本發(fā)明涉及天然氣預(yù)處理和初加工的技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種天然氣預(yù)處理的復(fù)合床層吸附裝置。

背景技術(shù)：

天然氣作為一種優(yōu)質(zhì)的清潔能源，在我國的能源結(jié)構(gòu)比例中越來越高。目前，我國存在著大量產(chǎn)儲(chǔ)量較小的邊際氣田、油田伴生氣、煤層氣田，氣量較小且距離輸氣管網(wǎng)較遠(yuǎn)，采用管道輸送方法不經(jīng)濟(jì)，因而沒有得到有效利用，有些長(zhǎng)期點(diǎn)火燃燒來放空。

天然氣液化裝置可以有效利用這些富含甲烷的氣體資源，通過技術(shù)創(chuàng)新使得回收這些資源而有經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)裝置也適用于油氣田、頁巖氣、煤層氣等的勘探開發(fā)初期的氣體回收。

天然氣液化前都要對(duì)天然氣進(jìn)行預(yù)處理，脫除腐蝕性雜質(zhì)和低溫下會(huì)固化的雜質(zhì)?，F(xiàn)今的預(yù)處理技術(shù)幾乎都是分成獨(dú)立的幾塊，比如脫酸氣裝置、脫水/干燥裝置、脫重?zé)N裝置等，使得天然氣預(yù)處理工藝流程復(fù)雜、設(shè)備眾多，經(jīng)濟(jì)效益較差。

現(xiàn)有技術(shù)中，專利“從富含甲烷的混合氣體中生產(chǎn)液化天然氣的前端組合凈化工藝”（申請(qǐng)?zhí)枺篶n200810044270.7）、專利“天然氣凈化處理方法”（申請(qǐng)?zhí)枺篶n2013（102）37053.0）、專利“焦?fàn)t煤氣制天然氣預(yù)處理裝置”（申請(qǐng)?zhí)枺篶n201420119978.5）、專利“天然氣凈化提純裝置”（申請(qǐng)?zhí)枺篶n201520510075.4）、專利“基于冷熱電三聯(lián)供的邊際氣田天然氣預(yù)處理方法”（申請(qǐng)?zhí)枺篶n201610329280.x）都對(duì)各種雜質(zhì)分別脫除，工藝流程復(fù)雜；專利“一種天然氣凈化與干燥的裝置和方法”（申請(qǐng)?zhí)枺篶n201410339128.0）也是分別設(shè)置了脫酸脫水床、脫重?zé)N床，流程也較復(fù)雜，由此可見，有關(guān)天然氣的預(yù)處理設(shè)備和系統(tǒng)還有待進(jìn)一步的完善和開發(fā)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種工藝流程簡(jiǎn)單、零部件設(shè)備消耗少、處理效率高的天然氣預(yù)處理的復(fù)合床層吸附裝置。

本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：一種天然氣預(yù)處理的復(fù)合床層吸附裝置，它包括預(yù)冷器、原料氣分離器、吸附器處理系統(tǒng)、再生氣冷卻器、再生氣分離器、再生氣加熱器和冷吹氣冷卻器，所述的吸附器處理系統(tǒng)包括吸附器103a、吸附器103b、吸附器103c，吸附器103a、吸附器103b、吸附器103c為相互獨(dú)立的并聯(lián)關(guān)系且連接關(guān)系相同，吸附器103a、吸附器103b、吸附器103c的數(shù)量配置根據(jù)實(shí)際需要設(shè)置其中一個(gè)或多個(gè)；預(yù)冷器包含有三條相互獨(dú)立的通路，預(yù)冷器的進(jìn)口t1接原料氣管道，預(yù)冷器的出口p1與原料氣分離器的進(jìn)口連接，原料氣分離器的主出口與吸附器103a的進(jìn)口連接，原料氣分離器的副出口與冷凝液管道連接，吸附器103a的出口與凈化器管道5連接，吸附器103a的出口同時(shí)與再生氣冷卻器、冷吹氣冷卻器的進(jìn)口連接，再生氣冷卻器的出口與再生氣分離器的進(jìn)口連接，再生氣分離器的主出口與再生氣加熱器的進(jìn)口連接，再生氣分離器的副出口與冷凝液管道連接，再生氣加熱器的出口又與吸附器103a的進(jìn)口連接，冷吹氣冷卻器出口與預(yù)冷器的進(jìn)口t2連接，預(yù)冷器的出口p2也與吸附器103a的進(jìn)口連接，所述的凈化器管道同時(shí)也與吸附器103a的進(jìn)口連接。

進(jìn)一步地，所述的預(yù)冷器的進(jìn)口t3與出口p3作為制冷劑連接通道。

進(jìn)一步地，所述的制冷劑為丙烷、丙烯、丁烷、混合冷劑、符合環(huán)保要求的氟利昂或其他新型制冷劑中的任意一種或多種，制冷劑由獨(dú)立的制冷機(jī)組提供或由混合冷劑壓縮機(jī)提供。

進(jìn)一步地，所述的再生氣分離器與再生氣加熱器之間設(shè)有再生氣壓縮機(jī)；所述的冷吹氣冷卻器與預(yù)冷器之間設(shè)有冷吹氣壓縮機(jī)，再生氣壓縮機(jī)、冷吹氣壓縮機(jī)為往復(fù)式壓縮機(jī)、膜式壓縮機(jī)或螺桿壓縮機(jī)。

進(jìn)一步地，所述的原料氣分離器的副出口與冷凝液管道之間、吸附器103a的出口與凈化器管道5之間、再生氣分離器的副出口與冷凝液管道之間均設(shè)有控制閥門。

進(jìn)一步地，所述的預(yù)冷器、再生氣冷卻器、再生氣加熱器為板翅式換熱器、管殼式換熱器、繞管式換熱器或板片式換熱器。

進(jìn)一步地，所述的原料氣分離器、再生氣分離器為重力沉降式分離器、旋風(fēng)分離器或其它高效分離器。

進(jìn)一步地，所述的吸附器103a采用復(fù)合床層，吸附器103a內(nèi)裝填有吸附劑，依照原料氣在吸附器103a中的流動(dòng)方向，吸附器103a內(nèi)的吸附劑依次裝填脫水吸附劑、脫硫吸附劑、脫重?zé)N吸附劑、脫二氧化碳吸附劑，或依次裝填脫硫吸附劑、脫水吸附劑、脫重?zé)N吸附劑、脫二氧化碳吸附劑。

進(jìn)一步地，所述的原料氣管道中的原料氣壓力范圍在2.0~20mpa。

進(jìn)一步地，所述的再生氣冷卻器中的再生氣和冷吹氣冷卻器中的冷吹氣的補(bǔ)充除采用凈化氣外，還采用液化冷箱內(nèi)的閃蒸氣、其他尾氣和lng貯槽的bog、氮?dú)庵惖亩栊詺怏w。

本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、本發(fā)明所述的天然氣預(yù)處理的復(fù)合床層吸附裝置具有工藝流程簡(jiǎn)單、零部件設(shè)備消耗少的特點(diǎn)，本發(fā)明的整體工藝流程相對(duì)簡(jiǎn)單，原理通俗易懂，適于相關(guān)企業(yè)技術(shù)人員對(duì)本裝置的系統(tǒng)掌握，同時(shí)，本發(fā)明所用的工藝設(shè)備、閥門、管道、儀表的數(shù)量大幅度減少，減少了零部件設(shè)備的用量和消耗，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)成本的降低。

2、本發(fā)明所述的天然氣預(yù)處理的復(fù)合床層吸附裝置還具有處理效率高的特點(diǎn)，本發(fā)明將多個(gè)工藝流程和設(shè)備集中于一起，基本實(shí)現(xiàn)了對(duì)天然氣預(yù)處理的一步到位處理工作，避免了分散冗雜的處理工作，對(duì)天然氣預(yù)處理工作的效率實(shí)現(xiàn)了大幅度提升。

附圖說明

圖1為三臺(tái)吸附器的天然氣預(yù)處理工藝逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°后的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為兩臺(tái)吸附器的天然氣預(yù)處理工藝逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°后的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為外來再生氣/冷吹氣的三臺(tái)吸附器的天然氣預(yù)處理工藝逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°的流程圖；

圖4為外來再生氣/冷吹氣的兩臺(tái)吸附器的天然氣預(yù)處理工藝逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°的流程圖；

圖中1：1-原料氣管道，5-凈化器管道，63-燃料氣交叉管路，73-冷凝液管道，101-預(yù)冷器，102-原料氣分離器，104-再生氣冷卻器，105-再生氣分離器，106-再生氣壓縮機(jī)，107-再生氣加熱器，108-冷吹氣冷卻器，109-冷吹氣壓縮機(jī)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于以下所述。

如圖1所示，一種天然氣預(yù)處理的復(fù)合床層吸附裝置，它包括預(yù)冷器101、原料氣分離器102、吸附器處理系統(tǒng)、再生氣冷卻器104、再生氣分離器105、再生氣加熱器107和冷吹氣冷卻器108，所述的吸附器處理系統(tǒng)包括吸附器103a、吸附器103b、吸附器103c，吸附器103a、吸附器103b、吸附器103c為相互獨(dú)立的并聯(lián)關(guān)系且連接關(guān)系相同，吸附器103a、吸附器103b、吸附器103c的數(shù)量配置根據(jù)實(shí)際需要設(shè)置其中一個(gè)或多個(gè)；預(yù)冷器101包含有三條相互獨(dú)立的通路，預(yù)冷器101的進(jìn)口t1接原料氣管道1，預(yù)冷器101的出口p1與原料氣分離器102的進(jìn)口連接，原料氣分離器102的主出口與吸附器103a的進(jìn)口連接，原料氣分離器102的副出口與冷凝液管道73連接，吸附器103a的出口與凈化器管道5連接，吸附器103a的出口同時(shí)與再生氣冷卻器104、冷吹氣冷卻器108的進(jìn)口連接，再生氣冷卻器104的出口與再生氣分離器105的進(jìn)口連接，再生氣分離器105的主出口與再生氣加熱器107的進(jìn)口連接，再生氣分離器105的副出口與冷凝液管道73連接，再生氣加熱器107的出口又與吸附器103a的進(jìn)口連接，冷吹氣冷卻器108出口與預(yù)冷器101的進(jìn)口t2連接，預(yù)冷器101的出口p2也與吸附器103a的進(jìn)口連接，所述的凈化器管道5同時(shí)也與吸附器103a的進(jìn)口連接。

更進(jìn)一步地，作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，所述的預(yù)冷器101的進(jìn)口t3與出口p3作為制冷劑連接通道；所述的制冷劑為丙烷、丙烯、丁烷、混合冷劑、符合環(huán)保要求的氟利昂或其他新型制冷劑中的任意一種或多種，制冷劑由獨(dú)立的制冷機(jī)組提供或由混合冷劑壓縮機(jī)提供；所述的再生氣分離器105與再生氣加熱器107之間設(shè)有再生氣壓縮機(jī)106；所述的冷吹氣冷卻器108與預(yù)冷器101之間設(shè)有冷吹氣壓縮機(jī)109，再生氣壓縮機(jī)106、冷吹氣壓縮機(jī)109為往復(fù)式壓縮機(jī)、膜式壓縮機(jī)或螺桿壓縮機(jī)；所述的原料氣分離器102的副出口與冷凝液管道73之間、吸附器103a的出口與凈化器管道5之間、再生氣分離器105的副出口與冷凝液管道73之間均設(shè)有控制閥門；所述的預(yù)冷器101、再生氣冷卻器104、再生氣加熱器107為板翅式換熱器、管殼式換熱器、繞管式換熱器或板片式換熱器；所述的原料氣分離器102、再生氣分離器105為重力沉降式分離器、旋風(fēng)分離器或其它高效分離器；所述的吸附器103a采用復(fù)合床層，吸附器103a內(nèi)裝填有吸附劑，依照原料氣在吸附器103a中的流動(dòng)方向，吸附器103a內(nèi)的吸附劑依次裝填脫水吸附劑、脫硫吸附劑、脫重?zé)N吸附劑、脫二氧化碳吸附劑，或依次裝填脫硫吸附劑、脫水吸附劑、脫重?zé)N吸附劑、脫二氧化碳吸附劑；所述的原料氣管道1中的原料氣壓力范圍在2.0~20mpa；所述的再生氣冷卻器104中的再生氣和冷吹氣冷卻器108中的冷吹氣的補(bǔ)充除采用凈化氣外，還采用液化冷箱內(nèi)的閃蒸氣、其他尾氣和lng貯槽的bog、氮?dú)庵惖亩栊詺怏w。

本發(fā)明的工作過程如下：將本發(fā)明的各個(gè)系統(tǒng)和組成設(shè)備按照?qǐng)D1所示的連接關(guān)系進(jìn)行安裝，本發(fā)明安裝完成后即可開始使用。（1）、原料天然氣凈化流路：原料天然氣由管道1進(jìn)入預(yù)冷器101中冷卻降溫，由管到2引出而進(jìn)入分離器102，分離的冷凝液由閥71降壓后進(jìn)入冷凝液管道73，分離出的天然氣由管道11出分離器102，通過管道11a/b/c、閥12a/b/c、匯合管3a/b/c進(jìn)入吸附器103a/b/c中的第一臺(tái)，之后從匯合管4a/b/c出吸附器103a/b/c，再由閥13a/b/c、管道14a/b/c進(jìn)入凈化氣管道5中并流向后續(xù)設(shè)備。（2）、冷吹氣流路：冷吹氣從預(yù)冷器101中冷卻降溫后，進(jìn)入冷吹氣管道21，再通過管道21a/b/c、閥22a/b/c、匯合管3a/b/c進(jìn)入吸附器103a/b/c中的第二臺(tái)，之后從匯合管4a/b/c出吸附器103a/b/c，再由閥23a/b/c、管道24a/b/c進(jìn)入冷吹氣管道24中并流向冷吹氣冷卻器108，冷卻后由管道25進(jìn)入冷吹氣壓縮機(jī)109增壓，增壓后的冷吹氣由管道26進(jìn)入預(yù)冷器101中冷卻，冷吹氣在封閉的流路中循環(huán)直到冷卻結(jié)束。（3）、再生氣流路：再生氣從再生氣加熱器107出來，進(jìn)入再生氣管道31，再通過管道31a/b/c、閥32a/b/c、匯合管3a/b/c進(jìn)入吸附器103a/b/c中的第三臺(tái)，之后從匯合管4a/b/c出吸附器103a/b/c，再由閥33a/b/c、管道34a/b/c進(jìn)入再生氣管道34中并流向再生氣冷卻器104，冷卻后由管道35進(jìn)入再生氣分離器105，分離的冷凝液由閥72降壓后進(jìn)入冷凝液管道73，分離出的天然氣由管道36出分離器105，再進(jìn)入再生氣壓縮機(jī)106增壓，增壓后的再生氣由管道37進(jìn)入再生氣加熱器107加熱，再生氣在封閉的流路中循環(huán)直到加熱結(jié)束。（4）、吸附器切換過程：設(shè)置的三臺(tái)吸附器103a、吸附器103b、吸附器103c，第一臺(tái)處于吸附狀態(tài)、第二臺(tái)處于冷吹（冷卻）狀態(tài)、第三臺(tái)處于加熱（再生）狀態(tài)，三臺(tái)吸附器切換使用。每臺(tái)吸附器的連接關(guān)系相同，每臺(tái)吸附器均要經(jīng)歷吸附、加熱（再生）、冷吹（冷卻）狀態(tài)，依次循環(huán)使用。（5）、冷吹氣補(bǔ)充和卸放：冷吹氣流路是封閉的，冷吹氣的補(bǔ)充采用凈化氣，從管道41、管道41a/b/c、閥42a/b/c進(jìn)入?yún)R合管3a/b/c，再補(bǔ)充進(jìn)入吸附器103a、吸附器103b、吸附器103c；在冷吹（冷卻）結(jié)束后，冷吹氣從閥62降壓排入燃料氣系統(tǒng)或火炬。（6）、再生氣補(bǔ)充和卸放：再生氣流路是封閉的，再生氣的補(bǔ)充采用凈化氣，從管道41、管道41a/b/c、閥42a/b/c進(jìn)入?yún)R合管3a/b/c，再補(bǔ)充進(jìn)入吸附器103a/b/c；在再生（加熱）結(jié)束后，再生氣從閥61降壓排入燃料氣系統(tǒng)或火炬。

如圖2所示，所述的工藝及裝置為采用兩塔流程進(jìn)行天然氣預(yù)處理，區(qū)別于圖1在于吸附器103a在吸附時(shí)，吸附器103b首先處于加熱再生，然后在進(jìn)行冷卻；如圖3所示，所述的工藝及裝置與圖1幾乎相同，區(qū)別在于再生氣/冷吹氣的補(bǔ)充來源采用液化冷箱內(nèi)的閃蒸氣、lng貯槽的bog、以及諸如氮?dú)忸惖亩栊詺怏w；如圖4所示，所述的工藝及裝置與圖2幾乎相同，區(qū)別在于再生氣/冷吹氣的補(bǔ)充來源采用液化冷箱內(nèi)的閃蒸氣、lng貯槽的bog、以及諸如氮?dú)忸惖亩栊詺怏w。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明并非局限于本文所披露的形式，不應(yīng)看作是對(duì)其他實(shí)施例的排除，而可用于各種其他組合、修改和環(huán)境，并能夠在本文所述構(gòu)想范圍內(nèi)，通過上述教導(dǎo)或相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)或知識(shí)進(jìn)行改動(dòng)。而本領(lǐng)域人員所進(jìn)行的改動(dòng)和變化不脫離本發(fā)明的精神和范圍，則都應(yīng)在本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。