CN204251577U - 一种天然气脱水三甘醇溶液复活装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及气田天然气净化领域，具体涉及一种天然气脱水三甘醇溶液复活装置，包括依次连接的预热单元、机械过滤单元、吸附脱色单元、阴离子脱除单元和金属阳离子脱除单元，预热单元为溶液预热器，机械过滤单元为机械过滤器及其管线，吸附脱色单元为吸附脱色器及其管线，阴离子脱除单元为阴离子树脂交换器及其管线，金属阳离子脱除单元为阳离子树脂交换器及其管线。利用溶液预热+机械过滤+吸附+阴离子树脂交换+阳离子树脂交换相结合的工艺进行三甘醇复活的技术，解决了三甘醇溶液中的污染物的存在而影响生产的问题，提高了三甘醇的洁净度，保证装置稳定运行，操作方便，采用的阴、阳离子树脂可再生循环使用，降低了成本。

Description

一种天然气脱水三甘醇溶液复活装置

技术领域

本实用新型涉及气田天然气净化领域，特别涉及天然气脱水三甘醇溶液中含有固体杂质、凝析油、无机盐类、乙二醇和高聚物等污染物的三甘醇复活，具体涉及一种天然气脱水三甘醇溶液复活装置，利用溶液预热+机械过滤+吸附+阴离子树脂交换+阳离子树脂交换相结合的工艺进行三甘醇复活的技术。

背景技术

井口流出的天然气几乎都为气相水所饱和，甚至会携带一定量的液态水。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；降低管道输送能力，造成不必要的动力消耗。水分在天然气的存在是非常不利的事，因此，需要脱水的要求更为严格。

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，天然气脱水最常用的溶剂吸收法是三甘醇脱水。

湿净化天然气（或合成气或饱和气）进入脱水装置后，进行脱水，脱水后进入脱水吸收塔的底部，与塔顶进入的三甘醇贫液在脱水吸收塔的逆流接触，这样天然气中的部分饱和水就被三甘醇吸收而脱除。脱水后的天然气从吸收塔的顶部出来，经贫液干气换热器换热调压后出装置。三甘醇则从吸收塔底部出来，进调压设备调压以后进入三甘醇贫富液换热器中换热，经过换热后进入三甘醇再生塔，在再生系统中，三甘醇被提浓，再生后的三甘醇贫液经三甘醇贫富液换热降温进入循环泵中调压，之前由于消耗了部分三甘醇，这里我们又对三甘醇进行了补给，调压后的三甘醇进入干气贫液换热器重新进入脱水吸收塔的顶部。这样这个流程就完成了三甘醇的吸收，再生和循环的过程。其中三甘醇再生塔顶排出的气体水蒸气和少量烃类气体。

随着三甘醇长期循环使用，原料天然气中未被彻底去除的固体杂质、凝析油和矿化度地层水混入三甘醇溶液系统；同时三甘醇溶液在储存与使用过程中，发生热降解、脱水缩合反应、氧化降解，生成乙二醇、高聚物、有机酸。上述污染物在溶液中不断累积增加，导致溶液吸收能力下降、发泡频繁、溶液损耗增高、装置设备和管线腐蚀加剧，严重影响脱水系统的平稳运行。

目前，针对三甘醇溶液复活方法主要有：

（1）减压蒸馏法；

（2）化学沉淀法；

（3）膜分离法；

（4）阴阳离子树脂交换法。

专利CN 203447796 U，提供了一种减压蒸馏塔，该减压蒸馏塔包括筒体，顶部设置有物料入口，底部设置有残渣出口，且侧壁上部设置有闪蒸油出口 ；蒸馏加热部，套设在筒体上，对筒体进行加热 ；进料部，通过物料入口穿入筒体内，进料部包括第一进料管和第二进料管，第二进料管设置在筒体的物料入口处，第一进料管位于筒体内，并与第二进料管固定连接，第一进料管包括靠近物料入口的第一端和远离物料入口的第二端，第一进料管的第一端的内径小于第一进料管的第二端的内径。物料经过进料部，在第一进料管内形成均匀的油膜，并蒸馏。该减压蒸馏塔在保证蒸馏效果的前提下，省略了旋转部件，避免了粘度较大的物料粘附在旋转部件上造成其无法旋转而影响工作。

但是对于上述方法应用在三甘醇溶液复活时，受三甘醇中污染物组成和含量的影响，复活的三甘醇质量不稳定，同时废气难闻，复活能耗大。

专利CN102329054A，公开了一种基于化学沉淀法的含汞废水处理方法。包括 ：汞处理沉淀剂制备、汞处理絮凝剂制备、初次化学沉淀处理和深度化学沉淀。其中的深度化学沉淀是化学沉淀法中凝聚沉淀法与硫化沉淀法的综合应用。该方法能够处理的废水汞含量范围为0.01mg/L～30mg/L，最终出水含汞量可降低至 0.005mg/L 以下，与目前企业最常用的化学沉淀 - 活性炭吸附法相比，操作更简便，生产成本更低，对废水水质的适应性更强。特别适用于氯碱、聚氯乙烯行业对含汞废水处理的需求，具有良好的应用前景。

但是，这种化学沉淀法用于三甘醇溶液复活时，因污染的三甘醇粘度大，絮凝剂絮凝效率和絮凝速度较低，三甘醇复活效率低，且复活速度慢。

专利103153875A，公开了一种通过过滤或者薄膜分离法进行水处理的设备，包括设计成薄膜或者过滤器面的、用于机械地分离的装置，用于机械地分离的装置设计成阳极并且一个阴极与其间隔地布置。所述薄膜设计成阳极，所述阳极与间隔地布置的所述阴极在施加直流电压或者交流电压时形成电场。

阳极设置在渗透侧上。在此，优选地形成在阳极上的氧化剂，例如次氯酸盐离子、臭氧或者羟基直接形成待氧化的介质并且一方面为机械的分离另一方面为电解氧化的两个工艺步骤以优选的方式组合。由此可以建造紧凑的能量高效的和成本低廉的水处理设备。

将这种膜分离法应用于三甘醇溶液复活时，无法有效分离无机盐分，且膜易堵塞，更换组件费用较大。

专利102154551A，公开了一种离子交换法处理含钼蓝溶液的方法，其在槽式搅拌反应器中用大孔阴离子交换树脂与含钼蓝溶液接触而吸附钼蓝，吸附后的树脂，加入解吸剂进行解吸。该方法操作简单，成本低廉，反应后的树脂可以重新利用。

对于这种阴阳离子树脂交换法，现在并不能实现三甘醇溶液复活的工业化应用。

综上所述，现有的三甘醇溶液复活的方法，总存在着很多不同的缺点和不足，因此急需一种能解决三甘醇溶液中的污染物的存在而影响生产的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是涉及一种装置对三甘醇溶液进行复活，并且在复活过程中不会因为污染物的存在而影响生产。

为此，本实用新型提供了一种天然气脱水三甘醇溶液复活装置，包括依次连接的预热单元、机械过滤单元、吸附脱色单元、阴离子脱除单元和金属阳离子脱除单元；

所述预热单元为溶液预热器，所述机械过滤单元为机械过滤器及其管线，所述吸附脱色单元为吸附脱色器及其管线，所述阴离子脱除单元为阴离子树脂交换器及其管线，所述金属阳离子脱除单元为阳离子树脂交换器及其管线。

该天然气脱水三甘醇溶液复活装置还包括隔离主管线，该隔离主管线依次分别与机械过滤器进口处、吸附脱色器进口处、阴离子树脂交换器进口处、阳离子树脂交换器进口处连通。

该天然气脱水三甘醇溶液复活装置还包括除盐水反洗管线，该除盐水反洗管线分别连通机械过滤器、吸附脱色器、阴离子树脂交换器、阳离子树脂交换器的底部。

上述除盐水反洗管线分别与机械过滤器、吸附脱色器、阴离子树脂交换器、阳离子树脂交换器的进口连通。

上述的机械过滤器、吸附脱色器、阴离子树脂交换器、阳离子树脂交换器均设置有反洗废液出口。

上述的除盐水反洗管线上设置有除盐水泵。

所述阴离子树脂交换器的底部连接有阴离子树脂再生用溶液配制罐，所述阳离子树脂交换器的底部连接有阳离子树脂再生用溶液配制罐。

上述的阴离子树脂再生用溶液配制罐出口处和阳离子树脂再生用溶液配制罐出口处均设置有再生溶液泵。

上述的阴离子树脂再生用溶液配制罐和阳离子树脂再生用溶液配制罐均分别连通除盐水反洗管线。

本实用新型的有益效果：

（1）本实用新型采用了溶液预热+机械过滤+吸附+阴离子树脂交换+阳离子树脂交换相结合的工艺对三甘醇进行复活，可降低三甘醇溶液中固体杂质、无机盐类、烃类等有机物的含量，提高了三甘醇的洁净度，保证装置稳定运行。

（2）本实用新型可在装置运行时对三甘醇溶液进行在线过滤，也可在装置停运时对三甘醇溶液进行整体过滤，操作方便。

（3）本实用新型中多种工艺相结合，溶液预热后粘度降低，有利于提高后续的机械过滤效果。

（4）本实用新型中采用的阴、阳离子树脂可再生循环使用，降低了成本。

以下将结合附图对本实用新型做进一步详细说明。

附图说明

图1是本实用新型整体系统示意图。

附图标记说明：1、溶液预热器；2、机械过滤器；3、吸附脱色器；4、阴离子树脂交换器；5、阳离子树脂交换器；6、隔离主管线；7、除盐水反洗管线；8、除盐水泵；9、阴离子树脂再生用溶液配制罐；10、阳离子树脂再生用溶液配制罐；11、再生溶液泵。

具体实施方式

对于三甘醇溶液复活的现有的方法中，减压蒸馏法受三甘醇中污染物组成和含量的影响，复活的三甘醇质量不稳定，同时废气难闻，复活能耗大；化学沉淀法因污染的三甘醇粘度大，絮凝剂絮凝效率和絮凝速度较低，三甘醇复活效率低，且复活速度慢；膜分离法无法有效分离无机盐分，且膜易堵塞，更换组件费用较大；阴阳离子树脂交换法未实现工业化应用。

实施例1：

本实施例中，针对上述缺点，提出一种天然气脱水三甘醇溶液复活装置，包如图1所示，括依次连接的预热单元、机械过滤单元、吸附脱色单元、阴离子脱除单元和金属阳离子脱除单元；

预热单元为溶液预热器1，即为简单的溶液加热过程，如常用的聚乙烯装置溶液预热器；

所述机械过滤单元为机械过滤器2及其管线，机械过滤器也称为压力式过滤器，是纯水制备前期预处理、水净化系统的重要组成部分。材质有钢制衬胶或不锈钢，根据过滤介质的不同分为天然石英砂过滤器、多介质过滤器、活性炭过滤器、锰砂过滤器等，根据进水方式可分为单流式过滤器、双流式过滤器，根据实际情况可联合使用也可以单独使用。

所述吸附脱色单元为吸附脱色器3及其管线，吸附脱色器3属于成熟设备，吸附脱色器3中油和吸附剂的混和接触接近理想状态，处理量可通过简便的方法获得调整；设备结构简单、占空间小；布置灵活、很容易与现有精炼设备衔接，是一种较先进的脱色设备，主要针对比如脱色白土、活性白土，吸附白土，柴油过滤砂、柴油过滤沙、柴油脱色砂、柴油脱色沙等脱色助剂。

所述阴离子脱除单元为阴离子树脂交换器4及其管线，阴离子树脂交换器又叫阴床，作用是用阴树脂中的氢氧根交换掉水中的其他阴离子。离子交换器分为：钠离子交换器、阴阳床、混合床等种类。离子交换柱(器)外壳一般采用硬聚氯乙烯(PVC)、硬聚氯乙烯复合玻璃钢(PVC-FRP)、有机玻璃(PMMA)、有机玻璃复合透明玻璃钢(PMMA-FRP)、钢衬胶(JR)、不锈钢衬胶等材质。主要用于锅炉、热电站、化工、轻工、纺织、医药、生物、电子、原子能及纯水处理的前道处理，工业生产所需进行硬水软化、去离子水制备的场合，还可用于食品药物的脱色提纯，贵重金属、化工原料的回收，电镀废水的处理等。

阴离子树脂交换器再生四个基本过程

1.小反洗：目的是清洗压脂层中的悬浮杂物，当阴，阳离子交换器设置在反渗透后面时，因进水很干净，所以不用每次都进行，可运行十次后进行一次小反洗。

2.放水，反洗水从中排入交换器，从交换器上部排出，反洗至出水澄清，一般需要10-15分钟，打开阀门，将管中水放出，直至管中无水为止。

3.再生 ：阴离子交换器进氢氧化钠，以大约空塔流速的5m/h的速度将再生液自下而上流过树脂层。

4. 正洗 ：关闭排管，开进水阀，等排气阀出水后，打开正洗阀，关闭排气阀，对树脂进行正洗。流速与动行相同。直至出水水质符合要求，开出水阀，关下排阀，投入运行。

所述金属阳离子脱除单元为阳离子树脂交换器5及其管线，阳离子树脂交换器又称阳床，根据其树脂再生所用药剂可分为氢型和钠型；钠型阳离子交换器被称为软化器或钠离子交换器。离子交换器分为：钠离子交换器、阴阳床、混合床等种类。离子交换柱(器)外壳一般采用硬聚氯乙烯(PVC)、硬聚氯乙烯复合玻璃钢(PVC-FRP)、有机玻璃(PMMA)、有机玻璃复合透明玻璃钢(PMMA-FRP)、钢衬胶(JR)、不锈钢衬胶等材质。主要用于锅炉、热电站、化工、轻工、纺织、医药、生物、电子、原子能及纯水处理的前道处理，工业生产所需进行硬水软化、去离子水制备的场合，还可用于食品药物的脱色提纯，贵重金属、化工原料的回收，电镀废水的处理等。

混床是将阴阳离子交换树脂按一定混合比例装填在同一个离子交换器内，由于混合离子交换后进入水中的H离子与OH离子立即生成电离度很低的水分子，可以使交换反应进行得十分彻底。混床一般设置于一级复床之后，对水质的进一步纯化处理。当水质要求不高时，也可以单独使用。

钠离子交换器即软化器是用于去除水中钙离子、镁离子，制取软化水的离子交换器。组成水中硬度的钙、镁离子与软化器中的离子交换树脂进行交换，水中的钙、镁离子被钠离子交换，使水中不易形成碳酸盐垢及硫酸盐垢，从而获得软化水。

在复活三甘醇溶液时候，只需将三甘醇溶液依次通过机械过滤器2、吸附脱色器3、阴离子树脂交换器4、阳离子树脂交换器5，即可方便地实现三甘醇溶液的复活。

实施例2：

作为优选，本实施例中天然气脱水三甘醇溶液复活装置还包括隔离主管线6，该隔离主管线6依次分别与机械过滤器2进口处、吸附脱色器3进口处、阴离子树脂交换器4进口处、阳离子树脂交换器5进口处连通。

这种设计，在每个分叉管线中均设置有阀门，通过不同阀门的关闭，可以实现待复活的三甘醇溶液的流向，则可以将机械过滤器2、吸附脱色器3、阴离子树脂交换器4、阳离子树脂交换器5中的一个或者多个隔离出系统，这样的设计，可以针对不同成分的三甘醇溶液进行不同层次的复活流程，更加节约和简便。

该天然气脱水三甘醇溶液复活装置还包括除盐水反洗管线7，该除盐水反洗管线7分别连通机械过滤器2、吸附脱色器3、阴离子树脂交换器4、阳离子树脂交换器5的底部。这样，除盐水可分别进入机械过滤器2、吸附脱色器3、阴离子树脂交换器4、阳离子树脂交换器5进行反洗作业，方便下一个周期的循环复活。

实施例3：

在实施例2的基础上，本实施例将除盐水反洗管线7分别与机械过滤器2、吸附脱色器3、阴离子树脂交换器4、阳离子树脂交换器5的进口连通。由于是反洗作业，所以在底部通入液体的时候，可能会在内部造成一定的压力不均衡，进而导致反洗不彻底，此时通过这样的设置，可以再次反相通入除盐水，两个方向通入的除盐水，能更大限度的对装置内部进行压力均衡，反洗更加彻底。

在机械过滤器2、吸附脱色器3、阴离子树脂交换器4、阳离子树脂交换器5均设置有反洗废液出口，反洗后的反洗废液可以通过反洗废液出口将废液排到废液通道中。

实施例4：

作为实施例3的优选，在除盐水反洗管线7上设置有除盐水泵8，除盐水泵8的作用是为了在反洗时提供压力，利用除盐水泵8将除盐水泵入机械过滤器2、吸附脱色器3、阴离子树脂交换器4、阳离子树脂交换器5中进行反洗。

阴离子树脂交换器4的底部连接有阴离子树脂再生用溶液配制罐9，所述阳离子树脂交换器5的底部连接有阳离子树脂再生用溶液配制罐10。随着一次周期的复活流程后，阴离子树脂交换器4和阳离子树脂交换器5中的介质可能会消耗，此时设置的阴离子树脂再生用溶液配制罐9和阳离子树脂再生用溶液配制罐10可进行介质的补充。

实施例5：

阴离子树脂再生用溶液配制罐9出口处和阳离子树脂再生用溶液配制罐10出口处均设置有再生溶液泵11，通过再生溶液泵11可将阴离子树脂再生用溶液配制罐9和阳离子树脂再生用溶液配制罐10中的溶液分别泵入阴离子树脂交换器4和阳离子树脂交换器5中。

阴离子树脂再生用溶液配制罐9和阳离子树脂再生用溶液配制罐10均分别连通除盐水反洗管线7，除盐水是阴离子树脂再生用溶液配制罐9和阳离子树脂再生用溶液配制罐10中必不可少的溶液，这里可将反洗的除盐水反洗管线7连通到阴离子树脂再生用溶液配制罐9和阳离子树脂再生用溶液配制罐10中，节省的空间成本。

本实用新型中涉及的阴离子树脂再生用溶液配制罐9、阳离子树脂再生用溶液配制罐10中的成分在行业内均为成熟的已知技术，在此不做特别说明。

本实用新型所对应的技术是一种利用溶液预热+机械过滤+吸附+阴离子树脂交换+阳离子树脂交换相结合的工艺对三甘醇溶液复活的方法。

将天然气净化装置需复活的三甘醇溶液在装置停运时收集于一个三甘醇溶液储罐中，用管道将三甘醇溶液储罐和三甘醇复活装置连接。

实施例6：

三甘醇溶液复活具体包括以下步骤：

（1）溶液预热：未复活的三甘醇溶液进入溶液预热器1，通过蒸汽对溶液进行预热；

（2）固体杂质的过滤：预热后的溶液粘度降低，进入机械过滤器2进行过滤，去除一定粒径的固体杂质；

（3）烃类等有机物的脱除：自机械过滤器来的三甘醇溶液进入吸附脱色器3，脱除溶液中烃类等有机物，去除溶液中更小粒径的固体杂质，同时对溶液进行脱色处理；

（4）阴离子的交换脱除：脱除有机物质的三甘醇溶液通过专用的阴离子树脂交换器4，去除其中的Cl-等阴离子；

（5）金属阳离子的交换脱除：来自阴离子树脂交换器4的三甘醇溶液通过阳离子树脂交换器5，去除其中的Fe2+、Ca2+和Mg2+等金属阳离子；

（6）过滤介质和交换树脂的再生：对过滤介质进行再生时，首先利用除盐水泵8将除盐水泵送至机械过滤器2和吸附脱色器3中，将其中的三甘醇溶液压出，然后用除盐水进行反洗；离子交换树脂进行再生时，首先利用除盐水泵8将除盐水泵送至树脂交换器4、5中，将其中的三甘醇溶液压出，再用除盐水对树脂进行反洗，然后利用配置好的阴、阳离子再生液对树脂进行再生，树脂再生后利用除盐水进行反洗。过滤介质和交换树脂再生结束后，进入下一个三甘醇溶液复活周期。

以上例举仅仅是对本实用新型的举例说明，并不构成对本实用新型的保护范围的限制，凡是与本实用新型相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种天然气脱水三甘醇溶液复活装置，其特征在于：包括依次连接的预热单元、机械过滤单元、吸附脱色单元、阴离子脱除单元和金属阳离子脱除单元；

所述预热单元为溶液预热器（1），所述机械过滤单元为机械过滤器（2）及其管线，所述吸附脱色单元为吸附脱色器（3）及其管线，所述阴离子脱除单元为阴离子树脂交换器（4）及其管线，所述金属阳离子脱除单元为阳离子树脂交换器（5）及其管线。

2.如权利要求1所述的天然气脱水三甘醇溶液复活装置，其特征在于：还包括隔离主管线（6），该隔离主管线（6）依次分别与机械过滤器（2）进口处、吸附脱色器（3）进口处、阴离子树脂交换器（4）进口处、阳离子树脂交换器（5）进口处连通。

3.如权利要求1所述的天然气脱水三甘醇溶液复活装置，其特征在于：还包括除盐水反洗管线（7），该除盐水反洗管线（7）分别连通机械过滤器（2）、吸附脱色器（3）、阴离子树脂交换器（4）、阳离子树脂交换器（5）的底部。

4.如权利要求3所述的天然气脱水三甘醇溶液复活装置，其特征在于：除盐水反洗管线（7）分别与机械过滤器（2）、吸附脱色器（3）、阴离子树脂交换器（4）、阳离子树脂交换器（5）的进口连通。

5.如权利要求3或4所述的天然气脱水三甘醇溶液复活装置，其特征在于：所述的机械过滤器（2）、吸附脱色器（3）、阴离子树脂交换器（4）、阳离子树脂交换器（5）均设置有反洗废液出口。

6.如权利要求3或4所述的天然气脱水三甘醇溶液复活装置，其特征在于：所述的除盐水反洗管线（7）上设置有除盐水泵（8）。

7.如权利要求1所述的天然气脱水三甘醇溶液复活装置，其特征在于：所述阴离子树脂交换器（4）的底部连接有阴离子树脂再生用溶液配制罐（9），所述阳离子树脂交换器（5）的底部连接有阳离子树脂再生用溶液配制罐（10）。

8.如权利要求7所述的天然气脱水三甘醇溶液复活装置，其特征在于：所述的阴离子树脂再生用溶液配制罐（9）出口处和阳离子树脂再生用溶液配制罐（10）出口处均设置有再生溶液泵（11）。

9.如权利要求7或8所述的天然气脱水三甘醇溶液复活装置，其特征在于：所述的阴离子树脂再生用溶液配制罐（9）和阳离子树脂再生用溶液配制罐（10）均分别连通除盐水反洗管线（7）。