CN210506242U - 天然气净化系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种天然气净化系统。该系统包括气液分离器，从含有天然气的输入物质中分离获得液态物质和第一气体；预处理装置，与所述气液分离器相连接以接收所述第一气体，并对所述第一气体进行物理处理以获得第二气体，所述物理处理至少包括加热；以及膜分离器，与所述预处理装置相连接以接收所述第二气体，并将所述第二气体分离为渗透气体和截留气体，并将含有天然气的所述截留气体作为净化后的输出气体输出。本实用新型实施例提供的天然气净化系统净化效率高、净化效果好，并且具有结构紧凑、设备质量轻的特点，能够广泛的应用于海上平台。

Description

天然气净化系统

技术领域

本实用新型涉及油气处理技术领域，特别涉及一种天然气净化系统。

背景技术

天然气是公认的优质能源，具有清洁环保、热值高、燃烧充分等优点。同时，天然气还是宝贵的化工原料，可以作为多种化工产品的生产原料。

对于海上气田或油/气田所产生的天然气，通常是要通过长距离海底管线输送到路上终端处理厂，但未经处理的天然气通常含有硫化氢、二氧化碳、水蒸气等杂质。这些杂质的存在，不仅浪费了长输管线的输送能力，在有水蒸气存在的条件下，还可能对管线造成腐蚀，产生高额的防腐成本。基于以上原因，对海上气田或油气田所产生的天然气，若需要通过长距离管线输送，则需要对天然气中的杂质进行处理，尤其是要去除其中的酸性气体。

传统的醇胺吸收法具有杂质去除率高、天然气损失低等特点，但是装置的体积庞大，重量也很重，难以适用于海上平台。

发明人希望能有一种结构紧凑，体积小且重量轻的天然气净化系统，能够广泛适用于海上平台天然气的净化。

实用新型内容

鉴于上述问题，本实用新型的目的在于提供一种天然气净化系统，从而提供一种结构简单、净化效率高且净化效果好的天然气净化系统，并且该系统可以广泛应用于海上品台。

根据本实用新型的一方面，提供一种天然气净化系统，包括：气液分离器，从含有天然气的输入物质中分离获得液态物质和第一气体；预处理装置，与所述气液分离器相连接以接收所述第一气体，并对所述第一气体进行物理处理以获得第二气体，所述物理处理至少包括加热；以及膜分离器，与所述预处理装置相连接以接收所述第二气体，并将所述第二气体分离为渗透气体和截留气体，并将含有天然气的所述截留气体作为净化后的输出气体输出。

优选地，所述气液分离器包括分离塔，所述分离塔包括：物料入口端，位于所述分离塔的侧壁上，用于接收所述输入物质；第一出口端，位于所述分离塔的顶部，用于将所述第一气体输出至所述预处理装置；第二出口端，位于所述分离塔的底部，并与第三输送管线相连接，所述液态物质依次通过所述第二出口端和所述第三输送管线输出；以及除雾器，位于所述分离塔中，用于气体与液体的分离，其中，所述除雾器的高度高于所述物料入口端的高度。

优选地，所述预处理装置包括聚结过滤器，所述聚结过滤器与所述气液分离器相连接以接收所述第一气体，并除去所述第一气体中的固体颗粒和液滴以得到过滤气体；所述聚结过滤器包括：入口端，位于所述聚结过滤器的底部，用于接收所述第一气体；出口端，位于所述聚结过滤器的顶部，用于输出所述过滤气体；聚结滤芯，位于所述聚结过滤器中，用于除去所述第一气体中的所述固体颗粒，并去除聚结得到的所述液滴；分离滤芯，位于所述聚结过滤器中，具有憎水性，用于分离水分，其中，所述第一气体依次经过所述聚结滤芯和所述分离滤芯，得到所述过滤气体。

优选地，所述预处理装置包括重烃脱除装置，所述重烃脱除装置包括吸附剂，所述吸附剂包括选自硅胶、活性氧化铝、活性炭、分子筛中的至少一种，用于选择性的吸附所述第一气体中的水分和所述重烃类气体，所述重烃脱除装置的吸附方式包括选自一次性吸附、变温吸附、变压吸附中的至少一种。

优选地，所述预处理装置还包括：颗粒过滤器，分别与所述重烃脱除装置和所述膜分离器相连接，用于去除气体中夹带的颗粒。

优选地，所述预处理装置包括聚结过滤器和重烃脱除装置，所述第一气体依次经过所述聚结过滤器和所述重烃脱除装置。

优选地，所述膜分离器包括：输入端，与所述预处理装置相连接，用于接收所述第二气体；分离膜，用于所述第二气体的分离，将所述第二气体分离为所述渗透气体和所述截留气体；第一输出端，与第一输送管线相连接，所述截留气体依次通过所述第一输出端和所述第一输送管线输出；第二输出端，与第二输送管线相连接，所述渗透气体依次通过所述第二输出端和所述第二输送管线输出；其中，所述分离膜具有选择透过性，所述分离膜至少对二氧化碳气体、硫化氢气体以及水蒸气具有透过作用，对所述天然气具有截留作用。

优选地，所述膜分离器包括选自螺旋卷式膜组件、中空纤维膜组件中的至少一种。

优选地，所述天然气净化系统还包括：压力控制阀，分别与所述第一输出端和所述第一输送管线相连接，用于对所述截留气体进行调压，将调节至预期压力的所述截留气体输送至所述第一输送管线中。

优选地，所述天然气净化系统固定在底座上，形成撬装设备。

本实用新型实施例提供的天然气净化系统，具有结构紧凑，占地面积小且设备质量轻的特点，制造、安装成本低，能够广泛的应用于海上平台，且该系统的传动和转动部件少，结构简单，人员配备和维护要求低。

本实用新型实施例提供的天然气净化系统，具有构造简单、操作简单的特点，没有溶剂和化学品的消耗，没有泡沫和腐蚀等问题，系统的运行条件简单，运行成本低；该系统对气体的波动也有很好的适应性，操作灵活性高，运行灵活可靠。

本实用新型实施例提供的天然气净化系统，结合了气液分离器、聚结过滤器、重烃脱除装置以及膜分离器，在去除二氧化碳、硫化氢等酸性气体的同时，对气体进行了多次的脱水处理，处理效果好。

附图说明

通过以下参照附图对本实用新型实施例的描述，本实用新型的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1示出了根据本实用新型实施例的天然气净化系统的示意图。

附图标记

1进气管路 2气液分离器 3聚结过滤器 4加热器

5重烃脱除装置 6颗粒过滤器 7膜分离器

8压力控制阀 9第一输送管线 10第二输送管线

11第三输送管线

具体实施方式

以下将参照附图更详细地描述本实用新型的各种实施例。在各个附图中，相同的元件采用相同或类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。此外，在图中可能未示出某些公知的部分。

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。在下文中描述了本实用新型的许多特定的细节，例如部件的结构、材料、尺寸、处理工艺和技术，以便更清楚地理解本实用新型。但正如本领域的技术人员能够理解的那样，可以不按照这些特定的细节来实现本实用新型。

应当理解，在描述部件的结构时，当将一层、一个区域称为位于另一层、另一个区域“上面”或“上方”时，可以指直接位于另一层、另一个区域上面，或者在其与另一层、另一个区域之间还包含其它的层或区域。并且，如果将部件翻转，该一层、一个区域将位于另一层、另一个区域“下面”或“下方”。

图1示出了根据本实用新型实施例的天然气除杂系统的示意图。如图1所示，该天然气除杂系统包括：进气管路1、气液分离器2、聚结过滤器3、加热器4、重烃脱除装置5、颗粒过滤器6、膜分离器7、压力控制阀8、第一输送管线9、第二输送管线10、第三输送管线11。

进气管路1与气液分离器2相连接，待处理气体(例如从海上平台采集得到的包含有天然气、二氧化碳、水蒸气等的混合气体)通过进气管路1输送至气液分离器2中。在气液分离器2中，发生气体与液体的分离。

气液分离器2后连接有预处理装置，预处理装置例如包括聚结过滤器3、加热器4、重烃脱除装置5和颗粒过滤器6中的至少一个。

在本发明的一个实施例中，气液分离器2分别与聚结过滤器3和第三输送管线11相连接。在气液分离器2中，待处理气体中夹带的液态物质被分离出来并聚集在气液分离器2的底部，聚集的液态物质(例如为液体烃类)通过第三输送管线11输出。气体分离后的不凝气体经输送管路输送至聚结过滤器3。

聚结过滤器3与加热器4相连接。在聚结过滤器3中，除去待处理气体中夹带的颗粒和液滴。处理后的气体输送至加热器4中，加热器4 对气体进行加热，将气体加热到预定的温度。

加热器4与重烃脱除装置5相连接。加热后的气体经输送管路输送至重烃脱除装置5中。在重烃脱除装置5中，脱除气体中含有的重烃成分。

重烃脱除装置5与颗粒过滤器6相连接。颗粒过滤器6用于过滤气体中的颗粒。

颗粒过滤器6与膜分离器7相连接，过滤后的气体经输送管路输送至膜分离器7中。

膜分离器7分别与第一输送管线9和第二输送管线10相连接。气体经膜分离器7分离处理后，截留侧的气体(高度纯化的天然气)经第一输送管线9输出系统，渗透侧的气体(二氧化碳、水蒸气等)经第二输送管线10输出系统。

在上述实施例中，该除杂系统在除去二氧化碳、硫化氢等气体的同时，附带脱除多余的水分，可进一步降低净化后天然气对管道的腐蚀。在该除杂系统中，特别的设置有加热器和重烃脱除装置。加热器对气体进行加热，能够防止膜分离处理的气流中有液体出现，保护了膜分离器。气体经过重烃脱除装置的脱重烃处理后，才进入膜分离器，防止损坏膜分离器。该除杂系统使用的膜系统操作简单，没有泡沫和腐蚀等问题，且膜分离技术不依赖气液平衡进行分离，没有溶剂和化学品的消耗，节约了处理和储存的空间，同时减少了溶剂、化学品等的物流及运输成本。

在本实用新型的一个可选实施例中，膜分离器7与第一输送管线9 之间设置有压力控制阀8。压力控制阀8用于调节、控制第一输送管线9 中的气体压力。

在本实用新型的一个可选实施例中，气液分离器2为分离塔，进气管路1连接至分离塔侧壁的中上部。分离塔内设置有除雾器，除雾器的高度高于进气管路1与分离塔连接处的高度。除雾器用于辅助气体和液体的分离。

在本实用新型的一个可选实施例中，气液分离器2设计为分离塔。分离塔包括第一出口端和第二出口端，第一出口端位于分离塔的顶部，第二出口端位于分离塔的底部。聚结过滤器3包括入口端和出口端，入口端位于聚结过滤器3的底部，出口端位于聚结过滤器3的顶部。分离塔的第一出口端通过输送管道与聚结过滤器3的入口端相连接；第二出口端与第三输送管线11相连接。

在本实用新型的一个可选实施例中，聚结过滤器3包括聚结滤芯和分离滤芯。输入聚结过滤器3的待处理气体首先流经聚结滤芯，聚结滤芯滤除固体杂质，并将极小的水滴聚结成较大的水珠。聚结后的水珠依靠自重或是通过其他方式分离去除。分离滤芯具有憎水性，通过聚结滤芯的气体流经分离滤芯，进一步地分离水分。

在本实用新型的一个可选实施例中，重烃脱除装置5设计为吸附塔，其中的吸附床内放置有吸附剂。该吸附剂例如为硅胶、活性氧化铝、活性炭、分子筛等，可以选择性的吸附气体中的水分和重烃类气体。吸附塔的操作形式可以是一次性吸附装置、变温吸附装置、变压吸附装置等。

在本实用新型的一个可选实施例中，膜分离器7包括膜组件。该膜组件的分离特性是优先透过二氧化碳、硫化氢等酸性气体以及水蒸气。该膜组件的结构形式例如是螺旋卷式膜组件、中空纤维膜组件。膜分离器7包括截留气出口端和渗透气出口端，截留气出口端与第一输送管线 9相连接，渗透气出口端与第二输送管线10相连接。当气体经过膜分离器7的膜组件时，二氧化碳、硫化氢、水蒸气等气体优先透过膜，在膜的渗透侧富集，并通过渗透气出口端由第二输送管线10输送出该天然气除杂系统；在膜的截留侧为高度纯化了的天然气，通过截留气出口端由第一输送管线9输出。

在上述实施例中，使用膜分离器对废气进行分离。由于膜分离器独特的选择性透过作用(优先透过二氧化碳、硫化氢等酸性气体以及水蒸气)，当待分离气体中的可渗透气体(二氧化碳等)的浓度升高时，膜分离器会更多的渗透可渗透气体；当待分离气体中的可渗透气体的浓度降低时，可渗透气体透过膜分离器的量会变小。根据本实用新型实施例的除杂系统，操作灵活性高且运行稳定可靠，对天然气气量，二氧化碳浓度等的波动具有很好的适用性。

在本实用新型的一个可选实施例中，膜分离器7安装在底座上，形成撬装设备。

在本实用新型的一个可选实施例中，该天然气除杂系统设置在海上平台，用于海上平台天然气井采出的天然气或海上平台石油井采出的油田伴生气的除杂，采出的天然气或伴生气具有较高的压力(1.0MPa G以上)。采出的天然气通过进气管路1进入到气液分离器2进行气液分离，得到的液体烃类经第三输送管线11送出该系统，从气液分离器2顶部出来的不凝气，进入到聚结过滤器3中，除去气流中夹带的颗粒和液滴，并通过加热器4，将气体温度升高到50-85℃。气体随后进入重烃脱除装置5，脱除其中含有的重烃成分。脱除重烃后的气体随后进入膜分离器7 内，发生如下的分离过程：当气体经过分离膜组件时，二氧化碳、水优先透过膜，在膜的渗透侧富集，通过第二输送管线10排出系统外；在膜的截留侧为高度纯化了的天然气，经过压力控制阀8调压后进入第一输送管线9。

在上述实施例中，该除杂系统的紧凑性高、占地面积小、设备成本、安装成本及使用成本低，且传动和转动的部件少，人员配备和维护要求低。该系统的除杂效果好，可以有效地解决设备和管路的腐蚀问题，进一步地，可以减小向外输送气体管路(例如第一输送管线9)的尺寸，并减小压缩机功耗。该除杂系统还具有能量消耗低，节约发电设备的特点。

在本实用新型的一个可选实施例中，将该天然气除杂系统安装在底座上，形成撬装设备。

应当说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

依照本实用新型的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本实用新型以及在本实用新型基础上的修改使用。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (10)

1.一种天然气净化系统，其特征在于，包括：

气液分离器，从含有天然气的输入物质中分离获得液态物质和第一气体；

预处理装置，与所述气液分离器相连接以接收所述第一气体，并对所述第一气体进行物理处理以获得第二气体，所述物理处理至少包括加热；以及

膜分离器，与所述预处理装置相连接以接收所述第二气体，并将所述第二气体分离为渗透气体和截留气体，并将含有天然气的所述截留气体作为净化后的输出气体输出。

2.根据权利要求1所述的天然气净化系统，其特征在于，所述气液分离器包括分离塔，所述分离塔包括：

物料入口端，位于所述分离塔的侧壁上，用于接收所述输入物质；

第一出口端，位于所述分离塔的顶部，用于将所述第一气体输出至所述预处理装置；

第二出口端，位于所述分离塔的底部，并与第三输送管线相连接，所述液态物质依次通过所述第二出口端和所述第三输送管线输出；以及

除雾器，位于所述分离塔中，用于气体与液体的分离，

其中，所述除雾器的高度高于所述物料入口端的高度。

3.根据权利要求1所述的天然气净化系统，其特征在于，所述预处理装置包括聚结过滤器，所述聚结过滤器与所述气液分离器相连接以接收所述第一气体，并除去所述第一气体中的固体颗粒和液滴以得到过滤气体；

所述聚结过滤器包括：

入口端，位于所述聚结过滤器的底部，用于接收所述第一气体；

出口端，位于所述聚结过滤器的顶部，用于输出所述过滤气体；

聚结滤芯，位于所述聚结过滤器中，用于除去所述第一气体中的所述固体颗粒，并去除聚结得到的所述液滴；

分离滤芯，位于所述聚结过滤器中，具有憎水性，用于分离水分，

其中，所述第一气体依次经过所述聚结滤芯和所述分离滤芯，得到所述过滤气体。

4.根据权利要求1所述的天然气净化系统，其特征在于，所述预处理装置包括重烃脱除装置，所述重烃脱除装置包括吸附剂，所述吸附剂包括选自硅胶、活性氧化铝、活性炭、分子筛中的至少一种，用于选择性的吸附所述第一气体中的水分和重烃类气体，所述重烃脱除装置的吸附方式包括选自一次性吸附、变温吸附、变压吸附中的至少一种。

5.根据权利要求4所述的天然气净化系统，其特征在于，所述预处理装置还包括：

颗粒过滤器，分别与所述重烃脱除装置和所述膜分离器相连接，用于去除气体中夹带的颗粒。

6.根据权利要求1所述的天然气净化系统，其特征在于，所述预处理装置包括聚结过滤器和重烃脱除装置，所述第一气体依次经过所述聚结过滤器和所述重烃脱除装置。

7.根据权利要求1所述的天然气净化系统，其特征在于，所述膜分离器包括：

输入端，与所述预处理装置相连接，用于接收所述第二气体；

分离膜，用于所述第二气体的分离，将所述第二气体分离为所述渗透气体和所述截留气体；

第一输出端，与第一输送管线相连接，所述截留气体依次通过所述第一输出端和所述第一输送管线输出；

第二输出端，与第二输送管线相连接，所述渗透气体依次通过所述第二输出端和所述第二输送管线输出；

其中，所述分离膜具有选择透过性，所述分离膜至少对二氧化碳气体、硫化氢气体以及水蒸气具有透过作用，对所述天然气具有截留作用。

8.根据权利要求7所述的天然气净化系统，其特征在于，所述膜分离器包括选自螺旋卷式膜组件、中空纤维膜组件中的至少一种。

9.根据权利要求7所述的天然气净化系统，其特征在于，所述天然气净化系统还包括：

压力控制阀，分别与所述第一输出端和所述第一输送管线相连接，用于对所述截留气体进行调压，将调节至预期压力的所述截留气体输送至所述第一输送管线中。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的天然气净化系统，其特征在于，所述天然气净化系统固定在底座上，形成撬装设备。

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