中脱除水、合成甲醇工艺中吹除气中的甲醇回收、化工工艺气体中氨的脱除及回收和化工工艺气体中硫化物的脱除及回收等。

背景技术

目前工业上使用的分子筛分离装置常用双塔流程。工作时，一塔吸咐，另一塔再生，当吸咐饱和后，本塔立即转为再生，而另一塔由再生立即转为吸咐，使分离过程连续进行。下面以天然气脱除水为例说明其工作过程和存在的问题。参见图4，其吸咐过程是：天然气原料通过吸咐塔200A时，气体中的水分被塔中的分子筛吸附，出塔的天然气即可满足液化天然气(简称LNG)和压缩天然气(简称CNG)对露点的要求；再生过程是：使用系统已脱水的天然气(即气水分离器400出来气体)经电加热器600升温到～220℃，从干燥塔200B的塔釜进入塔中，将塔中分子筛吸附的水份蒸发而带出，同时自身温度下降到～120℃，塔顶出塔的含水天然气经过空冷器300后，降温到～40℃，气体中的水份被冷凝成雾滴，再经过气水分离器400的气水分离，将冷凝水分离而排放，不凝的天然气经加压泵500加压，再经电加热器600的加热升温到～220℃后，又进入干燥塔200B，形成循环。这一再生过程使用的是一种热再生的方法，它可将吸满水的分子筛中的水分通过蒸发而解吸，使分子筛恢复吸附能力。上述工艺的优点是：处理后的天然气露点低(-100℃以下)，可实现全自动化操作，而缺点是：在加热、冷凝的再生过程中，能耗高，低处理气量时更明显，热能的利用率只有50％左右。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对已有技术中的不足，提供一种节能型混合气体分子筛分离装置，达到节能减排的目的。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：

它至少由两个或多个干燥/吸咐塔、空冷器、气水分离器、电加热器组成，所述各干燥/吸附塔的塔顶引出管均分为两路，一路通过一个阀门并入混合气进气管，另一路也通过一个阀门并入一个总引出管，所述的总引出管与空冷器的进气管相接，所述空冷器的出气管与气水分离器的进气管相接，所述气水分离器的出气管与电加热器的进气管相接，所述各干燥/吸附塔的塔釜引出管也均分为两路，一路通过一个阀门与混合气出气管相接，另一路也通过一个阀门与电加热器的出气管相接，其改进之处是：在所述的进气管上设有一个微滤器；在各干燥/吸附塔塔顶的总引出管与空冷器之间增设一个气/气换热器，该换热器用于各干燥/吸附塔塔顶总引出热气与气水分离器引出冷气的热交换。

本实用新型进一步改进的技术方案如下：

所述的气/气换热器为波纹管换热器。

所述微滤器中滤芯由不锈钢316L丝毡材料折叠制成。

通过上述技术方案可以看出，本实用新型将前置过滤器置换成了一个微滤器，该微滤器可使进入吸附塔气体中的液滴由＜10μm降到＜1μm，从而大大减轻了吸咐过程的负荷，降低了运行成本和能耗；同时，本实用新型在热再生流程中，又加了一级气/气换热器，使干燥塔出来的低位热和水冷凝热都得到了回收，减少了空冷器向空气中的热能排放，同时还节约了电加热器的能耗。仅经过上述两点改进，本实用新型就取得了显著的节能减排效果。本实用新型进一步的改进是提高微滤器的过滤性能和换热器的换热效率，使它们的性能和换热效率达到最佳，最终达到更好的节能减排效果。实际运行表明，本实用新型的热能利用率由50％左右提高到80％左右，取得了较为理想的成效。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是波纹管热换器的结构示意图。

图3是微滤器的结构示意图。

图4是现有分子筛分离装置的结构示意图。

具体实施方式

下面仍以天然气脱除水的双塔流程为例说明本装置的结构和工作原理。

参见图1，本装置包括两个干燥/吸咐塔2-A、2-B、空冷器3、气水分离器4、加压泵5、电加热器6，塔2-A和塔2-B的塔顶引出管分为两路，一路分别通过一个阀门1A和1B并入天然气进气管9，另一路分别通过一个阀门2A和2B并入一个总引出管10，该总引出管10与换热器8的热气进气管相接，换热器8的热气出气管与空冷器3的进气管相接，空冷器3的出气管与气水分离器4的进气管相接，气水分离器4的出气管通过加压泵5与换热器的8冷气进气管相接，换热器8的冷气出气管与电加热器6进气口相接；塔2-A和2-B的塔釜引出管也分为两路，一路分别通过一个阀门3A和3B与天然气的引出管11相接，另一路分别通过一个阀门4A和4B与电加热器6的出气管相接。

本装置的工作流程是：假设装置处在塔2-A吸附、塔2-B再生的状态，则开启塔顶阀门1A、2B，关闭塔顶阀门1B、2A；开启塔釜阀门3A、4B、关闭塔釜阀门4A、3B；在吸咐过程中，天然气进气通过微滤器1和阀门1A进入塔2-A，气体穿过塔中的分子筛，其中的水分被分子筛吸附，然后从塔釜出来，通过阀门3A和过滤器7出装置，完成吸咐过程；出塔的天然气可满足LNG和CNG对露点的要求。在再生过程中，从电加热器6出来的被加热到220℃干燥气体，经阀门4B进入塔2-B，加热干燥的天然气穿过塔中的分子筛后，将分子筛中水蒸发，从塔顶出来，该含水蒸气的气体为120℃左右，它通过阀门2B进入换热器8，与气水分离器出来的不凝冷气体换热，温度降为60℃左右后进入空冷器3，经过空气冷却后，气体降温到40℃左右，其中的水份被冷凝成雾滴，再经过气水分离器4的气水分离，其冷凝水被分离而排放，不凝气经加压泵5的加压进入换热器8，与2-B塔塔顶出来的120℃热气换热，温度升为100℃以上，再进入电加压器6，经过加热升温到220℃左右后，又通过阀门4B进入塔2-B，形成循环。在这个循环中，加热干燥的天然气将分子筛中水蒸发，蒸发的气体再经冷凝，使其中的水份形成雾滴，再将雾水分离出来，往复进行，使分子筛吸附的水得到解吸。当分子筛中的水被解吸到工艺要求的值时，通过阀门的切换，使塔2-B转为吸咐，塔2-A转为再生，如此循环，使脱水工艺流程连续进行。

如果天然气的处理量较大，可以参照双塔结构延伸为多塔结构。在上述的工艺流程中，吸咐时间长，再生时间短，故在多塔流程中，至少将一个塔设为再生，而其余均设为吸咐，并使再生过程在多塔之间依次轮换进行，同样可实现上述连续脱水的功能。

本实用新型的装置不限于上述天然气中脱除水的应用，还可以用于合成甲醇工艺中吹除气中的甲醇回收、化工工艺气体中氨的脱除及回收和化工工艺气体硫化物的脱除及回收等。用于上述工艺时，只需将工艺参数(如塔的压力等参数)进行相应变化，不需改变装置结构。

参见图2，所述的换热器采用波纹管换热器，它包括筒体801，在该筒体801的筒壁下部设有冷气进气管809，在该筒体的上部设有冷气出气管810，在该筒体801的顶部设置有上封头802，该上封头802上面设有热气体进口管808，该筒体801的下部设置有下封头805，下封头上设有热气体出口管807，该筒体801上端设有上管板804，其下端设有下管板803，上管板804和下管板803之间装有多根波纹管806，该波纹管内、外表面均呈波纹状，并采用薄壁金属材料制作。

工作时，热气体从进气口管808进入管程，同时冷气体从波纹管换热器的进气口管809进入壳程，冷热气体在本换热器内换热后，降温的热气体从热气出口管807排出，升温的冷气体从冷气出口管10排出。冷、热气体通过波纹管内外时产生充分的波纹流动，出现强烈的流体扰动，可大幅度提高换热管内部传热系数，热阻小，传热快，其传热效率是传统不锈钢换热器的2倍，同时，价格只是传统不锈钢换热器的50％左右，其性价比高。

参见图3，所述的微滤器包括筒体101，在该筒体的顶部设置有上封头102，该封头102的上方设有气体出口管106，在该筒体101的下部设置有下封头103，在下封头103的下部设有排泄口管107，该筒体101上端设有上管板104，在该上管板104上装有微滤元件105，该筒体101的侧面设有进气口管108。工作时，混合气从进气口管108进入管程，通过微滤元件105的过滤，净气从气体出口管106排出，过滤下来的雾滴从排泄口107排出。本微滤器的滤芯105由不锈钢316L丝毡材料折叠制成，其过滤面积是非折叠式的3～5倍，提高了过滤性能，可滤除直径＜1μm的液滴。

Claims (3)

1.一种节能型混合气体的分子筛分离装置，它至少由两个或多个干燥/吸咐塔(2-A、2-B)、空冷器(3)、气水分离器(4)、电加热器(6)组成，所述各干燥/吸附塔的塔顶引出管均分为两路，一路通过一个阀门(1A、1B)并入混合气进气管(9)，另一路也通过一个阀门(2A、2B)并入一个总引出管(10)，所述的总引出管(10)与空冷器(3)的进气管相接，所述空冷器的出气管与气水分离器(4)的进气管相接，所述气水分离器(4)的出气管与电加热器(6)的进气管相接，所述各干燥/吸附塔的塔釜引出管也均分为两路，一路通过一个阀门(3A、3B)与混合气出气管(11)相接，另一路也通过一个阀门(4A、4B)与电加热器(6)的出气管相接，其特征是：

A、在所述的进气管(9)上设有一个微滤器(1)；

B、在各干燥/吸附塔塔顶的总引出管(10)与空冷器(3)之间增设一个气/气换热器(8)，该换热器用于各干燥/吸附塔塔顶总引出热气与气水分离器(4)引出冷气的热交换。

2.根据权利要求1所述的节能型混合气体的分子筛分离装置，其特征是：所述的气/气换热器(8)为波纹管换热器。

3.根据权利要求1或2所述的节能型混合气体的分子筛分离装置装置，其特征是：所述微滤器(1)中滤芯(105)由不锈钢316L丝毡材料折叠制成。

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