一種天然氣脫水系統及其脫水方法技術方案

本發明專利技術公開了一種天然氣脫水系統及其脫水方法，脫水系統包括原料氣聚結器，預冷換熱器，冷凍機，分子篩脫水塔，分子篩粉塵過濾器，氣液分離器排液管，凈化氣總出管，原料氣總管，以及分子篩脫水塔再生系統。脫水方法主要為：原料氣經原料氣聚結器除去大顆粒雜質和部分水汽，再經冷凍換熱器進行淺冷凍脫水，得到初步凈化天然氣；當環境溫度高于工況條件下水合物形成溫度5°以上時，初步凈化天然氣水露點達標直接外輸供氣；當工況條件下水合物形成溫度與環境溫度的溫差少于5°時，初步凈化天然氣被輸入分子篩脫水塔系統吸附脫水后經過分子篩粉塵過濾器過濾即得凈化天然氣。解決現有技術能耗高和設備運行成本高的問題。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種天然氣脫水系統及其脫水方法。
技術介紹
天然氣凈化中脫除氣體中含有的飽和水，是必不可少的一道工序，國家對天然氣外輸的水露點要求是低于當地環境5℃。天然氣凈化脫水方式的選擇需要依據原料氣性質和用戶對露點控制深度的要求來確定。傳統天然氣凈化脫水工藝主要有：冷凍法、脫水劑吸附法、分子篩吸附法。常規工藝中，冷凍法又分外加冷源和節流制冷，需配套使用水合物抑制劑及抑制劑再生系統，抑制劑再生系統設備成本高；脫水劑吸附法需配套脫水劑再生系統：大型分子篩吸附法能耗高。
技術實現思路
本專利技術要解決的技術問題是：提供一種天然氣脫水工藝及其脫水方法，利用該脫水工藝進行天然氣脫水，在采用冷凍法脫水時，不使用水合物抑制劑，不需要設置水合物抑制劑再生系統，能夠有效減小分子篩脫水塔負荷，從而能夠節約能耗和設備運行成本。為實現上述目的，本專利技術采用的技術方案如下：一種天然氣脫水系統，包括設聚結器進氣口、聚結器出氣口和聚結器污水出口的原料氣聚結器，設換熱進氣口、換熱出氣口、冷劑進口、冷劑出口、以及換熱液相出口的冷凍換熱器，頂部設脫水A塔進氣口、底部設脫水A塔出氣口的分子篩脫水A塔，頂部設脫水B塔進氣口、底部設脫水B塔出氣口的分子篩脫水B塔，分子篩粉塵過濾器，氣液分離器排液管，凈化氣總出管，原料氣總管，以及用于給分子篩脫水塔再生的分子篩脫水塔再生系統；所述聚結器進氣口與原料氣總管管道連接，所述聚結器出氣口與換熱進氣口管道連接，所述氣液分離器排液管通過調節閥與聚結器污水出口管道連接，所述氣液分離器排液管通過截止閥與換熱液相出口管道連接，所述冷劑出口與冷劑進口管道封閉循環連接，所述冷劑出口與冷劑進口之間依次設置有冷劑壓縮機、風冷冷凝器、以及過濾器，所述換熱出氣口通過截止閥與分子篩粉塵過濾器管道連接，所述換熱出氣口還分別通過程控閥與脫水A塔進氣口和脫水B塔進氣口管道連接，所述脫水A塔出氣口和脫水B塔出氣口分別通過程控閥與分子篩粉塵過濾器管道連接，所述分子篩粉塵過濾器通過程控閥與凈化氣總出管管道連接。具體地說，所述分子篩脫水塔再生系統包括再生氣氣液分離器排液管，設空冷器進氣口和空冷器出氣口的再生氣空冷器，底部設再生氣液相出口、頂部設再生氣出口、以及中部設再生氣進口的再生氣氣液分離器；所述空冷器進氣口分別通過程控閥與脫水A塔進氣口和脫水B塔進氣口管道連接，所述空冷器出氣口與再生氣進口管道連接，所述再生氣液相出口通過程控閥與再生氣氣液分離器排液管管道連接，所述再生氣出口與換熱出氣口管道連接，所述換熱出氣口分別通過程控閥與脫水A塔出氣口和脫水B塔出氣口管道連接，為分子篩脫水A塔或分子篩脫水B塔的再生提供再生氣。進一步地，所述分子篩脫水塔再生系統還包括再生氣加熱裝置，所述再生氣加熱裝置設在換熱出氣口同時與脫水A塔出氣口和脫水B塔出氣口連接的管道上，所述再生氣加熱裝置包括兩根并聯的管道，其中一根上設程控閥，另一根上設串聯的程控閥和再生氣加熱器。更進一步地，所述分子篩脫水塔再生系統還包括設在再生氣氣液分離器上的液位計，以及設在再生氣液相出口與再生氣氣液分離器排液管之間的管道上的液位調節閥，所述液位計與液位調節閥電連接。更進一步地，所述分子篩脫水塔再生系統還包括設在換熱出氣口同時連接脫水A塔出氣口和脫水B塔出氣口的管道上的流量計，以及設在換熱出氣口同時連接脫水A塔進氣口和脫水B塔進氣口的管道上的流量調節閥，所述流量計與流量調節閥電連接。作為優選，所述分子篩脫水塔再生系統還包括設有平衡閥的氣壓平衡管道，所述氣壓平衡管道將空冷器進氣口同時與脫水A塔出氣口和脫水B塔出氣口連通。作為優選，還包括火炬總管、壓力計、以及壓力調節閥，所述分子篩粉塵過濾器與壓力計、壓力調節閥、以及火炬總管依次通過管道連接，所述壓力計和壓力調節閥電連接。此外，本專利技術還提供了一種利用上述脫水系統進行天然氣脫水的方法，具體包括如下步驟：a預處理，天然氣原料氣由原料氣總管輸送至原料氣聚結器預過濾除去大顆粒雜質和部分水汽，得到預處理天然氣原料氣并從原料氣聚結器輸出；b冷凍脫水，從原料氣聚結器輸出的預處理天然氣原料氣進入冷凍換熱器進行淺冷凍脫水處理，即得初步凈化天然氣；c步驟b中，當環境溫度高于工況條件下水合物形成溫度5°以上時，初步凈化天然氣在冷凍換熱器中與預處理天然氣換熱升溫后直接外輸供氣；當工況條件下水合物形成溫度與環境溫度的溫差少于5°或比環境溫度高5°以上時，初步凈化天然氣被輸入分子篩脫水A塔或分子篩脫水B塔進行吸附脫水，吸附脫水后的天然氣從分子篩脫水塔出來后再經過分子篩粉塵過濾器后即得可外輸供氣的凈化天然氣。與現有技術相比，本專利技術具有以下有益效果：(1)本專利技術結構簡單、設計科學合理、使用方便。(2)本專利技術通過采用外加冷源淺冷脫水加分子篩脫水塔吸附脫水相結合，在外加冷源淺冷脫水時控制脫水溫度高于天然氣工況條件下水合物形成溫度，如此在淺冷脫水時就不需要使用水合物抑制劑，從而省去了整個抑制劑再生系統，節約了設備成本和能耗；在淺冷脫水過程中基本上可以脫去原料氣中90％以上的飽和水，當工況條件下水合物形成溫度高于環境溫度5℃以上或與環境溫度的溫差少于5℃時，經淺冷脫水后的天然氣被輸入分子篩脫水塔脫去剩余的水分，此時分子篩脫水塔脫需要脫去的水分不足原料氣含水總量的10％，極大的減小了分子篩系統負荷；當環境溫度高于工況條件下水合物形成溫度5℃以上時，經淺冷脫水后的天然氣就可以直接外輸供氣，節約了設備運行能耗；(3)本專利技術采用分節段運行，當環境溫度高于工況條件下水合物形成溫度5℃以上時，不需要啟用分子篩脫水系統，降低生產成本。(4)本專利技術在淺冷脫水前對原料氣先進行預冷及過濾大顆粒雜質，降低了冷凍換熱器的負荷，減小冷凍系統設備能耗。附圖說明圖1為本專利技術結構示意圖。其中，附圖標記對應的名稱為：1-原料氣聚結器、2-冷凍換熱器、3-冷劑壓縮機、4-風冷冷凝器、5-過濾器、6-分子篩脫水A塔、7-分子篩脫水B塔、8-分子篩粉塵過濾器、9-再生氣加熱器、10-再生氣空冷器、11-再生氣氣液分離器、12-氣液分離器排液管、13-再生氣氣液分離器排液管、14-火炬總管、15-凈化氣總出管、16-流量計、17-液位計、18-壓力計、19-流量調節閥、20-液位調節閥、21-壓力調節閥、22-原料氣總管、23-氣壓平衡管道。具體實施方式下面結合附圖說明和實施例對本專利技術作進一步說明，本專利技術的方式包括但不僅限于以下實施例。實施例如圖1所示，一種天然氣脫水系統，包括設聚結器進氣口、聚結器出氣口和聚結器污水出口的原料氣聚結器1，設換熱進氣口、換熱出氣口、冷劑進口、冷劑出口、以及換熱液相出口的冷凍換熱器2，頂部設脫水A塔進氣口、底部設脫水A塔出氣口的分子篩脫水A塔6，頂部設脫水B塔進氣口、底部設脫水B塔出氣口的分子篩脫水B塔7，分子篩粉塵過濾器8，氣液分離器排液管12，凈化氣總出管15，原料氣總管22，以及用于給分子篩脫水塔再生的分子篩脫水塔再生系統；所述聚結器進氣口與原料氣總管22管道連接，所述聚結器出氣口與換熱進氣口管道連接，所述氣液分離器排液管12通過調節閥與聚結器污水出口管道連接，所述氣液分離器排液管12通過截止閥與換熱液相出口管道連接，所述冷劑出口與冷劑進口管道封閉循環連接，所述冷劑出口與冷劑進口之間本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種天然氣脫水系統，其特征在于：包括設聚結器進氣口、聚結器出氣口和聚結器污水出口的原料氣聚結器(1)，設換熱進氣口、換熱出氣口、冷劑進口、冷劑出口、以及換熱液相出口的冷凍換熱器(2)，頂部設脫水A塔進氣口、底部設脫水A塔出氣口的分子篩脫水A塔(6)，頂部設脫水B塔進氣口、底部設脫水B塔出氣口的分子篩脫水B塔(7)，分子篩粉塵過濾器(8)，氣液分離器排液管(12)，凈化氣總出管(15)，原料氣總管(22)，以及用于給分子篩脫水塔再生的分子篩脫水塔再生系統；所述聚結器進氣口與原料氣總管(22)管道連接，所述聚結器出氣口與換熱進氣口管道連接，所述氣液分離器排液管(12)通過調節閥與聚結器污水出口管道連接，所述氣液分離器排液管(12)通過截止閥與換熱液相出口管道連接，所述冷劑出口與冷劑進口管道封閉循環連接，所述冷劑出口與冷劑進口之間依次設置有冷劑壓縮機(3)、風冷冷凝器(4)、以及過濾器(5)，所述換熱出氣口通過截止閥與分子篩粉塵過濾器(8)管道連接，所述換熱出氣口還分別通過程控閥與脫水A塔進氣口和脫水B塔進氣口管道連接，所述脫水A塔出氣口和脫水B塔出氣口分別通過程控閥與分子篩粉塵過濾器(8)管道連接，所述分子篩粉塵過濾器(8)通過程控閥與凈化氣總出管(15)管道連接。...

【技術特征摘要】
1.一種天然氣脫水系統，其特征在于：包括設聚結器進氣口、聚結器出氣口和聚結器污水出口的原料氣聚結器(1)，設換熱進氣口、換熱出氣口、冷劑進口、冷劑出口、以及換熱液相出口的冷凍換熱器(2)，頂部設脫水A塔進氣口、底部設脫水A塔出氣口的分子篩脫水A塔(6)，頂部設脫水B塔進氣口、底部設脫水B塔出氣口的分子篩脫水B塔(7)，分子篩粉塵過濾器(8)，氣液分離器排液管(12)，凈化氣總出管(15)，原料氣總管(22)，以及用于給分子篩脫水塔再生的分子篩脫水塔再生系統；所述聚結器進氣口與原料氣總管(22)管道連接，所述聚結器出氣口與換熱進氣口管道連接，所述氣液分離器排液管(12)通過調節閥與聚結器污水出口管道連接，所述氣液分離器排液管(12)通過截止閥與換熱液相出口管道連接，所述冷劑出口與冷劑進口管道封閉循環連接，所述冷劑出口與冷劑進口之間依次設置有冷劑壓縮機(3)、風冷冷凝器(4)、以及過濾器(5)，所述換熱出氣口通過截止閥與分子篩粉塵過濾器(8)管道連接，所述換熱出氣口還分別通過程控閥與脫水A塔進氣口和脫水B塔進氣口管道連接，所述脫水A塔出氣口和脫水B塔出氣口分別通過程控閥與分子篩粉塵過濾器(8)管道連接，所述分子篩粉塵過濾器(8)通過程控閥與凈化氣總出管(15)管道連接。2.根據權利要求1所述的一種天然氣脫水系統，其特征在于：所述分子篩脫水塔再生系統包括再生氣氣液分離器排液管(13)，設空冷器進氣口和空冷器出氣口的再生氣空冷器(10)，底部設再生氣液相出口、頂部設再生氣出口、以及中部設再生氣進口的再生氣氣液分離器(11)；所述空冷器進氣口分別通過程控閥與脫水A塔進氣口和脫水B塔進氣口管道連接，所述空冷器出氣口與再生氣進口管道連接，所述再生氣液相出口通過程控閥與再生氣氣液分離器排液管(13)管道連接，所述再生氣出口與換熱出氣口管道連接，所述換熱出氣口分別通過程控閥與脫水A塔出氣口和脫水B塔出氣口管道連接，為分子篩脫水A塔(6)或分子篩脫水B塔(7)的再生提供再生氣。3.根據權利要求2所述的一種天然氣脫水系統，其特征在于：所述分子篩脫水塔再生系統還包括再生氣加熱裝置，所述再生氣加熱裝置設在換熱出氣口同時與脫水A塔出氣口和脫水...

【專利技術屬性】
技術研發人員：陳朝暉，
申請(專利權)人：陳朝暉，
類型：發明
國別省市：四川;51