[发明专利]一种节能型水合物法分离混合气的系统及方法

权利要求书

1.一种节能型水合物法分离混合气的系统，所述系统包括压缩机、第一换热器、第二换热器、工作液冷却器、气体冷却器、水合物反应器、固液分离器、气液分离器、水合物分解器、清液循环泵、工作液循环泵、增压泵和能量回收装置；所述压缩机进口与混合气进料管线连接，压缩机出口与第一换热器气相入口连接；

所述第一换热器气相出口经气体冷却器后与水合物反应器气相入口连接；所述水合物反应器气相出口与富集气体管线连接，水合物反应器液相出口与固液分离器入口连接；

所述固液分离器液相出口经清液循环泵与水合物反应器液相入口连接，固液分离器固相出口依次经过第一换热器、第二换热器后与气液分离器流体入口连接；

所述气液分离器气相出口与释放气管线连接，气液分离器液相出口与能量回收装置高压流体入口连接；所述能量回收装置泄压流体出口与水合物分解器流体入口连接；

所述水合物分解器气相出口与释放气管线连接，分解器液相出口经工作液循环泵与能量回收装置低压流体入口连接；

所述能量回收装置增压流体出口依次经过增压泵、第二换热器、工作液冷却器后与水合物反应器液相入口连接；

所述能量回收装置由压力能交换缸、止回阀组、流体切换阀组构成，所述压力能交换缸设置两组以上；所述止回阀组用于控制和切换低压流体和增压流体的进出，所述流体切换阀组用于控制和切换高压流体和泄压流体的进出；所述压力能交换缸包括外壳体和内管，所述外壳体两端分别设置低压流体接口、高压流体接口；所述内管将压力能交换缸分为内腔体和外腔体，所述外腔体内设置套筒折流板，所述套筒折流板低压流体接口侧端封闭，封闭端面与外腔体侧壁端面留有空隙通道，套筒折流板高压流体接口侧与外腔体侧壁端面留有空隙通道；所述内管中设置活塞，活塞将内腔体分为左右两腔，所述活塞可沿内管自由移动。

2.按照权利要求1所述的系统，其特征在于，所述水合物反应器内部设有冷媒取热设施。

3.按照权利要求1所述的系统，其特征在于，所述水合物反应器为搅拌式、喷淋式、鼓泡式、管式、射流式、超重力或撞击流式反应器中的一种。

4.按照权利要求1所述的系统，其特征在于，所述固液分离器为离心式过滤机。

5.按照权利要求1所述的系统，其特征在于，所述气液分离器气体出口管线上设置压力控制阀门，维持气液分离器内压力。

6.按照权利要求1所述的系统，其特征在于，所述水合物分解器内部设置有热媒加热设施，用于水合物分解提供热量。

7.按照权利要求1所述的系统，其特征在于，所述能量回收装置为正位移式能量回收装置。

8.一种节能型水合物法分离混合气的方法，其中应用了权利要求1-7任一所述的系统，混合气的分离方法包括如下步骤：

（1）混合气经压缩机增压后，依次经过第一换热器、气体冷却器处理后进入水合物反应器，与水合物工作液发生反应，混合气中易于生成水合物的组分与水合物工作液反应进入水合物相形成水合物浆液，不易于生成水合物的组分在气相富集，并排出水合物反应器；

（2）步骤（1）中得到的水合物浆液进入固液分离器，经分离处理后分为冷清液和富水合物相，冷清液返回反应器，富水合物相依次经过第一换热器、第二换热器换热升温后进入气液分离器，气液分离器中气相排出，液相高压流体进入能量回收装置；

（3）在能量回收装置中，步骤（2）所述液相高压流体与水合物分解器排出的低压工作液进行压力能交换，将低压工作液增压为高压工作液，同时高压流体降压为低压流体，高压工作液经增压泵进一步增压后，依次经过第二换热器、工作液冷却器降温处理后进入水合物反应器，降压后的低压流体进入水合物分解器；

（4）在水合物化解器内，步骤（3）所述低压流体水合物分解释放出高浓度被吸收气体，并排出分解器，同时得到的再生水合物工作液经循环泵进入能量回收装置，增压后返回水合物反应器循环使用。

9.按照权利要求8所述的方法，其特征在于，所述水合物反应器的操作条件为：温度0～10℃，压力2MPa～10MPa。