CN207708782U - 加温型碳分子筛变压吸附天然气脱氮系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种加温型碳分子筛变压吸附天然气脱氮系统，包括供气装置；气体加热装置，供气装置的出气口与气体加热装置的进气口管路接通；送气管道，送气管道的一端与气体加热装置的出气口接通；吸附设备，吸附设备包括吸附容器、及设置于吸附容器内的碳分子筛，送气管道的另一端与吸附容器的进气口接通；及第一保温层，第一保温层包覆于送气管道和吸附容器的外壁上。由于在送气管道和吸附容器的外壁覆设有第一保温层，使得整个碳分子筛在整个变压吸附过程中都能处于最佳的温度工作环境内从而发挥最佳的吸附性能，如此能够提高氮气吸附效率，避免碳分子筛用量过大，同时有利于降低设备初期投资和使用成本。

Description

加温型碳分子筛变压吸附天然气脱氮系统

技术领域

本实用新型涉及变压吸附技术领域，特别是涉及一种加温型碳分子筛变压吸附天然气脱氮系统。

背景技术

对于常规的变压吸附系统，其较高的工作温度会降低吸附剂的吸附性能，且不会对原料气体进行加热。例如在甲烷/氮气分离中通常采用碳分子筛作为吸附剂进行脱氮处理，由于碳分子筛吸附氮气的能力与温度相关性较大，环境温度的变化，会直接影响碳分子筛的工艺性能稳定性。温度较低时，碳分子筛吸附氮气的速率低因而不能充分发挥吸附性能，如此会造成碳分子筛用量过大，碳分子筛吸收率不高，设备初期投资和使用成本高。

发明内容

基于此，本实用新型有必要提供一种加温型碳分子筛变压吸附天然气脱氮系统，能够保证碳分子筛在合适温度内工作进而发挥最佳的吸附性能，提高氮气吸附效率，避免碳分子筛用量过大，降低设备初期投资和使用成本。

其技术方案如下：

一种加温型碳分子筛变压吸附天然气脱氮系统，包括：

供气装置；

气体加热装置，所述供气装置的出气口与所述气体加热装置的进气口管路接通；

送气管道，所述送气管道的一端与所述气体加热装置的出气口接通；

吸附设备，所述吸附设备包括吸附容器、及设置于所述吸附容器内的碳分子筛，所述送气管道的另一端与所述吸附容器的进气口接通；及

第一保温层，所述第一保温层包覆于所述送气管道和所述吸附容器的外壁上。

应用上述加温型碳分子筛变压吸附天然气脱氮系统进行天然气氮气分离时，首先将供气装置(供给参杂氮气和天然气的混合气体)与气体加热装置接通，对天然气进行初步加热升温，之后温升后的混合气体通过送气管道进入吸附设备，通过碳分子筛进行氮气吸附而与天然气分离，由于在送气管道和吸附容器的外壁覆设有第一保温层，使得整个碳分子筛在整个变压吸附过程中都能处于最佳的温度工作环境内从而发挥最佳的吸附性能，如此能够提高氮气吸附效率，避免碳分子筛用量过大，同时有利于降低设备初期投资和使用成本。

下面对本申请的技术方案作进一步地说明：

在其中一个实施例中，还包括气流调节阀，所述气流调节阀连通于所述送气管道中。如此能够灵活调节通入吸附设备内的气体量，避免气体过多或过少，确保碳分子筛处于最佳的工作状态，保证发挥吸附能力。

在其中一个实施例中，还包括第二保温层，所述第二保温层包覆于所述气流调节阀的外部。如此能够对流经气流调节阀的气体进行保温，避免气体热量散失而发生温降，影响碳分子筛的工作性能。

在其中一个实施例中，所述吸附容器包括均设有进气管和排气管的至少四个吸附塔，至少四个所述吸附塔通过所述进气管和所述排气管并联连接，所述第一保温层包覆于所述吸附塔的外壁上；至少四个所述进气管均通过所述送气管道与所述加热装置连通。如此能够提高吸附设备的氮气吸附分离能力，同时吸附塔之间能够互为补给，确保当其中一个损坏时，其余吸附塔还能继续正常工作，有利于提升系统的工作可靠性和性能。

在其中一个实施例中，还包括至少四个流量阀，所述流量阀一一对应地连通于所述进气管中。如此便于对进入每个吸附塔的气体流量进行灵活调节，确保每个吸附塔都能够处于最佳的吸附工作状态。

在其中一个实施例中，还包括控制装置及均与所述控制装置通信连接的至少四个温度传感器，所述温度传感器一一对应地设置于所述吸附塔内，所述控制装置与所述加热装置电性连接。如此能够对吸附塔的内碳分子筛的工作温度进行实时检测，从而通过控制加热装置及时对气体温度进行加热升温或降温，确保在长时间工作情况下，进入吸附塔内的气体温度恒定在最佳温度范围，提升系统的工作性能。

在其中一个实施例中，所述加热装置包括设有加热通道的壳体、及设置于所述加热通道内的电加热件；或所述加热装置包括设有加热通道的壳体、及设置于所述加热通道内的换热器；或所述加热装置包括设有加热通道的壳体、及设置于所述壳体外部的燃烧加热件。如此能够对气体温度实现可靠、高精度的加热温升，且该加热装置的结构简单，使用成本低，种类丰富，通用性好。

在其中一个实施例中，还包括储气罐，所述吸附容器还设有第一出气口及与所述第一出气口接通的天然气排气管，所述天然气排气管与所述储气罐接通。如此能够将分离出来的高纯度的天然气(甲烷)实现回收存储，提高资源利用率。

在其中一个实施例中，所述吸附容器还设有第二出气口及与所述第二出气口接通的氮气排气管，所述氮气排气管与所述供气装置接通或与外界环境连通。如此可以实现氮气的循环变压吸附处理，最大程度上提存出氮气中夹杂的天然气，提高资源利用率。

附图说明

图1为本实用新型实施例所述的加温型碳分子筛变压吸附天然气脱氮系统的结构示意图。

附图标记说明：

100、供气装置，200、气体加热装置，300、送气管道，400、吸附设备，410、吸附容器，420、碳分子筛，500、第一保温层，600、气流调节阀。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本实用新型进行进一步的详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本实用新型，并不限定本实用新型的保护范围。

需要说明的是，当元件被称为“固设于”、“设置于”或“安设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件；一个元件与另一个元件固定连接的具体方式可以通过现有技术实现，在此不再赘述，优选采用螺纹连接的固定方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本实用新型中所述“第一”、“第二”不代表具体的数量及顺序，仅仅是用于名称的区分。

如图1所示，为本实用新型展示的一种加温型碳分子筛变压吸附天然气脱氮系统，包括：供气装置100，气体加热装置200，送气管道300，吸附设备400及第一保温层500，具体是针对含有氮气的天然气脱出氮气的提纯设备，为确保碳分子筛420的吸附性能，气体温度需维持在30-120℃，优选40-80℃。

其中，供气装置100与产气装置连通，用于供给原料气(原料气为包括天然气、氧气、氮气等混合气体)，所述供气装置100的出气口与所述气体加热装置200的进气口管路接通；在一个实施例中，所述加热装置包括设有加热通道的壳体、及设置于所述加热通道内的电加热件；具体到本优选实施例中，电加热件可选是电加热丝、电加热片等；或所述加热装置包括设有加热通道的壳体、及设置于所述加热通道内的换热器；具体到本优选的实施例中，换热器可选是水冷换热器的等，通过热交换来调节流经加热通道内的气体温度至合适值；亦或所述加热装置包括设有加热通道的壳体、及设置于所述壳体外部的燃烧加热件，具体到本优选的实施例中，燃烧加热件可选是燃气炉、燃料炉等。如此能够对气体温度实现可靠、高精度的加热温升，且该加热装置的结构简单，使用成本低，种类丰富，通用性好。

紧接着，所述送气管道300的一端与所述气体加热装置200的出气口接通；所述吸附设备400包括吸附容器410、及设置于所述吸附容器410内的碳分子筛420，所述送气管道300的另一端与所述吸附容器410的进气口接通；所述第一保温层500包覆于所述送气管道300和所述吸附容器410的外壁上。

应用上述加温型碳分子筛变压吸附天然气脱氮系统进行天然气氮气分离时，首先将供气装置100(供给参杂氮气和天然气的混合气体)与气体加热装置200接通，对天然气进行初步加热升温，之后温升后的混合气体通过送气管道300进入吸附设备400，通过碳分子筛420进行氮气吸附而与天然气分离，由于在送气管道300和吸附容器410的外壁覆设有第一保温层500，使得整个碳分子筛420在整个变压吸附过程中都能处于最佳的温度工作环境内从而发挥最佳的吸附性能，如此能够提高氮气吸附效率，避免碳分子筛420用量过大，同时有利于降低设备初期投资和使用成本。

在上述实施例的基础上，还包括气流调节阀600，所述气流调节阀600连通于所述送气管道300中。如此能够灵活调节通入吸附设备400内的气体量，避免气体过多或过少，确保碳分子筛420处于最佳的工作状态，保证发挥吸附能力。

还包括第二保温层(图中未示出)，所述第二保温层包覆于所述气流调节阀600的外部。如此能够对流经气流调节阀600的气体进行保温，避免气体热量散失而发生温降，影响碳分子筛420的工作性能。具体的，上述第一保温层500和第二保温层可选是保温棉、保温泡沫或者保温涂料等。

进一步地，所述吸附容器410包括均设有进气管和排气管的至少四个吸附塔，至少四个所述吸附塔通过所述进气管和所述排气管并联连接，形成一组变压吸附设备400，实际工作中，根据系统处理能力需要，也可以采用多组变压吸附设备400并联的结构，例如采用10组变压吸附设备400(共40个吸附塔)，其中9组并联正常工作，剩余一组作为备用。所述第一保温层500包覆于所述吸附塔的外壁上；至少四个所述进气管均通过所述送气管道300与所述加热装置连通。如此能够提高吸附设备400的氮气吸附分离能力，同时吸附塔之间能够互为补给，确保当其中一个损坏时，其余吸附塔还能继续正常工作，有利于提升系统的工作可靠性和性能。

更进一步地，还包括至少四个流量阀，所述流量阀一一对应地连通于所述进气管中。如此便于对进入每个吸附塔的气体流量进行灵活调节，确保每个吸附塔都能够处于最佳的吸附工作状态。

此外，还包括控制装置及均与所述控制装置通信连接的至少四个温度传感器，所述温度传感器一一对应地设置于所述吸附塔内，所述控制装置与所述加热装置电性连接。如此能够对吸附塔的内碳分子筛420的工作温度进行实时检测，从而通过控制加热装置及时对气体温度进行加热升温或降温，确保在长时间工作情况下，进入吸附塔内的气体温度恒定在最佳温度范围，提升系统的工作性能。

在上述实施例的基础上，还包括储气罐，所述吸附容器410还设有第一出气口及与所述第一出气口接通的天然气排气管，所述天然气排气管与所述储气罐接通。如此能够将分离出来的高纯度的天然气(甲烷)实现回收存储，提高资源利用率。

所述吸附容器410还设有第二出气口及与所述第二出气口接通的氮气排气管，所述氮气排气管与所述供气装置100接通或与外界环境连通。如此可以实现氮气的循环变压吸附处理，最大程度上提存出氮气中夹杂的天然气，提高资源利用率。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种加温型碳分子筛变压吸附天然气脱氮系统，其特征在于，包括：

供气装置；

气体加热装置，所述供气装置的出气口与所述气体加热装置的进气口管路接通；

送气管道，所述送气管道的一端与所述气体加热装置的出气口接通；

吸附设备，所述吸附设备包括吸附容器、及设置于所述吸附容器内的碳分子筛，所述送气管道的另一端与所述吸附容器的进气口接通；及

第一保温层，所述第一保温层包覆于所述送气管道和所述吸附容器的外壁上。

2.根据权利要求1所述的加温型碳分子筛变压吸附天然气脱氮系统，其特征在于，还包括气流调节阀，所述气流调节阀连通于所述送气管道中。

3.根据权利要求2所述的加温型碳分子筛变压吸附天然气脱氮系统，其特征在于，还包括第二保温层，所述第二保温层包覆于所述气流调节阀的外部。

4.根据权利要求1所述的加温型碳分子筛变压吸附天然气脱氮系统，其特征在于，所述吸附容器包括均设有进气管和排气管的至少四个吸附塔，至少四个所述吸附塔通过所述进气管和所述排气管并联连接，所述第一保温层包覆于所述吸附塔的外壁上；至少四个所述进气管均通过所述送气管道与所述加热装置连通。

5.根据权利要求4所述的加温型碳分子筛变压吸附天然气脱氮系统，其特征在于，还包括至少四个流量阀，所述流量阀一一对应地连通于所述进气管中。

6.根据权利要求4所述的加温型碳分子筛变压吸附天然气脱氮系统，其特征在于，还包括控制装置及均与所述控制装置通信连接的至少四个温度传感器，所述温度传感器一一对应地设置于所述吸附塔内，所述控制装置与所述加热装置电性连接。

7.根据权利要求1所述的加温型碳分子筛变压吸附天然气脱氮系统，其特征在于，所述加热装置包括设有加热通道的壳体、及设置于所述加热通道内的电加热件；或所述加热装置包括设有加热通道的壳体、及设置于所述加热通道内的换热器；或所述加热装置包括设有加热通道的壳体、及设置于所述壳体外部的燃烧加热件。

8.根据权利要求1所述的加温型碳分子筛变压吸附天然气脱氮系统，其特征在于，还包括储气罐，所述吸附容器还设有第一出气口及与所述第一出气口接通的天然气排气管，所述天然气排气管与所述储气罐接通。

9.根据权利要求1所述的加温型碳分子筛变压吸附天然气脱氮系统，其特征在于，所述吸附容器还设有第二出气口及与所述第二出气口接通的氮气排气管，所述氮气排气管与所述供气装置接通或与外界环境连通。