[实用新型]一种天然气脱碳脱水装置

说明书

技术领域

 本实用新型涉及一种天然气脱碳脱水装置，具体涉及一种膜法脱碳、脱水以及分子筛脱水结合的工艺装置。

背景技术

来自油气田或长输管道的天然气，主要成分是甲烷，还含有少量重烃、二氧化碳、硫化氢、水、汞等杂质。生产液化天然气时首先必须将CO₂、水分、重烃、汞等脱除，以避免CO₂、水分、重烃等在低温下冻结堵塞下游管道和设备，以及硫、汞等对设备产生的腐蚀。

目前天然气脱CO₂大多采用醇胺法，采用MDEA（N-甲基二乙醇胺）溶剂脱除CO₂，该方法脱除CO₂需用专用的配方溶剂，成本很高，而且MDEA溶液也容易腐蚀管线和设备。

天然气脱水工艺，目前较常用的是分子筛脱水。分子筛脱水后需要进行再生。分子筛经反复使用和再生后，其脱水效果将会下降，而提高再生温度可以提高再生后分子筛的吸附容量，但再生温度高会缩短分子筛的使用寿命。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种简单的天然气脱碳脱水装置，解决传统脱碳工艺的管线设备腐蚀和脱水工艺分子筛使用寿命短的问题。

本实用新型的一种天然气脱碳脱水装置，包括由输气管路依次连接的过滤器、原料加热器、脱碳膜分离器、脱水膜分离器、分子筛脱水塔；还包括与脱水膜分离器相连的出水冷却器及气液分离器、与分子筛脱水塔底部连接的再生气加热器、与分子筛脱水塔顶部连接冷却器和气液分离器。

所述脱碳膜分离器所使用的膜为乙酸纤维素膜、或聚酰亚胺膜、或聚砜膜。

所述脱水膜分离器所使用的膜为醋酸纤维膜。

所述分子筛脱水塔为两个。

本实用新型采用膜分离器脱碳，选用对CO₂和H₂S具有较好渗透性，而对天然气主要成分无渗透作用的膜来脱碳，可以避免目前天然气脱碳采用醇胺法所带来的管线和设备腐蚀问题。采用膜脱水与分子筛脱水技术相结合，先采用膜分离器脱除天然气中大部分水分，再采用分子筛进行深度脱水，可以有效降低分子筛的工作负荷，延长分子筛使用寿命。

采用膜分离技术可以简化天然气脱碳脱水工艺，设备简单，操作容易，并且占地面积小，不需要额外添加溶剂、也不需要再生，无二次污染。可利用天然气本身的压力作为推动力，操作弹性大。可以通过调节膜面积和工艺参数控制适应的处理量。

附图说明

图1为本实用新型装置流程图。

图中各编号的意义如下：

1-湿天然气；2-CO₂和H₂S；3-废水；4-废水；5-干天然气；

1-1-过滤器；1-2-原料加热器；1-3-脱碳膜分离器；1-4-脱水膜分离器；1-5-冷却器；1-6-气液分离器；1-7a、1-7b-分子筛脱水塔；1-8-加热器；1-9-冷却器；1-10-气液分离器。

具体实施方式

结合说明书附图，本装置的工艺流程为。

从天然气输气管道来的湿天然气1（压力约4.5MPa）通过自身的压力经过滤器1-1过滤掉固体颗粒，送入原料加热器1-2，加热到3-35℃，送入脱碳膜分离器1-3。脱碳膜分离器1-3采用的膜为乙酸纤维素膜、或聚酰亚胺膜、或聚砜膜，此类膜对CO₂和H₂S的脱除效果很好。CO₂和H₂S 从膜的渗透侧排出，高压侧的天然气脱除CO₂和H₂S后被送入脱水膜分离器1-4，水由膜的渗透侧排出。脱水膜分离器排出的水汽可能会夹带少量CH₄。脱水膜分离器排出的水分再经冷却器1-5冷却，进入气液分离器1-6，分离出废水和CH₄，CH₄气体随脱水膜分离器1-4高压侧的天然气一起由分子筛脱水塔1-7a顶部进入，经过分子筛填料层，由分子筛脱水塔1-7a底部排出，经脱水后的干天然气被分为两股，一股作为分子筛脱水塔的再生气，另一股进入下一步工序。作为再生气的干天然气经加热器1-8加热后，由分子筛脱水塔1-7b底部进入分子筛脱水塔1-7b，对分子筛进行再生，再生分子筛后的干天然气依次经冷却器1-9、气液分离器1-10分出废水和天然气，天然气经管线与脱水膜分离器1-4出口天然气管线相连。