CN220078986U - 安全稳定型三甘醇脱水系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种安全稳定型三甘醇脱水系统，包括由吸收塔、精馏柱、闪蒸罐、富液过滤器、缓冲罐、精馏柱、重沸器、缓冲罐、冷却器、甘醇循环泵和吸收塔依次连接形成的三甘醇脱水循环回路，精馏柱与重沸器之间设有旁通管，精馏柱和旁通管内均具有精馏填料层，当精馏柱内的精馏填料层封堵时，从缓冲罐进入精馏柱内的三甘醇富液可通过所述旁通管进入重沸器内。通过旁通管在精馏柱与重沸器之间形成旁通回路，这样即使精馏柱内的精馏填料层发生堵塞时，也可暂时运行，不会立即停止生产，为检修工作提供充足的准备时间，同时不影响三甘醇富液的正常处理，降低安全隐患同时可以保证天然气脱水系统的正常运转，有效减少生产损失。

Description

安全稳定型三甘醇脱水系统

技术领域

本实用新型涉及天然气脱水设备领域，具体涉及一种安全稳定型三甘醇脱水系统。

背景技术

为满足天然气的远距离输送，减少管道内壁腐蚀，往往需要对其进行脱水处理。现有技术中，多采用溶剂吸收脱水的方法，如采用甘醇进入吸收塔内，利用其亲水性，从而将天然气中水分吸出，然后再通过富液将其带走，从而降低天然气的露点，满足干气输送要求。脱水过程中的甘醇需要重复利用，这就需要对富液进行再生，然后再将再生后的贫液冷却送入吸收塔中，以此实现甘醇的循环利用。

在上述循环处理过程中，富液的脱水主要用到精馏柱和重沸器等装置，其过程和结构可参考专利“201620063079.7”，“一种三甘醇脱水系统”，该专利中提到三甘醇可能受到水蒸汽的阻隔，而其物理重力对重沸器内的三甘醇形成液柱回压，使重沸器内压力上升，大量三甘醇被带入灼烧炉内，可能导致灼烧炉发生爆炸，发生安全事故，同时也造成大量三甘醇的浪费，而本申请就现场实际施工经验而言，甘醇在吸收塔内进行吸水置换过程中，同时也会携带少量的固体杂质进入精馏柱内，经过精馏柱内填料的过滤吸附，长时间粘附在精馏柱填料上，导致填料之间的间隙越来越小，直至完全封堵，此时，重沸器产生的水蒸汽无法上升排出，而进入精馏柱内的甘醇富液不能通过填料层，此种情况，也会导致重沸器内的压力上升，存在爆炸风险，精馏柱内的甘醇富液可能进入灼烧炉内，引发火灾或爆炸风险。如不能及时到达现场关闭极易引发安全事故，同时循环管线不能正常供应甘醇贫液，脱水系统不能正常工作，需立即停运等待检修，而往往检修准备时间较长，大大影响生产效率。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型提供了一种安全稳定型三甘醇脱水系统，以防止精馏填料堵塞时引发安全事故，为设备检修提供充裕缓冲准备时间，降低对生产效率的影响。

为实现上述目的，本实用新型技术方案如下：

一种安全稳定型三甘醇脱水系统，包括由吸收塔、精馏柱、闪蒸罐、富液过滤器、缓冲罐、精馏柱、重沸器、缓冲罐、冷却器、甘醇循环泵和吸收塔依次连接形成的三甘醇脱水循环回路，其关键在于：所述精馏柱与重沸器之间设有旁通管，所述精馏柱和旁通管内均具有精馏填料层，当所述精馏柱内的精馏填料层封堵时，从缓冲罐进入精馏柱内的三甘醇富液可通过所述旁通管进入重沸器内。

采用以上结构，当精馏柱内的精馏填料应三甘醇析出污物的污染，而发生堵塞，进入的三甘醇富液液位上升，然后进入旁通管内，经过旁通管内精馏填料作用后再进入重沸器中，同时重沸器内的水蒸汽也可进入旁通管中与三甘醇富液实现热量交互，再从上方排出，避免重沸器压力的快速上升以及三甘醇的流失，较少安全隐患，同时不影响对三甘醇富液的处理，从而为后续的检修准备工作提供充裕时间。

作为优选：所述旁通管位于精馏柱内，并沿精馏柱轴向设置，所述旁通管的上端比精馏柱内的精馏填料层高，其上端侧壁上具有进液孔，其下端与重沸器连通。采用以上结构，提高三甘醇富液和水蒸汽的通过作用效率，且确保只有当精馏柱内的精馏填料发生堵塞时，三甘醇富液才会进入旁通管内。

作为优选：所述旁通管上对应进液孔的区域设有滤网。采用以上结构，可对三甘醇富液进行再次过滤，以防止富液中的析出物将旁通管内的精馏填料快速堵塞，导致旁通管工作失效，有利于延长旁通管的持续工作时间。

作为优选：所述旁通管的流通面积为精馏柱流通面积的1/4-1/3。采用以上方案，有利于满足三甘醇富液的进液量，避免旁通管走液不及时，三甘醇富液在精馏柱内沉积太多，导致对水蒸汽造成封堵，使重沸器内部压力升高，有利于提高安全系数。

作为优选：所述旁通管上端端部设管帽。采用以上方案，可防止旁通管上方的杂物直接掉入旁通管内，对其内部的精馏填料造成封堵，还可防止水蒸气将三甘醇富液吹起带入上部的灼烧管道，造成三甘醇液体的损失，有利于提高对三甘醇富液的脱水分离效果

作为优选：所述旁通管上端靠近所述管帽的位置设有单向阀。采用以上结构，水蒸汽可通过单向阀排出旁通管，再由精馏柱的出气管排出，因为单向阀开闭需要压力，为间歇式工作方式，此过程则可通过重沸器的压力是否有规律的升降，以此判断三甘醇富液开始进入旁通管，也是精馏柱需要检修的有效指示，有利于提高检修反应效率。

作为优选：所述旁通管的上端设有翻板阀或呼吸阀。采用以上结构，可以更好的通过压力变化判断旁通管是否开始工作，且可防止精馏柱的精馏填料未封堵时，重沸器产生的水蒸汽通过旁通管向上排出，从而影响正常的三甘醇富液处理。

作为优选：所述旁通管位于精馏柱外部，其上端设有均与精馏柱连通的第一支管和第二支管，其中第一支管与精馏柱连通位置高于精馏柱内精馏填料层上表面，第二支管位于第一支管上方，所述旁通管下端与重沸器连通。采用以上方案，便于安装实施，降低生产及安装成本，且方便后期检修。

作为优选：所述第一支管和第二支管内靠近精馏柱的位置均设有滤网。采用以上方案，可充分利用旁通管的高度，这样即使当三甘醇富液沉积将第一支管完全封堵时，水蒸汽还可通过上方的第二支管排出，防止重沸器压力上升，且均可对进入旁通管内的三甘醇富液进行过滤，可有效延长旁通管使用时间。

作为优选：所述精馏柱内的精馏填料粒径比旁通管内的精馏填料粒径小。采用以上方案，旁通管内精馏填料层内间隙相对较大，可有效增加旁通管的流通面积，进一步相对延长旁通回路的使用时间，同时满足正常的生产需要。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

采用本实用新型提供的安全稳定型三甘醇脱水系统，通过旁通管在精馏柱与重沸器之间形成旁通回路，这样即使精馏柱内的精馏填料层发生堵塞时，也可暂时运行，不会立即停止生产，为检修工作提供充足的准备时间，同时不影响三甘醇富液的正常处理，降低安全隐患同时可以保证天然气脱水系统的正常运转，有效降低生产效率损失。

附图说明

图1为本实用新型实施例一的结构示意图；

图2为图1所示实施例中设有单向阀的旁通管安装结构示意图；

图3为图1所示实施例中设有翻板阀的旁通管安装结构示意图；

图4为图1所示实施例中设有呼吸阀的旁通管安装结构示意图；

图5为图4中呼吸阀结构示意图；

图6为本实用新型实施例二的结构示意图。

具体实施方式

以下结合实施例和附图对本实用新型作进一步说明。

参考图1至图6所示的安全稳定型三甘醇脱水系统，主要包括吸收塔1、精馏柱2、闪蒸罐3、富液过滤器4、缓冲罐5、重沸器6、冷却器7和甘醇循环泵8，并按照常规是三甘醇脱水工序进行连接，即按照吸收塔1、精馏柱盘管、闪蒸罐3、富液过滤器4、缓冲罐盘管、精馏柱精馏填料层、重沸器5、缓冲罐6、冷却器7、甘醇循环泵8和吸收塔1的顺序通过管道连接，形成三甘醇脱水循环回路，其中精馏柱盘管位于精馏柱2内的上部，精馏柱精馏填料层位于精馏柱2的下部，缓冲罐盘管处缓冲罐5内，其中富液过滤器4为两级过滤器，主要包括机械过滤和活性炭过滤。

其主要工作流程如下，湿天然气经过过滤之后进入吸收塔1内，此时通过甘醇循环泵8向吸收塔1的上方塔盘内送入三甘醇贫液，湿天然气在三甘醇贫液作用下，将其中的水分以及其他液体杂质置换出来，形成三甘醇富液，大部分天然气则从吸收塔1的上方导出，三甘醇富液经管道送入精馏柱2内上部的精馏柱盘管内，在精馏柱盘管内进加温预热之后，流入闪蒸罐3中，三甘醇富液中烃类杂质经升温从闪蒸罐3顶部排出去灼烧炉，剩余三甘醇富液则通过管道进入富液过滤器4中，将三甘醇富液进行过滤后再送入缓冲罐5内的缓冲罐盘管中换热，然后再从缓冲罐5的缓冲罐盘管内流出送入精馏柱2内精馏柱填料层20的上方，在精馏柱填料层20内依靠重力下降，而重沸器6产生的水蒸汽则从精馏柱填料层20下方往上升腾，在精馏柱精馏填料层20内水蒸汽和三甘醇富液充分接触发生热交换，使三甘醇富液中的低沸点液体汽化与水蒸汽一起向上升腾排出，三甘醇富液中向下流入重沸器6内，经过190度左右的加热，三甘醇富液中的水分蒸发，形成含水极少的三甘醇贫液则从重沸器6下方的贫液精馏柱60进入缓冲罐5内，可与缓冲罐5内部缓冲罐盘管发生一定热交换，起到一定降温效果，初步降温后的三甘醇贫液从缓冲罐5内流入冷却器7中进行二次冷却，通过甘醇循环泵8即可送入吸收塔1中使用，从而实现三甘醇贫液的重复再生循环利用。

本申请中主要考虑到精馏柱精馏填料层20长期使用，三甘醇富液中的析出污物容易堵塞其填料间隙，进而导致三甘醇富液不能下降，而重沸器6产生的水蒸汽不能上升，存在较大的安全风险，同时影响正常生产，故在精馏柱2与重沸器6之间设有旁通管9，旁通管9内具有旁通管精馏填料层93，且只有当精馏柱精馏填料层20堵塞时，三甘醇富液才会进入旁通管9中，通过旁通管精馏填料层93下降进入重沸器6内，而重沸器6产生的水蒸汽则同样通过旁通管精馏填料层93升腾，可同样实现对三甘醇富液的处理。

本实用新型的实施例一在于将旁通管9设置于精馏柱2内，如图所示，旁通管9沿精馏柱2轴向竖直设置，旁通管9的流通面积约为精馏柱2流通面积的1/4～1/3，其上端高于精馏柱精馏填料层20的上表面一定距离，并在高出的一段侧壁上沿其周向均匀开设有进液孔90，且进液孔90的最低位置高于旁通管精馏填料层93上表面，旁通管精馏填料层93上表面高于精馏柱精馏填料层20上表面，这样当精馏柱精馏填料层20发生堵塞，并在其上部积留液面上升至进液孔90的高度时，则可通过进液孔90进入旁通管9内，旁通管9的下端与重沸器6相连。

在本实施例一中，为防止水蒸汽升腾速度过快，将三甘醇富液带起一定高度至与上方的灼烧管道接触，导致三甘醇富液的浪费，故在旁通管9的上端设有管帽92，管帽92的安装方式类似烟囱顶部盖子结构，即其与旁通管9的上端面之间留有一定间隙，这样当水蒸汽升腾时，即使会吹起三甘醇富液，也会受到管帽92的阻挡，而从四周逸出，有效阻挡了三甘醇富液的升腾，可减少其损失。

同时为便于快速获知三甘醇富液是否已经在走旁通管回路，即判断精馏柱精馏填料层20是否已经发生堵塞，本实施例中旁通管9上端靠近管帽92的位置还设有单向阀91，单向阀91与旁通管9的内壁之间可留有一定间隙以供液体流通，单向阀91打开方向朝下，当水蒸汽升腾在旁通管9内憋起一定压力之后，可将单向阀91阀芯顶开，从管帽92四周处排出，这样憋压与泄压的过程，反应到外部重沸器6的压力表上则可看到压力有规律的升降，即是当看到重沸器6的压力表有规律的升降时，则可初步判断精馏柱精馏填料层20发生堵塞，旁通管9已经工作，需要开始准备接下来的维修更换工作。

当然在本实施例中，单向阀91也不是唯一选用件，还可采用翻板阀95或呼吸阀96进行替换，如采用翻板阀95时，如图3所示，将翻板阀95设置在旁通管9上端，且翻板处于进液孔90下方，管帽92同样存在，这样当旁通管9开始工作之后，不管是上方的三甘醇富液需要往下走，还是水蒸汽要向上排出，均需在旁通管9内形成一定压力之后，才可将翻板阀95的翻板顶开，而当流体顶开翻板通过之后，翻板又恢复原位，从而形成间隔性的压力变化。

如采用呼吸阀96时，旁通管9的结构与前两种区别稍大，旁通管9的上端同样高出精馏柱精馏填料层20，在其上端端部直接安装呼吸阀96，而没有单独设置的进液孔90和管帽92，如图4和图5所示，呼吸阀96的上端封闭，下端敞口与旁通管9通过法兰连接，呼吸阀96内具有两个相对独立的腔室，分别为气路腔室960和液路腔室961，呼吸阀96的侧壁上对应液路腔室961的位置设有上呼吸口96a，液路腔室961内对应上呼吸口96a的位置设有过滤网，液路腔室961的上下两侧分别正对设有排气口964和排液口966，并在对应位置分别设有挡气板965和挡液板967，当挡气板965与排气口964分离，或/和挡液板967与排液口966分离时，则气路腔室960和液路腔室961相互连通。

呼吸阀96结构与常规呼吸阀相似，其内靠近下端的位置设有支撑板962，支撑板962上对应排气口964和排液口966的位置竖向设置有支撑轴963，挡气板965和挡液板967活动套设在支撑轴963上，并分别通过弹簧支撑在对应设置的挡片上，当挡气板965和挡液板967受到一定大小的向下的压力时，则排气口964和排液口966可打开，当压力消失或减小时，挡气板965和挡液板967的弹簧的弹性作用下将排气口964和排液口966封堵，支撑板962上分布有可与旁通管6连通的下呼吸口96b，这样当精馏柱精馏填料层20发生封堵时，三甘醇富液沉积到一定高度后通过上呼吸口96a进入液路腔室961，并通过流体自重压力作用将挡液板967顶开后向下进入气路腔室960内，再通过下呼吸口96b进入旁通管9内，水蒸汽则可通过下呼吸口96b进入气路腔室960内，然后向上移动堆积到气路腔室960的顶部，压力聚集作用下将挡气板965向下顶开，然后进入液路腔室961内，再通过上呼吸后96a排出。

这样设置，可充分避免在精馏柱精馏填料层20正常情况下，水蒸汽仍通过旁通管9排出，影响三甘醇富液的处理，并且可根据需要，在安装时调整翻板阀95的顶开压力，或呼吸阀96的工作压力，一般调整在0.05Mpa左右即可，这样当观察到重沸器6的压力在0.05Mpa左右有规律进行升降变化时，即可明确此时旁通回路已经开始工作，即精馏柱精馏填料层20已经发生封堵，需要开始准备检修维护工作。

本申请中实施例二与实施例一的主要区别在于，实施例二中将旁通管9设置于精馏柱2的外部，同样沿精馏柱2的轴向设置，其下端与重沸器6连通，其上端端部具有堵头94，其上端从下至上分别设有第一支管9a和第二支管9b，且第一支管9a和第二支管9b均与精馏柱2连通，其中第一支管9a与精馏柱2连通位置比其内部旁通管精馏填料层93上表面高，而旁通管精馏填料层93上表面比精馏柱精馏填料层20的上表面高，这样当精馏柱精馏填料层20发生堵塞时，三甘醇富液积淀到第一支管9a的位置时，则可进入旁通管9内，通过旁通管精馏填料层93下降，而重沸器6产生的水蒸汽同样经过旁通管精馏填料层93升腾，在其内部实现热交换和汽化除水作用，水蒸汽可通过第二支管9b直接进入精馏柱2的上方借助其排气管线排出，且即使当送入的三甘醇富液较多，导致第一支管9a走液不及时，液位上涨到第二支管9b，可通过第二支管9b进入旁通管9中，通过液压增大旁通管9的走液速率。

当然，为便于判断精馏柱精馏填料层20已经发生堵塞，三甘醇富液开始进入旁通管9内，在第一支管9a与旁通管9之间也可设置呼吸阀，当呼吸阀两端的压力达到一定值时，方可实现呼吸作用，使三甘醇富液和水蒸汽通过，如此，呼吸作用反应到重沸器6压力表上为有规律的升降变化，可以很直观的进行记录判断，其作用即类似实施例一中的单向阀91。

在实施例一和实施例二中，为延长旁通管精馏填料层93的使用寿命，故在实施例一中当安装有单向阀91或翻板阀95时，旁通管9内壁上对应进液孔90的区域设有环形滤网，而在实施例二中第一支管9a和第二支管9b内靠近精馏柱2的一端也设有圆片状滤网，即实现对进入旁通管9内的三甘醇富液的三次过滤，可减少进入旁通管9内的杂质含量，防止旁通管精馏填料层93快速失效。

同理，为尽量满足脱水工序生产需求，实施例一和实施例二中旁通管精馏填料层93的填料间隙大于精馏柱精馏填料层20的填料间隙，即旁通管9内的精馏填料粒径大于精馏柱2内精馏填料的粒径，这样则可在不扩大旁通管9截面积情况下，相对增加其流通面积，满足吸收塔1内三甘醇贫液的需求，只略微增加三甘醇贫液的含水量，但可为检修工作提供更充裕的准备周期。

参考图1至图6，本安全稳定型三甘醇脱水系统工作，当精馏柱精馏填料层20发生堵塞时，重沸器6产生的水蒸汽首先可通过旁通管9向上排出，避免了重沸器6压力的快速升起，当三甘醇富液在精馏柱精馏填料层20上积淀到一定液位后则可进入旁通管9中，通过旁通管9下降进入重沸器6中，与此同时，水蒸汽与三甘醇富液在旁通管精馏填料层93内进行热交换，对三甘醇富液内所含的低沸点液体进行汽化作用，从而降低三甘醇富液内含水量，形成三甘醇贫液进入重沸器6中，满足吸收塔1的天然气脱水需求。

旁通管9构成的旁通回路为后续检修工作提供了充足的准备时间，不用立即停运检修，尽可能的降低了对生产的影响，且可相对降低循环三甘醇液体的含水量，避免因精馏柱堵塞造成的装置停产。

最后需要说明的是，上述描述仅为本实用新型的优选实施例，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不违背本实用新型宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似表示，这样的变换均落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种安全稳定型三甘醇脱水系统，包括由吸收塔(1)、精馏柱(2)、闪蒸罐(3)、富液过滤器(4)、缓冲罐(5)、精馏柱(2)、重沸器(6)、缓冲罐(5)、冷却器(7)、甘醇循环泵(8)和吸收塔(1)依次连接形成的三甘醇脱水循环回路，其特征在于：所述精馏柱(2)与重沸器(6)之间设有旁通管(9)，所述精馏柱(2)和旁通管(9)内均具有精馏填料层，当所述精馏柱(2)内的精馏填料层封堵时，从缓冲罐(5)进入精馏柱(2)内的三甘醇富液可通过所述旁通管(9)进入重沸器(6)内。

2.根据权利要求1所述的安全稳定型三甘醇脱水系统，其特征在于：所述旁通管(9)位于精馏柱(2)内，并沿精馏柱(2)轴向设置，所述旁通管(9)的上端比精馏柱(2)内的精馏填料层高，其上端侧壁上具有进液孔(90)，其下端与重沸器(6)连通。

3.根据权利要求2所述的安全稳定型三甘醇脱水系统，其特征在于：所述旁通管(9)上对应进液孔(90)的区域设有滤网。

4.根据权利要求2或3所述的安全稳定型三甘醇脱水系统，其特征在于：所述旁通管(9)的流通面积为精馏柱(2)流通面积的1/4-1/3。

5.根据权利要求2或3所述的安全稳定型三甘醇脱水系统，其特征在于：所述旁通管(9)上端端部设管帽(92)。

6.根据权利要求5所述的安全稳定型三甘醇脱水系统，其特征在于：所述旁通管(9)上端靠近所述管帽(92)的位置设有单向阀(91)。

7.根据权利要求1所述的安全稳定型三甘醇脱水系统，其特征在于：所述旁通管(9)的上端设有翻板阀(95)或呼吸阀(96)。

8.根据权利要求1所述的安全稳定型三甘醇脱水系统，其特征在于：所述旁通管(9)位于精馏柱(2)外部，其上端设有均与精馏柱(2)连通的第一支管(9a)和第二支管(9b)，其中第一支管(9a)与精馏柱(2)连通位置高于精馏柱(2)内精馏填料层上表面，第二支管(9b)位于第一支管(9a)上方，所述旁通管(9)下端与重沸器(6)连通。

9.根据权利要求8所述的安全稳定型三甘醇脱水系统，其特征在于：所述第一支管(9a)和第二支管(9b)内靠近精馏柱(2)的位置均设有滤网。

10.根据权利要求1所述的安全稳定型三甘醇脱水系统，其特征在于：所述精馏柱(2)内的精馏填料粒径比旁通管(9)内的精馏填料粒径小。