[实用新型]一种天然气外循环脱水装置

说明书

技术领域

本实用新型属于天然气净化领域，特别涉及油田天然气脱水的技术领域。 

背景技术

井口流出的天然气几乎都为气相饱和水，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：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；在一定条件下形成天然气水合物而堵塞阀门、管道和设备；降低管道输送能力，造成不必要的动力消耗。水分在天然气的存在是非常不利的事，因此，需要脱水的要求更为严格。 

天然气脱水的方法一般包括低温法、溶剂吸收法、固体吸附法、化学反应法和膜分离法等。低温法脱水是利用高压天然气节流膨胀降温或利用气波机膨胀降温而实现的，这种工艺适合于高压天然气；而对于低压天然气，若要使用则必须增压，从而影响了过程的经济性。溶剂吸收法和固体吸附法目前在天然气工业中应用较广泛。溶剂吸收法脱水是目前天然气工业中应用最普遍的方法之一。其利用吸收原理，采用一种亲水的溶剂与天然气充分接触，使水传递到溶剂中从而达到脱水的目的。当液体与多孔的固体表面接触时，由于流体分子与固体表面分子之间的相互作用，流体分子会被吸附在固体表面上，导致流体分子在固体表面上含量增多，这种现象称为固体表面的吸附现象。固体吸附法就是利用多孔固体颗粒选择性地吸附流体中极性强的物质依附在其内外表面上，从而使流体混合物得以分离的方法。具有一定吸附能力的固体材料称为吸附剂，被吸附的物质称为吸附质。目前吸附法常用的吸附剂有分子筛、硅胶和活性氧化铝。 

CN102703151A，CN101508928B，CN201692757U，CN2456821Y等这些专利中都采用了将脱水前的部分天然气或者是脱水后的部分天然气作为再生气进行加热再生，目前常用的脱水吸附剂有分子筛，硅胶和活性氧化铝，除了硅胶再生时温度较低，只有180-230℃外，分子筛与活性氧化铝的再生温度都比较高，通常为220-310℃，由于未脱水前的天然气中含有大量的硫化氢和微量的氧，在加热再生过程中，硫化氢和微量的氧在吸附剂的中孔内径表面发生克劳斯反应，反应方程式如下（1）： 

3H₂S+3/2O₂=3/xS_x+3H₂O+615KJ/mol 

由于克劳斯反应生成的S_x先是附着在吸附剂的内孔表面，然后是附着在吸附剂的外表面，随着时间延长，将造成吸附剂的脱水效率下降而必须更换吸附剂，脱水系统阻力降增加而给后续工段造成影响，增加了经济成本。 

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种简化流程，节省投资、占地及运行费用的天然气多塔外循环无氧再生脱水方法，防止吸附塔内的克劳斯反应生成，有效地延长了吸附剂的使用寿命。 

本实用新型的目的是这样实现的： 

一种天然气外循环脱水装置，主要由第一吸附塔、第二吸附塔、第三吸附塔、第四吸附塔T101A～D、换热器E101、第一冷却器E102和第二冷却器E103、气液分离器V101、增压机C101以及相应的管线和程控阀K1～6所构成，其特征在于所述的换热器E101和第一冷却器E102并联，并通过管线8与增压机C101的出口和第一吸附塔、第二吸附塔、第三吸附塔、第四吸附塔T101A～D的底部相连；第二冷却器E103通过管线6与气液分离器V101的进口和第一吸附塔、第二吸附塔、第三吸附塔、第四吸附塔T101A～D的顶部相连；气液分离器V101的气相出口通过管线7与增压机C101的进口相连。 

更进一步的方案是，所述的气液分离器V101上端还设置有再生气补充管线10。 

更进一步的方案是，第一吸附塔、第二吸附塔、第三吸附塔、第四吸附塔T101A～D的顶部设置有降压置换管线5。 

更进一步的方案是，再生气体通过再生气补充管线10补充到气液分离器V101后经过增压机C101、换热器E101和第一冷却器E102、第一吸附塔、第二吸附塔、第三吸附塔、第四吸附塔T101A～D、第二冷却器E103和气液分离器V101构成闭路系统循环使用。 

综上所述，本发明的优点是： 

1）采用无氧再生气对吸附剂进行再生，有效防止克劳斯反应发生，提高脱水效率； 

2）增加了吸附剂的使用寿命，节约了运行成本； 

3）增压后的再生气直接与换热器串接，再生气循环使用，降低了能耗； 

4）具有系统安全，稳写，操作简单，自动化程度高的特点；