CN219647094U - 一种可再生的天然气脱水装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可再生的天然气脱水装置，包括若干脱水塔、气/气换热器、冷却机构、加热机构、再生气分离器、脱水进气管路、冷却气输出管路、再生气输入管路、再生气回流管路、冷却气输出管路、再生气输入管路、排气管路。本实用新型，脱水、再生、冷却各工序可分别在不同的管路和脱水塔内进行，提高了天然气脱水装置脱水、再生和冷却效率，降低了天然气脱水装置的成本；冷却气和再生气可在气/气换热器进行热交换，并通过再生气回流管路进行回收，实现系统内余热、余气均得到回收利用，降低了整套系统的热量损失。

Description

一种可再生的天然气脱水装置

技术领域

本实用新型涉及天然气脱水技术领域，具体涉及一种可再生的天然气脱水装置。

背景技术

自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，如含有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。因此，天然气脱水非常必要。

常见的天然气脱水方法中以分子筛脱水的应用最广泛、技术最成熟可靠，通过分子筛作为吸附剂，将水分从天然气中吸附出来。目前天然气工业用的脱水吸附器主要是固定床吸附塔，为保证装置的连续操作，至少需要两个吸附塔，分别进行吸附脱水操作和再生冷却操作，存在处理规模有限、操作弹性小、系统能耗高等缺陷。

为此，中国发明专利CN105062596A提供的一种新型闭式多塔天然气分子筛脱水装置，包括制冷机、气液分离器、四干燥塔、热交换器、再生气加热器、空冷器、若干控制阀和若干管路，通过制冷机对原料天然气和再生气返流进行预冷，承担一定脱水负荷，装置脱水期间干燥塔的加热、冷却功率相对较小；再生气分离器和前置气液分离器合二为一，在一定程度上提高了天然气的操作弹性和运行可靠性。

上述方案中，热吹再生和冷吹冷却工序需要在同一干燥塔内依次进行，因此为使脱水装置保持一定的脱水效率，需要设置多个进行脱水操作的脱水塔，增加了冷却装置的成本和占地空间，脱水塔再生效率低。

有鉴于此，急需对现有技术中的天然气脱水装置进行改进，以提高天然气脱水装置的脱水、再生和冷却效率、降低天然气脱水装置的成本。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是现有天然气脱水装置的工作效率低、成本高的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案如下：

一种可再生的天然气脱水装置，包括：

若干脱水塔，所述脱水塔内填装有分子筛吸附剂；其上下两端分别设有脱水塔进气口和脱水塔出气口；

气/气换热器，其上设有连接的第一换热进口和第一换热出口、连接的第二换热进口和第二换热出口；

加热机构，用于加热冷却气；其入口端与所述第一换热出口连接；

冷却机构，用于冷却再生气；其入口端与所述第二换热出口连接；

再生气分离器，其入口端与所述冷却机构的出口端连接，所述再生气分离器上设有再生气回收出口和再生气分离水回收口；

脱水进气管路，其入口端与总进气端连接，其出口端与所述脱水塔进气口连接；

冷却气输入管路，其入口端与所述脱水进气管路连接，其出口端与所述脱水塔进气口和所述第一换热进口连接；

再生气输出管路,其入口端与所述脱水塔进气口连接，其出口端与所述第二换热进口连接；

再生气回流管路,其入口端与所述再生气回收出口连接，其出口端与所述脱水进气管路连接；

冷却气输出管路,其入口端与所述脱水塔出气口连接，其出口端与所述第一换热进口连接；

再生气输入管路，其入口端与所述加热机构的出口端连接，其入口端与所述脱水塔出气口连接；

排气管路，其入口端与所述脱水塔出气口连接，用于排出脱水后的天然气；

所述脱水塔进气口与所述脱水进气管路、所述冷却气输入管路、所述再生气输出管路的连接端上分别设有脱水进气阀、冷却气输入阀和再生气输出阀；

所述脱水塔出气口与所述冷却气输出管路、所述再生气输入管路和所述排气管路的连接端上分别设有冷却气输出阀、再生气输入阀和排气阀。

在上述技术方案中，优选的，所述加热机构包括：

再生气加热器，所述再生气加热器为导热油加热器；所述再生气加热器的入口端与所述第一换热出口连接；

再生气电加热器，其入口端与所述再生气加热器的出口端连接，其出口端与所述再生气输出管路的入口端连接。

在上述技术方案中，优选的，所述冷却机构包括：

再生气冷却器，为空冷器，其入口端与所述第二换热出口连接；

第一水冷却器，其入口端与所述再生气冷却器的出口端连接，所述第一水冷却器的出口端与所述再生气分离器的入口端连接。

在上述技术方案中，优选的，所述排气管路上设有粉尘过滤器和第二水冷却器，所述粉尘过滤器的入口端与所述脱水塔出气口连接，所述粉尘过滤器的出口端与所述第二水冷却器的入口端连接。

在上述技术方案中，优选的，所述总进气端上设有聚结过滤器。

在上述技术方案中，优选的，还包括：

排污管路，所述聚结过滤器的排污口和所述再生气分离水回收口与所述排污管路连接；

高压放气管路，其入口端与所述脱水塔进气口和所述再生气分离器连接，所述高压放气管路的出口端与燃烧室连接。

在上述技术方案中，优选的，还包括：

控制柜，所述脱水进气阀、所述冷却气输入阀、所述再生气输出阀、所述冷却气输出阀、所述再生气输入阀和所述排气阀均为电磁阀，电磁阀与控制柜连接。

在上述技术方案中，优选的，所述脱水进气管路、所述冷却气输入管路、所述再生气输出管路、所述再生气回流管路、所述冷却气输出管路、所述再生气输入管路、所述排气管路上设有流量传感器、压力传感器和温度传感器，所述流量传感器、所述压力传感器和所述温度传感器与所述控制柜连接。

在上述技术方案中，优选的，所述再生气分离器内设有液位传感器，所述液位传感器与所述控制柜连接。

在上述技术方案中，优选的，所述可再生的天然气脱水装置设置在撬块上。

与现有技术相比，本实用新型提供的可再生的天然气脱水装置，脱水、再生、冷却各工序可分别在不同的管路和脱水塔内进行，提高了天然气脱水装置脱水、再生和冷却效率，降低了天然气脱水装置的成本；冷却气和再生气可在气/气换热器进行热交换，并通过再生气回流管路进行回收，实现系统内余热、余气均得到回收利用，降低了整套系统的热量损失。

附图说明

图1为本实用新型中可再生的天然气脱水装置的立体图；

图2为本实用新型中可再生的天然气脱水装置的侧视图；

图3为本实用新型中可再生的天然气脱水装置的工作原理图；

图4为图3中D处的放大示意图。

其中，图1至图4中各部件名称与附图标记之间的对应关系如下：

脱水塔1，气/气换热器2，再生气分离器3，再生气加热器4，再生气电加热器5，再生气冷却器6，第一冷却器7，粉尘过滤器8，第二水冷却器9，聚结过滤器10，撬块12，

脱水进气管路a，冷却气输入管路b，再生气输出管路c，再生气回流管路d，冷却气输出管路e，再生气输入管路f，排气管路g，排污管路h，高压放气管路i，

第一脱水塔1A，第二脱水塔1B，第三脱水塔1C，

第一换热进口201，第一换热出口202，第二换热进口203，第二换热出口204。

具体实施方式

本实用新型提供了一种可再生的天然气脱水装置，实现脱水、再生、冷却各工序的分别进行，提高了天然气脱水装置的脱水再生效率，降低了天然气脱水装置的成本。下面结合说明书附图和具体实施方式对本实用新型做出详细说明。

如图1至图4所示，本实用新型提供的可再生的天然气脱水装置包括若干脱水塔1、气/气换热器2、冷却机构、加热机构、再生气分离器3和各工作管路，工作管路包括脱水进气管路a、冷却气输入管路b、再生气输出管路c、再生气回流管路d、冷却气输出管路e、再生气输入管路f、排气管路g。

脱水塔1内填装有分子筛吸附剂。脱水塔1的上下两端分别设有脱水塔进气口和脱水塔出气口。在本实用新型的一个实施例中，脱水塔1可设置为三个，三个脱水塔1分别进行脱水、再生和冷却工序。

气/气换热器2用于冷却气和再生气的热交换。气/气换热器2上设有分别连通的两组换热进出口：第一换热进口201和第一换热出口202、第二换热进口203和第二换热出口204。

再生气分离器3的入口端与冷却机构的出口端连接，再生气分离器3上设有再生气回收出口和再生气分离水回收口。

加热机构用于加热冷却气，加热机构包括再生气加热器4和再生气电加热器5。再生气加热器4为导热油加热器，再生气加热器4的入口端与第一换热出口202连接。再生气电加热器5的入口端与再生气加热器4的出口端连接，再生气电加热器5的出口端为冷却机构的出口端。

冷却机构用于冷却再生气，冷却机构包括再生气冷却器6和第一冷却器7。再生气冷却器6为空冷器，再生气冷却器6的入口端与第二换热出口204连接。第一水冷却器7的其入口端与再生气冷却器6的出口端连接，第一水冷却器7的出口端与再生气分离器3的入口端连接。

脱水进气管路a用于将需要脱水的天然气输送至进行脱水步骤的脱水塔1内。脱水进气管路a的入口端与总进气端连接，脱水进气管路a的出口端与脱水塔进气口连接。

冷却气输入管路b用于将冷却气送至进行冷却步骤的脱水塔1内。冷却气输入管路b的入口端与脱水进气管路a连接，冷却气输入管路b的出口端与脱水塔进气口和第一换热进口201连接；

再生气输出管路c用于将脱水塔1排出的再生气送入气/气换热器2进行热交换。再生气输出管路c的入口端与脱水塔进气口连接，再生气输出管路c的出口端与第二换热进口204连接。

再生气回流管路d用于回收再生气。再生气回流管路d的入口端与再生气回收出口连接，再生气回流管路d的出口端与脱水进气管路a连接。

冷却气输出管路e用于将脱水塔1排出的冷却气送入气/气换热器2进行热交换。冷却气输出管路e的入口端与脱水塔出气口连接，冷却气输出管路e的出口端与第一换热进口201连接；

再生气输入管路f用于将再生气输入脱水塔1。再生气输入管路f的入口端与加热机构的出口端连接，再生气输入管路f的入口端与脱水塔出气口连接。

排气管路g用于回收脱水干燥后的天然气。排气管路g的入口端与脱水塔出气口连接。排气管路g上设有粉尘过滤器8和第二水冷却器9，粉尘过滤器8的入口端与脱水塔出气口连接，粉尘过滤器8的出口端与第二水冷却器9的入口端连接，第二水冷却器9的出口端与天然气输出管路连接，用于对排出的天然气进行冷却。

总进气端上设有聚结过滤器10，用于对进入天然气脱水装置的天然气进行初级过滤，避免天然气中的杂质大颗粒破坏工作管路，影响天然气脱水装置的使用寿命。

工作管路还包括排污管路h和高压放气管路i。聚结过滤器10的排污口和再生气分离水回收口与排污管路h连接，聚结过滤器10过滤的杂质和再生气分离出的水经排污管路h进行回收。高压放气管路i的入口端与脱水塔进气口和再生气分离器3连接，可在脱水塔1和再生气分离器3内压力过大时进行排气，使系统内压力下降至安全范围内。高压放气管路i的出口端与燃烧室连接，可对排出的气体进行燃烧利用。

脱水塔进气口与脱水进气管路a、冷却气输入管路b、再生气输出管路c的连接端上分别设有脱水进气阀、冷却气输入阀和再生气输出阀，脱水塔出气口与冷却气输出管路e、再生气输入管路f和排气管路g的连接端上分别设有冷却气输出阀、再生气输入阀和排气阀，脱水进气阀、冷却气输入阀和再生气输出阀以及冷却气输出阀、再生气输入阀和排气阀均为电磁阀。

脱水进气管路a、冷却气输入管路b、再生气输出管路c、再生气回流管路d、冷却气输出管路e、再生气输入管路f、排气管路g上设有流量传感器、压力传感器和温度传感器，再生气分离器3内设有液位传感器。

可再生的天然气脱水装置还包括控制柜，电磁阀、流量传感器、压力传感器、温度传感器和液位传感器与控制柜连接，可通过控制柜控制工作管路的切换以及天然气脱水装置运行过程中的监控。

可再生的天然气脱水装置设置在撬块12上，方便对可再生的天然气脱水装置进行整体装配。

本实用新型的工作过程如下：

脱水过程：

将脱水塔进气口上的脱水进气阀打开，冷却气输入阀和再生气输出阀关闭；将脱水塔出气口上的排气阀打开，冷却气输出阀和再生气输入阀关闭。天然气从总进气端输入，经聚结过滤器10过滤掉大颗粒杂质后，进入脱水进气管路a，经脱水塔进气口进入脱水塔1内，脱水塔1内部内部填装分子筛吸附剂，分子筛的晶体结构中具有大量的空腔，这些空腔是由规则而均匀的孔道相连接，具有很大的表面积，因此具有很大的吸附能力，对极化分子和可极化分子具有较强的吸附能力，水是一种强极化分子，其分子直径比分子筛的孔径小，极易被分子筛吸附。由此原料气经过分子筛内部水气被吸收。干燥的天然气经脱水塔出气口，通过排气管路g排出，经粉尘过滤器8去除气体中可能携带的小颗粒分子筛，并通过第二水冷却器9冷却后，从出口管输出。

加热再生过程：

随脱水塔脱水工作的进行，分子筛使用后吸附能力下降，需要对塔内的分子筛填料进行变温再生处理。将脱水塔进气口上的再生气输出阀打开，脱水进气阀和冷却气输入阀关闭；将脱水塔出气口上的再生气输入阀打开，排气阀和冷却气输出阀关闭。

经加热机构加热的再生气从脱水塔出气口进入塔内，从脱水塔出气口排入再生气输出管路c，经高温加热的再生气由下而上通入脱水塔中，可将分子筛加热，使分子筛孔道中吸附的结晶水变为游离水，以再生气为载体带出水分，完成分子筛再生。

冷却过程：

经过再生的分子筛处于高温状态，通过冷却可以恢复到可使用状态。将脱水塔进气口上的冷却气输入阀打开，脱水进气阀和再生气输出阀关闭；将脱水塔出气口上的冷却气输出阀打开，排气阀和再生气输入阀关闭。冷却气从脱水进气管路a内进入冷却气输入管路b内，通过脱水塔进气口进入脱水塔1，对再生后处于高温状态的分子筛进行冷却，冷却气自脱水塔出气口排出，进入冷却气输出管路e。

余热回收过程：

分子筛再生过程中，需要将再生气加热至200摄氏度以上，之后再次使用时，需要冷却至约40℃左右，其中再生气的热量在气/气换热器中进行回收利用。

如图4所示，当三个脱水塔中第一脱水塔1A进行脱水工序，第二脱水塔1B进行冷却工序，第三脱水塔1C进行加热再生工序时，首次气经过冷却过程后通过再生气加热器4和再生气电加热器5进行多次加热后，作为加热再生中的再生气，进入第三脱水塔1C内。第二脱水塔1B排出的冷却气(25-40℃)与第三脱水塔1C排出的热再生气(200℃)分别从第一换热进口201和第二换热进口203进入气/气换热器2内，进行热交换。

热再生气经热交换后从第二换热出口204排出，经再生气加热器4和再生气电加热器5加热至可用温度后，重新进入第三脱水塔1C，对分子筛进行加热再生。

冷却气经热交换后从第一换热出口202排出，经再生气冷却器6和第一冷却器7冷却，进入再生气分离器3进行气水分离后，通过再生气回流管路d进入脱水进气管路a后再用。

由此，系统的余热、余气均得到回收利用，降低了整套系统的热量损失。

与现有技术相比，本实用新型提供的可再生的天然气脱水装置，具有以下优点：

(1)三塔高效脱水技术，通过设置各工作管路，脱水塔的进出口通过各电磁阀与对应工作管路连接，从而实现脱水、再生和冷却工序的独立进行，从而使三塔同步进行脱水、再生和冷却，大大提高了天然气脱水装置的脱水、再生和冷却效率，降低了天然气脱水装置的成本；

(2)余热、余气利用技术，利用气/气换热器和再生气回流管路，使再生气和冷却气进行热交换，从而完成再生气的循环利用，实现对再生气的回收，降低了整套系统的热量损失。

本实用新型并不局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本实用新型的启示下做出的结构变化，凡是与本实用新型具有相同或相近的技术方案，均落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可再生的天然气脱水装置，其特征在于，包括：

若干脱水塔，所述脱水塔内填装有分子筛吸附剂；其上下两端分别设有脱水塔进气口和脱水塔出气口；

气/气换热器，其上设有连接的第一换热进口和第一换热出口、连接的第二换热进口和第二换热出口；

加热机构，用于加热冷却气；其入口端与所述第一换热出口连接；

冷却机构，用于冷却再生气；其入口端与所述第二换热出口连接；

再生气分离器，其入口端与所述冷却机构的出口端连接，所述再生气分离器上设有再生气回收出口和再生气分离水回收口；

脱水进气管路，其入口端与总进气端连接，其出口端与所述脱水塔进气口连接；

冷却气输入管路，其入口端与所述脱水进气管路连接，其出口端与所述脱水塔进气口和所述第一换热进口连接；

再生气输出管路,其入口端与所述脱水塔进气口连接，其出口端与所述第二换热进口连接；

再生气回流管路,其入口端与所述再生气回收出口连接，其出口端与所述脱水进气管路连接；

冷却气输出管路,其入口端与所述脱水塔出气口连接，其出口端与所述第一换热进口连接；

再生气输入管路，其入口端与所述加热机构的出口端连接，其入口端与所述脱水塔出气口连接；

排气管路，其入口端与所述脱水塔出气口连接，用于排出脱水后的天然气；

所述脱水塔进气口与所述脱水进气管路、所述冷却气输入管路、所述再生气输出管路的连接端上分别设有脱水进气阀、冷却气输入阀和再生气输出阀；

所述脱水塔出气口与所述冷却气输出管路、所述再生气输入管路和所述排气管路的连接端上分别设有冷却气输出阀、再生气输入阀和排气阀。

2.根据权利要求1所述的可再生的天然气脱水装置，其特征在于，所述加热机构包括：

再生气加热器，所述再生气加热器为导热油加热器；所述再生气加热器的入口端与所述第一换热出口连接；

再生气电加热器，其入口端与所述再生气加热器的出口端连接，其出口端与所述再生气输出管路的入口端连接。

3.根据权利要求1所述的可再生的天然气脱水装置，其特征在于，所述冷却机构包括：

再生气冷却器，为空冷器，其入口端与所述第二换热出口连接；

第一水冷却器，其入口端与所述再生气冷却器的出口端连接，所述第一水冷却器的出口端与所述再生气分离器的入口端连接。

4.根据权利要求1所述的可再生的天然气脱水装置，其特征在于，所述排气管路上设有粉尘过滤器和第二水冷却器，所述粉尘过滤器的入口端与所述脱水塔出气口连接，所述粉尘过滤器的出口端与所述第二水冷却器的入口端连接。

5.根据权利要求1所述的可再生的天然气脱水装置，其特征在于，所述总进气端上设有聚结过滤器。

6.根据权利要求5所述的可再生的天然气脱水装置，其特征在于，还包括：

排污管路，所述聚结过滤器的排污口和所述再生气分离水回收口与所述排污管路连接；

高压放气管路，其入口端与所述脱水塔进气口和所述再生气分离器连接，所述高压放气管路的出口端与燃烧室连接。

7.根据权利要求1所述的可再生的天然气脱水装置，其特征在于，还包括：

控制柜，所述脱水进气阀、所述冷却气输入阀、所述再生气输出阀、所述冷却气输出阀、所述再生气输入阀和所述排气阀均为电磁阀，电磁阀与控制柜连接。

8.根据权利要求7所述的可再生的天然气脱水装置，其特征在于，所述脱水进气管路、所述冷却气输入管路、所述再生气输出管路、所述再生气回流管路、所述冷却气输出管路、所述再生气输入管路、所述排气管路上设有流量传感器、压力传感器和温度传感器，所述流量传感器、所述压力传感器和所述温度传感器与所述控制柜连接。

9.根据权利要求7所述的可再生的天然气脱水装置，其特征在于，所述再生气分离器内设有液位传感器，所述液位传感器与所述控制柜连接。

10.根据权利要求7所述的可再生的天然气脱水装置，其特征在于，所述可再生的天然气脱水装置设置在撬块上。