[发明专利]带外部介质换热的移动撬装式天然/煤层气吸附净化系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于天然气/煤层气吸附净化系统，主要涉及一种带外部介质换热的移动撬装式天然/煤层气吸附净化系统，应用于天然/煤层气液化前的深度净化。

背景技术

天然气/煤层气在液化前须经过脱酸、脱水处理。在天然气/煤层气净化领域广泛应用的主要有分子筛吸附法、醇胺法、改良热钾法、砜胺法等。目前大型煤层气液化工厂中一般采用醇胺法脱酸+分子筛深度脱水的方式，而醇胺法中涉及到吸收塔和再生塔等塔器，吸收塔和再生塔都比较高，一般都要超过15米，有的甚至达到30米，这种高度的塔器很不利于净化装置的车载运输。

分子筛变温变压吸附技术是以吸附剂表面对气体分子的吸附为基础，利用吸附剂对不同气体组分选择性吸附的特点，在过程的较低温度和较高压力下吸附混合气中的某些组分，在过程的较高温度和较低压力下解吸这些被吸附的组分，以进行下一次吸附步骤，多是采用多个吸附塔轮流操作。近些年，分子筛吸附酸性气体取得了较大进步，新型高效的产品不断发现并应用；使分子筛吸附技术可满足车载可移动式天然气/煤层气净化装置。

在原料气中CO₂含量小于0.5%时，传统的采用净化气加热再生的方式可以满足结构紧凑及耗气量小的要求，实现撬装车载运输。但如果CO₂含量大于1%，在吸附周期不变的条件下，则需要分子筛吸附剂装填量大大增加，致使吸附塔的高度超过4米，不能满足撬装车载的要求；如缩小吸附周期，则可减少吸附剂的装填量和吸附塔高度，但采用净化气作为再生气时耗气量将大大增加，甚至当吸附周期缩小到一定时间内时，采用净化气作为再生气时在吸附周期内无法完成再生或冷吹。

如何既使吸附塔高度符合车载可移动要求，又尽量减少再生气的耗气量损失，是可移动撬装式天然气/煤层气净化装置的需要解决的关键问题。

吸附剂的再生过程需要加热解吸，解吸完成后还要进行吸附剂的冷却，冷却至常温才算完成吸附剂的再生，才可以循环使用。再生气一般可使用净化气，或使用外部气源，但无论如何再生气必须是洁净、干燥的气体，能将分子筛中的水和酸性气体吹除掉，而且不会给分子筛带来其它杂质。

目前，常规的天然气液化脱酸脱水装置有两塔流程和三塔流程（图1所示），在两塔流程中，一塔进行吸附操作，另一塔进行吸附剂的加热解吸和冷却，然后切换操作。在三塔或多塔流程中，切换的程序有所不同，通常三塔流程采用一塔吸附、一塔加热解吸、一塔冷吹同时进行；在三塔方案中，冷吹气可再通入加热解吸塔起到加热吹扫作用，大大减少了再生气的耗气量，也节约了加热能耗。常规的天然气液化脱酸脱水装置示意图（3塔流程）如图1所示。

图1所示的三塔方案包括第一吸附塔100、第二吸附塔200、第三吸附塔300、加热器400、调节阀900及程控阀等。

其工艺过程为：工艺气体经过程控阀101、第一吸附塔100和程控阀106，被净化后流出。从净化后的工艺气体中引出部分气体作为再生气使用。通过调节阀900调节再生气流量，再生气经程控阀203，进入第二吸附塔200，对其吸附剂进行冷却，接着经程控阀204进入加热器400被加热，然后通过程控阀305流入第三吸附塔300对其中的吸附剂进行加热解吸，然后通过程控阀302放空或用于别的用途。总的来说，三个塔同时处于吸附，冷却和加热解吸的状态，当第一吸附塔100吸附结束后，进入加热解吸过程，第二吸附塔200完成了冷却再生，进入吸附净化过程，第三吸附塔300完成加热解吸，进入冷却过程。图1所示的三塔方案的缺陷：三塔方案虽然能完成吸附剂的再生，但使用净化气作为再生气时，主要靠气体将吸附剂和塔体加热至解吸温度，因此再生气耗气量比较大。且在一定的管径条件下，将吸附剂加热至所需温度需要的时间会比较长，这也使得吸附装置切换周期较长，吸附装置难以做到小型化。

发明内容：

本发明目的在于解决已有技术再生气耗气量大，吸附周期长，装置难以做到小型化中的技术问题，而提供一种结构紧凑的带外部介质换热的移动撬装式天然/煤层气吸附净化系统，通过外加导热介质循环使吸附塔快速解吸和冷却，既缩短了分子筛再生时间，又降低了再生气耗量。

本发明的技术方案如下：

本发明提供的带外部介质换热的移动撬装式天然/煤层气吸附净化系统，其包括吸附塔系统和导热介质加热循环及冷却循环系统，其中：

所述吸附塔系统包括：