CN206408187U - 天然气净化装置、天然气处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种天然气净化装置、天然气处理系统，属于化工工艺控制领域。天然气净化装置包括预处理器、活性炭置换器、脱硫器、加湿器。预处理器包括用于缓冲凝析油和液体石蜡的混合物的缓冲罐。缓冲罐的罐本体内设有液位监控计与排油阀。可以通过液位监控计对混合物在缓冲罐内的液位进行实时监测。脱硫器包括具有层状结构的隔断组件、塔本体。隔断组件包括层叠布置的第一隔断件、第二隔断件。第一隔断件设置有第一瓷球与第一筛网，第二隔断件设置有第二瓷球与脱硫剂。该天然气净化装置在提高脱硫效率的同时提高了设备使用的安全性。天然气处理系统的使用寿命延长，增加了经济收益，提高了系统的脱硫效率。

Description

天然气净化装置、天然气处理系统

技术领域

本实用新型涉及化工工艺控制领域，具体而言，涉及一种天然气净化装置、天然气处理系统。

背景技术

天然气蕴藏在地下多孔隙岩层中，包括油田气、气田气、煤层气、泥火山气和生物生成气等，也有少量出于煤层。它是优质燃料和化工原料，影响着社会经济的发展。然而天然气的处理过程中会排除大量的二氧化硫等危害环境、身体的气体影响着社会的进一步发展，因此消减二氧化硫排放量和排放达标已经危害天然气使用行业的关键因素。

天然气脱硫技术，从20世纪初至今已经有100年的历史。世界上第一台天然气脱硫设备是在1930年建成的，它被应用在英国伦敦的电厂锅炉上。当时这个设备采用河水作为脱硫剂。自60年代起，一些工业化国家相继制定了严格的法律法规，限制燃烧过程中二氧化硫等污染物的排放。这一措施极大地促进了脱硫技术的发展。进入70年代后，脱硫的研究工作开始由实验室阶段转向大规模应用阶段。发展至今脱硫工艺很多，大约有200多种。这些技术概括起来可以分为三类，即燃烧前脱硫、燃烧中脱硫和燃烧后脱硫(天然气脱硫)。目前应用广泛的燃烧中脱硫技术是型煤固硫技术和循环硫化床脱硫技术。燃烧后脱硫技术即天然气脱硫技术是目前控制二氧化硫排放最有效和应用最广泛的技术。

目前的天然气脱硫装置技术已经相对成熟，但是天然气在脱硫器内无法进行充分的脱硫问题仍然困扰着行业的技术人员。因此，如何在提高脱硫效率的同时提高系统设备的使用安全性、使用寿命、增加经济收益成为行业技术人员面临的重大问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种天然气净化装置，其能够在提高脱硫效率的同时提高设备使用的安全性。

本实用新型的另一目的在于提供一种天然气处理系统，其能够利用上述的天然气净化装置提高天然气的脱硫效率，提高经济收益，提供给用户安全使用性更高的天然气。

本实用新型的实施例是这样实现的：

一种天然气净化装置，其包括脱硫器、加湿器、用于对天然气进行粗分离的预处理器以及用于对天然气进行细分离的活性炭置换器。

预处理器包括缓冲罐。缓冲罐包括：用于暂时存储杂质混合物的罐本体、用于监控罐本体内液位高度的液位监控计。罐本体开设有用于输入杂质混合物的进口与用于输出杂质混合物的第一出口，进口与活性炭置换器连接。第一出口匹配连接有带有排油阀的管路，液位监控计被配置为当罐本体内液位高度大于预设值时开启处于关闭状态的排油阀。

脱硫器包括塔本体以及设置于塔本体内且具有层状结构的隔断组件。隔断组件包括层叠布置的第一隔断件、第二隔断件。第一隔断件包括铺设有第一瓷球的第一筛网，第二隔断件包括铺设有第二瓷球和脱硫剂的第二筛网。第一瓷球的直径小于第二瓷球的直径。第一隔断件位于塔本体的下游端，第二隔断件位于塔本体的上游端。上游端通过加湿器与活性炭置换器连接。

优选地，脱硫器还包括设置于塔本体内的气体分布器，且气体分布器位于第二隔断件与塔本体的塔底之间。

优选地，脱硫器包括粗脱硫组件、精脱硫组件以及第一换热器。粗脱硫组件位于天然气的上游端，精脱硫组件位于天然气的下游端。粗脱硫组件包括依次连接的第一粗脱硫塔、第二粗脱硫塔，第一粗脱硫塔与活性炭置换器连接。精脱硫组件包括依次连接的第一精脱硫塔、第二精脱硫塔。第一换热器设置于第二粗脱硫塔与第一精脱硫塔之间。

优选地，排油阀具有由液位监控计控制且可选的多个第一开度。

优选地，缓冲罐还包括集油组件，集油组件包括相互匹配连接的排油管和抽油泵，排油管连接至管路。

优选地，活性炭置换器包括多个隔挡板以及中空管体，中空管体设置有用于留置活性炭的容置腔。多个隔挡板之间以相互交叉的方式设置于容置腔内，且每个隔挡板与中空管体的内壁之间形成间隙。中空管体一端设有出气管，出气管的管腔与容置腔连通，出气管与上游端连接。

优选地，活性炭置换器还包括邻近出气管并设置于容置腔内的网状的加热电阻丝。

优选地，加湿器包括喷嘴主体、控制阀以及用于将饱和水蒸汽送入喷嘴主体的供应单元，供应单元通过控制阀与喷嘴主体相连。控制阀连接有用于测量天然气的流量的第一流量测试仪。控制阀被配置为根据第一流量测试仪反馈的流量值对应调节第二开度以调节饱和水蒸汽的流量。喷嘴主体设置有用于输送饱和水蒸汽的通道、喷嘴口，喷嘴口与通道相通，活性炭置换器通过喷嘴口与上游端连接。

优选地，控制阀还连接有用于测量加湿后的天然气浓度的浓度检测仪。加湿器还设有信息处理器，信息处理器根据浓度检测仪及第一流量测试仪反馈的数据，分别对应控制第二开度以调节饱和水蒸汽的流量。

一种天然气处理系统，包括以上任意一种天然气净化装置。

本实用新型实施例的有益效果是：

本实用新型提供了一种天然气净化装置、天然气处理系统。天然气净化装置包括预处理器、活性炭置换器、脱硫器、加湿器。预处理器包括用于缓冲从天然气中分离出来的凝析油和液体石蜡的混合物的缓冲罐。缓冲罐的罐本体内设置有液位监控计与排油阀，液位监控计能够将静压转换为电信号，再通过温度补偿和线性修正，转化为标准电信号，接着通过显示屏显示出罐本体内液位的具体情况。当天然气中的凝析油和液体石蜡的混合物在缓冲罐内聚集时，可以通过液位监控计对液位进行实时监控。当液位超过系统设定高限时，排油阀被联控打开进行排油作业，使得缓冲罐的罐本体内所盛装的混合物通过第一出口从管路被排出。从而对进入脱硫器之前的天然气进行了一定的缓冲与处理，使得进入脱硫器之后的天然气不会对其他设备造成堵塞，从而避免了对其他设备的寿命的影响，进而提高了作业效率。

脱硫器包括具有层状结构的隔断组件、塔本体。层状结构能增大脱硫剂与天然气反应时的接触面积，延长脱硫反应的时间，从而充分脱硫，提高硫化效率，并且脱硫后的天然气对环境无害。隔断组件又包括层叠布置的第一隔断件、第二隔断件。第二隔断件设置有第二瓷球与脱硫剂，通入的天然气在层状布置的第二隔断件内游走能充分的脱硫，并且第一隔断件设置有第一瓷球与第一筛网，能对通过第二隔断件脱硫后由于受到脱硫反应放热而气化的部分脱硫剂起到阻挡作用，避免脱硫剂溢出，造成出气口的堵塞。

提供的天然气处理系统采用了此天然气净化装置，使得整个系统的使用寿命被延长，从而提高了整个处理工艺的作业效率，增加了经济收益同时也提高了系统的脱硫效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型实施例提供的天然气净化装置的流程示意图；

图2为本实用新型实施例提供的缓冲罐的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的活性炭置换器的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的脱硫器的结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的加湿器的结构示意图；

图6为本实用新型实施例提供的喷嘴帽的第一视角的结构示意图。

图标：100-天然气净化装置；200-预处理器；202-粗分离器；204-加热器；206-重力分离器；208-三相分离器；210-预过滤器；212-聚结器；214-储油罐；220-缓冲罐；222-罐本体；224-液位监控计；226-进口；228-第一出口；230-进料阀；232-排油阀；234-第一管道；236-开口；238-集油组件；240-排油管；242-抽油泵；300-活性炭置换器；310-隔挡板；330-中空管体；332-间隙；334-第一端盖；336-第二端盖；338-容置腔；340-第一进气管；342-放空管；344-出气管；346-第二进气管；348-加热电阻丝；400-脱硫器；410-塔本体；430-隔断组件；432-第一隔断件；434-第二隔断件；436-第一瓷球；438-第一筛网；440-第二瓷球；442-第二筛网；444-脱硫剂；446-漏料网；448-气体分布器；450-粗脱硫组件；452-第一粗脱硫塔；454-第二粗脱硫塔；460-精脱硫组件；462-第一精脱硫塔；464-第二精脱硫塔；466-第三精脱硫塔；500-加湿器；510-供应单元；530-控制阀；532-第一流量测试仪；534-浓度检测仪；536-信息处理器；550-喷嘴主体；552-通道；554-球形喷嘴帽；556-喷嘴口。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

请参照图1，本实施例提供一种天然气净化装置100，图1所示为天然气净化装置100的流程示意图。天然气净化装置100包括用于对杂质进行粗分离的预处理器200、用于对杂质进行细分离的活性炭置换器300以及脱硫器400，预处理器200与活性炭置换器300连接，活性炭置换器300通过加湿器500与脱硫器400连接。

预处理器200包括粗分离器202、加热器204、重力分离器206、三相分离器208、预过滤器210、聚结器212、储油罐214以及用于缓冲从天然气中分离出来的凝析油和液体石蜡的混合物的缓冲罐220。其中，天然气依次进入相互连接的粗分离器202，加热器204、重力分离器206、三相分离器208、预过滤器210、聚结器212，最后天然气由聚结器212流出并进入到活性炭置换器300。重力分离器206、三相分离器208、预过滤器210与聚结器212分离出天然气中所含有的大部分凝析油和液体石蜡并排放到缓冲罐220中，待缓冲罐220所储存的混合物达到一定量，缓冲罐220将混合物排放到储油罐214中。图1所示的储油罐214为3个，在本实用新型的其他实施例中，储油罐214的配置个数也可以为其他数量。

请参照图2，图2所示为缓冲罐220的具体结构示意图。缓冲罐220包括罐本体222、液位监控计224。液位监控计224从缓冲罐220的罐本体222顶部伸入罐本体222的容纳空间内。

罐本体222开设有进口226、第一出口228。其中，进口226为输入凝析油和液体石蜡的混合物的通口。进口226通过聚结器212与活性炭置换器300连接。聚结器212在低温下(本实施例采用3℃以下的温度)将分离出的含有大量石蜡的杂质通过进口226排入到罐本体222内。经过聚结器212分离后的天然气再进入到活性炭置换器300中。

进口226开设于罐本体222的顶部，便于混合物在无外加动力的情况下的自然输入与下流。作为优选的方案，与进口226连通的管道(图中未标出)设置有进料阀230，进料阀230可操控缓冲罐220的罐本体222的容纳空间内是否需要通入混合物，保证进料与出料分别进行，进而保证整个设备的安全性。其中，第一出口228为输出凝析油和液体石蜡的混合物的通口。

第一出口228开设于罐本体222的侧底部，并且与连接有带有排油阀232的第一管道234的管腔连通，便于混合物在无外加动力的情况下的自然输出。当然，在本实用新型的其他实施例中，进口226与第一出口228在罐本体222具体开设的位置，可以根据不同情景进行选择，例如，与进口226以及第一出口228所连通的管道(图中未标出)设置有抽液泵的情况时，进口226的位置则可以在罐本体222的中部或其他位置，第一出口228的位置则可以为上方等位置，只要能使得混合物正常的输入与输出即可，本实用新型不做限定。

液位监控计224通过缓冲罐220的罐本体222顶部设置的开口236伸入罐本体222的容纳空间内，对容纳空间内的混合物的液位进行实时监测。液位监控计224能将液态混合物对其施加的静压力转换为电信号，再经过温度补偿和线性修正，转换成标准电信号，接着通过显示屏显示出具体的液位高度。当罐本体222内的液态混合物的液位高度达到极限高度时，通过第一出口228放出液态混合物，并将液态混合物排放到储油罐214中以腾出新的容纳空间。

具体地，液位监控计224与排油阀232联合起来使用的设备可以实现自动化控制，使得液位监控计224与排油阀232之间可以联动。设置极限液位，当缓冲罐220进行收集工作时，液位监控计224显示的液位高度低于此极限液位，排油阀232处于关闭状态；当缓冲罐220内液位通过液位监控计224显示已经达到极限液位时，排油阀232被打开，进行排油作业。作为优选地方案，排油阀232为开设有可选地多个开度的调节阀，不仅可根据不同场景，对排除液体混合物的流量大小进行相应调节，还能调节液体混合物在流动时的紊流度，降低排油阀232自身的摩擦力。使得整个设备操作简单方便、安全可靠。

缓冲罐220还可选地设置有集油组件238，集油组件238固定于罐本体222的侧壁。由于通入缓冲罐220内的液体混合物粘度高，容易堵塞第一出口228，导致液体混合物无法顺利排出。因此，集油组件238设置有与第一管道234匹配的排油管240以及抽油泵242，利用抽油泵242对液态混合物进行抽取、收集，使得液体混合物可以通过排油管240的管腔被顺利排出，不会造成堵塞。作为优选地方案，请再次参阅图2，集油组件238与液体混合物接触的部位可设置成漏斗状，增大集油组件238与液体混合物的接触面积，提高排油效率。当然，在本实用新型的其他实施例中，集油组件238的形状，可以根据需求进行不同的选择，本实用新型不做限定。

请参照图3，图3所示为活性炭置换器300的结构示意图。图3所示的活性炭置换器300是未填充活性炭(图中未示出)时的状态。

活性炭置换器300包括多个隔挡板310、中空管体330。多个隔挡板310以图3所示的相互交叉的方式设置于中空管体330内，且每个隔挡板310与中空管体330内壁形成用于通过气体的间隙332，多个间隙332相互交叉。此类隔挡板310的设计是为了从天然气或饱和蒸汽流通的方向上阻碍天然气或饱和蒸汽快速流通，让天然气或饱和蒸汽能够与活性炭充分接触。以此，增强饱和蒸汽对活性炭的清洗置换或增强活性炭对天然气中杂质的吸附。间隙332的交叉设计进一步增加了天然气或饱和蒸汽与活性炭的接触时间。本实用新型的其他实施例中，也可以采用在隔挡板310上开设多个通孔，为天然气或饱和蒸汽提供流通路径。

如图3所示，中空管体330内设置有6块隔挡板310，在本实用新型的其他实施例中，也可以根据中空管体330的具体尺寸布置其他数量的隔挡板310。本实施例中，隔挡板310是沿中空管体330的径向设置，在本实用新型的其他实施例中，隔挡板310也可以采用其他方式设置。例如，每个隔挡板310相互之间呈一定角度，如30°、60°等；或者是隔挡板310沿中空管体330的轴向设置，每个隔挡板310与中空管体330的两端交叉地留出天然气或饱和蒸汽流动的空间。

中空管体330的两端分别设置第一端盖334、第二端盖336以及用于留置活性炭的容置腔338。多个隔挡板310以图1所示的方式设置于容置腔338的内壁上，且每个隔挡板310与容置腔338的内壁形成用于通过气体的间隙332，多个间隙332相互交叉。隔挡板310之间相互间隔距离为0.5～8厘米，本实施例中每个隔挡板310之间相互间隔2厘米。

第一端盖334连接有第一进气管340和放空管342。第一进气管340的管腔(图中未示出)和放空管342的管腔(图中未示出)均与容置腔338连通。需要经过活性炭吸附除去杂质的天然气由第一进气管340进入，由第二端盖336导出，完成天然气的除杂。饱和蒸汽由第二端盖336进入，附带有上述杂质的饱和蒸汽由放空管342导出进行燃烧。

第二端盖336连接有出气管344和第二进气管346。出气管344的管腔(图中未示出)和第二进气管346的管腔(图中未示出)均与容置腔338连通。天然气由第一进气管340进入，由出气管344导出，完成活性炭对天然气的吸附除杂。饱和蒸汽由第二进气管346进入到容置腔338内并与活性炭充分接触，饱和蒸汽在高温高压的条件下将活性炭上吸附的杂质由放空管342带出并进行燃烧。天然气中往往含有二氧化碳、硫化氢、有机硫、石蜡以及凝析油等杂质。脱硫是天然气净化工艺中非常重要、关键的步骤，为了提高脱硫用剂对天然气的脱硫效率，天然气进入脱硫塔之前需要先经过活性炭的吸附，除掉石蜡以及凝析油等对脱硫用剂有损害的杂质。

较优地，请再参照图3，活性炭置换器300还可选地包括邻近第二端盖336并设置于容置腔338内的网状的加热电阻丝348。将加热电阻丝348设置于饱和蒸汽的输入端，一方面可以保证饱和蒸汽在容置腔338内的温度；另一方面网状的加热电阻丝348也可以更均匀的对活性炭进行加热，便于活性炭对其上所吸附杂质的脱附以及活性炭对天然气中杂志的吸附。为了更换活性炭和加热电阻丝348更方便，可以将第一端盖334、第二端盖336与中空管体330的两端设计为可拆卸连接。

请参照图4，图4所示为脱硫器400的结构示意图。脱硫器400包括塔本体410和具有层状结构的隔断组件430，隔断组件430容置于塔本体410内。

隔断组件430包括层叠布置的第一隔断件432与第二隔断件434。具体地，第一隔断件432包括第一瓷球436与第一筛网438。多个第一瓷球436紧密堆积于第一筛网438的表面，形成密实的抵挡层，既能抵挡由下而上的所溢出的填料，避免脱硫作业中溢出的填料堵塞设备出口，又能使得被充分脱硫的后的天然气顺利的透过抵挡层从设备出口溢出。

其中，第一瓷球436类似于球状，其直径为5cm，第一瓷球436可作为脱硫器400内的覆盖支撑材料和塔填料，具有耐高温高压，吸水率低，化学性能稳定的特点，能经受酸、碱及其它有机溶剂的腐蚀，并能经受生产过程中出现的温度变化。当然，在本实用新型的其他实施例中，第一瓷球436的形状可根据具体需求进行选择，本实用新型不做限定。

其中，第一筛网438采用金属丝绕制而成，具有耐高温、耐磨等特性。第一筛网438的网孔为3cm。当然，在本实用新型的其他实施例中，网孔的大小可以根据需求进行选择，满足网孔的尺寸小于第一瓷球436的尺寸，保证第一瓷球436不会下落即可，本实用新型不做限定。同时，第一筛网438的材料也可以根据具体地需求进行选择，例如，可以选择为不锈钢，以赋予第一筛网438更高的耐腐蚀性。

具体地，第二隔断件434包括第二瓷球440、四个第二筛网442。四个第二筛网442间隔布置，以增加脱硫剂444与天然气的接触面积。多个第二瓷球440紧密堆积于第二筛网442的表面，形成紧实的支撑层，用于承载脱硫剂444，脱硫剂444在此支撑层上均匀的铺设，用于进行脱硫作业。当然，在本实用新型的其他实施例中，第二筛网442具体的个数，可以根据天然气的量进行选择，当天然气较多时，第二筛网442数量多一些，本实用新型不做限定。

其中，第二瓷球440类似于球状，并且其直径为15cm。当然，在本实用新型的其他实施例中，第二瓷球440的尺寸也可以根据需求进行选择，本实用新型不做限定，但需满足第二瓷球440的直径始终大于第一瓷球436的直径，便于在脱硫器400内游走的脱硫剂444能顺利地通过第二隔断件434，但无法通过第一隔断件432，使得脱硫剂444能被第一隔断件432完全抵挡；同时，使得经过层层雾化后的天然气不仅能顺利通过第一隔断件432，还能通过第二隔断件434后从设备的出口溢出。当然，在本实用新型的其他实施例中，第二瓷球440的形状可根据具体需求进行选择，例如，长方体、三角形柱体等，本实用新型不做限定。

其中，第二筛网442采用不锈钢绕制而成，具有耐高温、耐磨、以及耐腐蚀等特性。第二筛网442的网孔为5cm。当然，在本实用新型的其他实施例中，网孔的大小、材料可以根据需求进行选择，本实用新型不做限定，但尺寸需要满足网孔的直径小于第二瓷球440的直径，并且满足第二瓷球440在第二筛网442表面紧密堆积后所留下的缝隙尺寸小于脱硫剂444的尺寸。减少第二瓷球440与脱硫剂444在脱硫作业进行过程中由于尺寸变化而下落。

在本实施例中，请再次参阅图4，脱硫器400还可以根据需求可选地设置漏料网446。漏料网446个数为4个，材料为不锈钢。并且，与间隔布置的多个第二筛网442一一对应的相互穿插设置。漏料网446不仅为由于发生脱硫反应后尺寸减小而下落的少数脱硫剂444提供了下落空间，避免下落的脱硫剂444粘附于装置侧壁；同时，也均匀的分散了由下而上流动的天然气，使得天然气在每一层的第二筛网442溢出后都能被分散成多股，保证了进入下一层第二筛网442时，能与此第二筛网442上铺设的脱硫剂444进行充分的接触，从而充分反应，以增加脱硫效率。当然，在本实用新型的其他实施例中，漏料网446的个数可根据需求进行选择，本实用新型不做限定。

第一隔断件432位于塔本体410的下游端，第二隔断件434位于塔本体410的上游端。其中，天然气从脱硫器400的塔本体410的底部进入，从塔本体410的顶部出去，因此下游端为天然气输出端，上游端为天然气输入端。

请再参阅图4，脱硫器400还可以根据需求可选地设置气体分布器448。作为优选地方案，气体分布器448位于第二隔断件434与塔本体410之间，以便于对从塔本体410底部进入的天然气进行均匀地分布，使之进入第二隔断件434后，能与放置于第二隔断件434内的脱硫剂444充分接触。

需要说明的是，本实用新型中，可以采用如图4所示的单个的脱硫器400进行脱硫，也可以采用如图1所示的由粗脱硫组件450和精脱硫组件460组成的脱硫器400进行更充分的脱硫。请再参照图1，粗脱硫组件450位于天然气的上游端，精脱硫组件460位于天然气的下游端。粗脱硫组件450包括依次连接的第一粗脱硫塔452、第二粗脱硫塔454。精脱硫组件460包括依次连接的第一精脱硫塔462、第二精脱硫塔464、第三精脱硫塔466。换热器(图中未示出)设置于第二粗脱硫塔454与第一精脱硫塔462之间。其中，第一粗脱硫塔452、第二粗脱硫塔454、第一精脱硫塔462、第二精脱硫塔464、第三精脱硫塔466的结构均与脱硫器400相同。当天然气从第一粗脱硫塔452中流出后，可以直接通过换热器加热后流入到精脱硫组件460中，也可以再流入到第二粗脱硫塔454中再进行进一步脱硫。当天然气从第二粗脱硫塔454中流出后，可以直接通过换热器加热后流入到精脱硫组件460中，也可以再流入到第一粗脱硫塔452中再进行进一步脱硫。

换热器对从第二粗脱硫塔454内输出的天然气进行加热，使得加热后的天然气的温度具有更高的可控性，便于精脱硫组件460进行后续的脱硫处理。例如，本实施例中，换热器对从第二粗脱硫塔454内输出的天然气加热至350℃，被加热至高温的天然气进入第一精脱硫塔462后，硫化氢的脱硫反应更加充分，反应生成的副产物较少，提高了脱硫作业的效率。当然，在本实用新型的其他实施例中，可以根据需求，设置多个换热器，也可以根据不同的反应条件，设置不同的反应温度，本实用新型不做限定。

请参照图5，所示为加湿器500的结构示意图。加湿器500包括饱和水蒸汽的供应单元510、控制阀530以及喷嘴主体550。供应单元510通过控制阀530与喷嘴主体550相连，并将饱和水蒸汽送入喷嘴主体550。

控制阀530连接有用于测量天然气流量的第一流量测试仪532，控制阀530被配置为根据第一流量测试仪532反馈的流量值对应调节开度以调节饱和水蒸汽的流量。例如，本实施例中控制阀530选用具有多个流出通口的电磁阀，且流出通口的口径逐渐从小到大。第一流量测试仪532测得的天然气浓度值不同时，相应的引导控制阀530调整到适应天然气流量的流出通口，从而将饱和水蒸汽的用量调整到需要的范围。控制阀530也可以采用其他的自动流量调节阀，例如ZZLP自动流量调节阀。ZZLP自动流量调节阀接收第一流量测试仪532测得的天然气浓度值，再通过调节饱和水蒸汽自带的压力即实现对饱和水蒸汽流量的调节。

较优地，控制阀530还可选地连接有用于测量加湿后的天然气浓度的浓度检测仪534。加湿器500还设有信息处理器536，信息处理器536综合处理浓度检测仪534及第一流量测试仪532反馈的数据，并分别对应控制控制阀530的开度以调节饱和水蒸汽的流量。浓度检测仪534主要是检测混入饱和水蒸汽后的天然气中饱和水蒸汽的含量(单位：g/cm³)。结合浓度检测仪534与第一流量测试仪532的测试结果对饱和水蒸汽流量的调节更为精确。信息处理器536可以采用ECU(Electronic Control Unit)、单片机、可编程逻辑控制器等等。本市实施选用ECU作为信息处理器536。

喷嘴主体550设有通道552、球形喷嘴帽554。球形喷嘴帽554部分容置于通道552内。球形喷嘴帽554设有用于留置饱和水蒸汽并与通道552相通的空腔(图中未示出)。为了更清楚的表示球形喷嘴帽554的结构，请参照图6。图6所示为球形喷嘴帽554的第一视角的结构示意图。球形喷嘴帽554上开设有多个喷嘴口556。每个喷嘴口556均与空腔相通，以保证饱和水蒸汽进入到空腔后能够从喷嘴口556喷出，并与天然气混合。球形喷嘴帽554的设计，使得饱和水蒸汽能够从图5所示的多个方向喷出，进一步保证了饱和水蒸汽与天然气混合的均匀性。

另外，喷嘴口556的口径较优的可设置为0.1～5厘米，本实施例为了达到更好的混合效果，喷嘴口556的口径开设为1厘米。

由于球形喷嘴帽554本身尺寸较小，在球形喷嘴帽554上开设喷嘴口556时，容易出现喷嘴口556分布不均匀的情况。因此本实施例中，将球形喷嘴帽554以可旋转的方式设置于通道552内，在进行饱和水蒸汽的喷洒时，可进行旋转式喷洒，使天然气与饱和水蒸汽混合更均匀。

由于球形喷嘴帽554本身是长期置于天然气的环境中，天然气中含有的酸性介质(例如：硫化氢)会导致球形喷嘴帽554发生腐蚀，进而堵塞喷嘴口556，对饱和水蒸汽的喷洒产生影响，进而影响天然气与饱和水蒸汽的混合。因此，本实施例中，还对球形喷嘴帽554的内壁和外壁进行了防腐层的涂覆，延长球形喷嘴帽554的使用寿命。防腐材料可以采用常见的防腐油漆或者是沥青等，本实施例喷涂的是氯化橡胶涂料。

如图5所示，本实施例中通道552沿逐渐靠近球形喷嘴帽554的方向逐渐收缩，增强了饱和水蒸汽沿喷嘴口556喷出的动力，饱和水蒸汽雾化效果更佳，从而更易与天然气混合。在本实用新型的其他实施例中，还可以将通道552设计为直筒型，或半收缩状等。

较优地，在本实用新型的其他实施例中，还可以根据通道552中的压力相应调节饱和水蒸汽的输出流量，可通过以下方式实现。喷嘴主体550设置有用于调节通道552内压力的压力控制器(图中未示出)。供应单元510设有用于调节饱和水蒸汽的输出流量的第二流量测试仪(图中未示出)。第二流量测试仪根据压力控制器反馈的通道552内的压力值对应调整饱和水蒸汽的输出流量，保证了饱和水蒸汽以较稳定的压力从喷嘴口556喷出。

天然气净化装置100的工作原理是：

天然气通过预处理器200中依次设置的粗分离器202，加热器204、重力分离器206、三相分离器208、预过滤器210、聚结器212，最后天然气由聚结器212流出并进入到活性炭置换器300。重力分离器206、三相分离器208、预过滤器210与聚结器212分离出天然气中所含有的大部分凝析油和液体石蜡并排放到缓冲罐220中。天然气中的凝析油和液体石蜡的混合物以及部分固体杂质在罐本体222的容纳空间内暂存、沉淀、缓冲。当液位监控计224的监测显示缓冲罐220内的液位已经达到极限液位时，排油阀232被打开，液态混合物通过缓冲罐220的集油组件238的排油管240从第一出口228排出，排除的液体混合物被收集到储油罐214内，以待重复利用。

进入到活性炭置换器300中的天然气，由第一进气管340进入到容置腔338内，并与活性炭进行接触。同时加热电阻丝348开启加热。天然气按照多个隔挡板310布置的气体流通路径进行流通，活性炭对天然气中的石蜡、凝析油进行吸附。最终天然气由出气管344带出并进入到加湿器500所在的管道。

加湿器500中的饱和水蒸汽由供应单元510供出，沿图5中所示的流通路径经过控制阀530到达通道552，进入球形喷嘴帽554后，由喷嘴口556喷出并与天然气进行混合。球形喷嘴帽554在喷洒饱和水蒸汽的过程中，以通道552的中心轴为转轴保持360°旋转，饱和水蒸汽由多个喷嘴口556沿多个方向进行喷洒，达到与天然气的充分混合。天然气经充分加湿后，进入到脱硫器400中。

天然气通过粗脱硫组件450自下而上进行两次粗脱硫作业。然后，经过换热器加热至精脱硫反应所需的高温。温度达标后的天然气，进入精脱硫组件460自上而下进行3次精脱硫作业。最终，经过5次脱硫后，被充分脱硫的天然气从第三精脱硫塔466输出。

当活性炭置换器300停止对天然气的吸附工作时，加热电阻丝348开启加热，第二进气管346开始通入饱和蒸汽。饱和蒸汽进入容置腔338内与活性炭接触，并按照多个隔挡板310布置的气体流通路径进行流通，将石蜡与凝析油从活性炭表面带走。最终，饱和蒸汽附带石蜡与凝析油从放空管342带出。

经第三精脱硫塔466流出的天然气根据需求可直接供应至相应用户(图中未标出)。也可直接流至下一工段(图中未标出)，或者再经过两级的活性炭吸附(图中未标出)后进入下一工段。

天然气净化装置100可应用于各种天然气处理系统中。天然气净化装置100净化过程中产生的各种废气，可以通过天然气处理系统中的尾气回收装置进行相应适当的处理。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种天然气净化装置，其特征在于，包括脱硫器、加湿器、用于对天然气进行粗分离的预处理器以及用于对所述天然气进行细分离的活性炭置换器；

所述预处理器包括缓冲罐，所述缓冲罐包括：用于暂时存储杂质混合物的罐本体、用于监控所述罐本体内的液位高度的液位监控计；所述罐本体开设有用于输入所述杂质混合物的进口与用于输出所述杂质混合物的第一出口，所述进口与所述活性炭置换器连接，所述第一出口匹配连接有带有排油阀的管路，所述液位监控计被配置为当所述罐本体内的所述液位高度大于预设值时开启处于关闭状态的所述排油阀；

所述脱硫器包括塔本体以及设置于所述塔本体内且具有层状结构的隔断组件，所述隔断组件包括层叠布置的第一隔断件、第二隔断件；所述第一隔断件包括铺设有第一瓷球的第一筛网，所述第二隔断件包括铺设有第二瓷球和脱硫剂的第二筛网；所述第一瓷球的直径小于所述第二瓷球的直径；所述第一隔断件位于所述塔本体的下游端，所述第二隔断件位于所述塔本体的上游端，所述上游端通过所述加湿器与所述活性炭置换器连接。

2.根据权利要求1所述的天然气净化装置，其特征在于，所述脱硫器还包括设置于所述塔本体内的气体分布器，且所述气体分布器位于所述第二隔断件与所述塔本体的塔底之间。

3.根据权利要求1所述的天然气净化装置，其特征在于，所述脱硫器包括粗脱硫组件、精脱硫组件以及第一换热器；所述粗脱硫组件位于所述天然气的上游端，所述精脱硫组件位于所述天然气的下游端，所述粗脱硫组件包括依次连接的第一粗脱硫塔、第二粗脱硫塔，所述第一粗脱硫塔与所述活性炭置换器连接；所述精脱硫组件包括依次连接的第一精脱硫塔、第二精脱硫塔；所述第一换热器设置于所述第二粗脱硫塔与所述第一精脱硫塔之间。

4.根据权利要求1所述的天然气净化装置，其特征在于，所述排油阀具有由所述液位监控计控制且可选的多个第一开度。

5.根据权利要求1所述的天然气净化装置，其特征在于，所述缓冲罐还包括集油组件，所述集油组件包括相互匹配连接的排油管和抽油泵，所述排油管连接至所述管路。

6.根据权利要求1所述的天然气净化装置，其特征在于，所述活性炭置换器包括多个隔挡板以及中空管体，所述中空管体设置有用于留置活性炭的容置腔，所述多个隔挡板之间以相互交叉的方式设置于所述容置腔内，且每个所述隔挡板与所述中空管体的内壁之间形成间隙；所述中空管体一端设有出气管，所述出气管的管腔与所述容置腔连通，所述出气管通过所述加湿器与所述上游端连接。

7.根据权利要求6所述的天然气净化装置，其特征在于，所述活性炭置换器还包括邻近所述出气管并设置于所述容置腔内的网状的加热电阻丝。

8.根据权利要求1～7任一项所述的天然气净化装置，其特征在于，所述加湿器包括喷嘴主体、控制阀以及用于将饱和水蒸汽送入所述喷嘴主体的供应单元，所述供应单元通过所述控制阀与所述喷嘴主体相连；所述控制阀连接有用于测量所述天然气的流量的第一流量测试仪，所述控制阀被配置为根据所述第一流量测试仪反馈的流量值对应调节第二开度以调节所述饱和水蒸汽的流量；所述喷嘴主体设置有用于输送所述饱和水蒸汽的通道、喷嘴口，所述喷嘴口与所述通道相通，所述活性炭置换器通过所述喷嘴口与所述上游端连接。

9.根据权利要求8所述的天然气净化装置，其特征在于，所述控制阀还连接有用于测量加湿后的所述天然气的浓度的浓度检测仪，所述加湿器还设有信息处理器，所述信息处理器根据所述浓度检测仪及所述第一流量测试仪反馈的数据，分别对应控制所述第二开度以调节所述饱和水蒸汽的流量。

10.一种天然气处理系统，其特征在于，包括如权利要求1～9任一项所述的天然气净化装置。