CN100339671C - 低压普冷法分离气体混合物中凝析液的方法 - Google Patents

Abstract

一种低压普冷法分离气体混合物中凝析液的方法，其是将待处理气体进行粗分离后，再经预过滤；分离、过滤后的气体进入冷冻机中与由蒸发器来的冷气进行热交换而被冷却；经热交换后的气体进入冷冻机的蒸发器进一步冷却到+2℃以上；用过滤分离器除去气体经冷凝液化而产生的冷凝液和雾状液体微粒；气体由预冷/回热器的接口进入预冷/回热器进行热交换而升温，得到成品气；再由预冷/回热器经排气管进入后工序。本发明解决了背景技术中设备结构复杂、庞大，占地面积大，需专业人员操作的技术问题。其工艺流程及设备简单；可节省大量设备投资费用和占地面积积；不向大气中排放气体，对环境无污染。

Description

低压普冷法分离气体混合物中凝析液的方法

技术领域

本发明涉及一种低压普冷法分离气体混合物中凝析液的方法。

背景技术

化学工业中，很多工艺气体都是由多种组分组成的气体混合物，根据不同的用途，往往需要将其中一种或若干种组分分离出来作为产品或进一步加工的原料；或者将气流中的一种或多种无用的或有害的组分除去；或者使气体中一种或多种组分凝析，以改变气体混合物的组成。例如：天然气是以甲烷为主要组分并含有C2+以上组分和其它杂质的烷烃混合物。进入长输管线的天然气必须经过净化处理，除去其中的水分、杂质，并尽可能将C4+以上组分凝析分离。裂解气是含有氢和各种烃的混合物，其中尚含一定水分和酸性气体等杂质。用变压吸附法从原料气中脱除CH4、CO2、CO及烃类，从而可得到纯度很高的氢气。而变压吸附解吸气仍是以氢为主的含有各种烃的混合物，类似的情况在合成氨和合成甲醇驰放气、柴油加氢尾气中依然存在。目前已广泛使用中空纤维膜回收富氢气混合物中的氢，中空纤维膜是一种对液体十分讨厌而又敏感的分离元件，进膜气体必须进行预处理，以保证不能有液体存在。在另外一些场合，需要将可燃易爆气体的组成改变，使其远离***极限以保安全排放。混合气体中，各种组分具有不同的分压及沸点，在一定的压力和温度下，那些分压较高而沸点也高的组分会凝结成液体析出，从而可用传统分离方法将其分离，但这种分离的效率和精度比较低。为了提高分离效果，可采用超滤技术及设备进行气液分离，其精度最高可达0.01μm，而分离效率可达99.9％。

在传统的操作工艺中，常采用冷冻法使混合气体中某些组分冷凝液化，冷冻温度一般在-25℃以下。在低温和较高压力下，使混合气，如：天然气等中的C3+组分不同程度冷凝成液体。但这种方法需要采用低温制冷***，工艺路线长而复杂，设备数量多，体积庞大，需占用大片地面，投资费用昂贵。

气体吸收法是气体净化的另一种方法，是将气体混合物中的一种或多种组分从气相中转移到液体的过程，转移的结果是一种或多种组分与其余组分分开，该方法的吸收操作需要高大的塔设备，被吸收的气体从液相中脱出还需提馏塔，它们与压缩机或高压风机、泵、贮液罐等设备组成的***不仅结构复杂，且占地面积大。

总之，用冷冻法分离混合气体中某些组分，如：天然气中C3+以上组分，冷凝温度大致分为浅冷和深泠两大类，浅冷温度在-25～-40℃，深冷温度一般在-90～-100℃左右。典型的制冷工艺流程用丙烯制冷***和乙烯制冷***。需大型制冷压缩机，各级冷剂吸入罐、冷却器、冷凝器、蒸发器(被分离气体冷却器)、制冷剂贮罐等设备。用气体吸收法净化气体，需吸收塔、提馏塔、压缩机、泵、贮罐等设备组成的***。用分子筛吸附天然气中C3+以上组分，设备复杂，运行成本高。上述各种方法用于混合气中凝析液分离，存在的共同缺点如下：

1.工艺路线长，设备复杂庞大，设备占地面积很大；

2.建设费用和运行费用昂贵；

3.***操作复杂，需各种专业人员操作；

4.移动不便，在有些场合使用不便，易造成设备和能源浪费。

发明内容

本发明解决了背景技术中设备结构复杂、庞大，占地面积大，需专业人员操作的技术问题。

本发明的技术解决方案是：

一种低压普冷法分离气体混合物中凝析液的方法，其特征在于：该方法包括

1).分离，待处理气体由进气管9进入分离器1进行粗分离，分离掉气体中大颗粒的固体、液体杂质；

2).再分离，粗分离后的气体经预过滤器2过滤，分离掉其中的固体杂质和游离态凝析液；

3).热交换冷却，分离、过滤后的气体进入冷冻机3中的预冷/加热器4，与由蒸发器5来的冷气进行热交换而被冷却；

4).冷凝液化，经热交换后的气体进入冷冻机3的蒸发器5进一步冷却到+2℃以上，气体中的可凝成分冷凝液化；

5).除去冷凝液，用过滤分离器6除去气体经冷凝液化而产生的冷凝液和雾状液体微粒；

6).热交换升温，气体由预冷/回热器4的接口42进入预冷/回热器4，与由接口41进入的气体进行热交换而升温，得到成品气；成品气再由预冷/回热器4的接口43经排气管8，进入后工序。上述经预过滤器2过滤后的气体，还可经精密除油过滤器进行除油过滤。

上述分离、过滤后的气体还可进入变压吸附装置10或膜分离装置14，脱去气体中的水分，成品气输出；解析气/尾气则进入工艺气压缩机11被压缩升压至约7bar，再经气液分离器12分离掉气体中的水分，再进入冷冻机3。

上述工艺气压缩机11可采用活塞式压缩机、螺杆压缩机或离心压缩机等。

上述由排气管8输出的气体还可经加热器13，被升温后，再经膜分离装置14，进入后工序。

上述冷冻机采用串联式或交叉组合式等均可。

本发明具有如下优点：

1.本发明所用工艺流程简单，不需深度冷冻，因而设备简单，易于实现；

2.流程中所用过滤器、气液分离装置分离精度高，阻力小，性能稳定可靠；

3.工作压力低，适用压力1～7bar，可使用低压压缩机；

4.工艺流程路线短，设备少而简单，可节省大量设备投资费用和占地面积积；5.本发明不向大气中排放气体，对环境无污染，利于环保；

6.冷凝液分离后可回收利用，降低生产成本；

7.本发明无需特殊设备，无需高压压缩机，致冷温度仅+2℃以上，用普通冷干机即可实现，工艺简单，投资费用低；

8.适用面广，尤适于；天然气进入长输管线前的预处理，以脱除天然气中水分及凝析液，天然气井口气净化处理，处理后的天然气可作为工业及民用燃气；变压吸附装置前预处理，如汽车用天然气吸附干燥器或变压吸附回收氢装置前的预处理，可减轻吸附装置负荷；变压吸附解吸气和膜分离法提纯气体的排放尾气冷凝分离，使气体中沸点较高的组分冷凝分离，从而改变气体组成；合成氨驰放气、合成甲醇驰放气、油品加氢尾气等含氢气体膜分离法回收氢装置前预处理；有机气体回收等等。

附图说明

图1是本发明工艺方法及装置的原理示意图。

图2是本发明应用于变压吸附装置解析气和膜分离装置尾气处理的型式的示意图。

图3是本发明应用于膜分离装置前预处理的型式的示意图。

具体实施方式

参见图1是本发明的基本型式，适用需要冷凝分离的各种工况，如天然气脱水和凝析液回收、有机物蒸气冷凝回收、膜分离装置前预处理等。该方法包括

1).分离，待处理气体由进气管9进入分离器1进行粗分离，分离掉气体中大颗粒的固体、液体杂质；

2).再分离，粗分离后的气体经预过滤器2过滤，分离掉其中的固体杂质和游离态凝析液；

3).热交换冷却，分离、过滤后的气体进入冷冻机3中的预冷/加热器4，与由蒸发器5来的冷气进行热交换而被冷却；冷冻机3中的压缩机7为制冷压缩机；

4).冷凝液化，经热交换后的气体进入冷冻机3的蒸发器5进一步冷却到+2℃以上，气体中的可凝成分冷凝液化；

5).除去冷凝液，用过滤分离器6除去气体经冷凝液化而产生的冷凝液和雾状液体微粒；

6).热交换升温，气体由预冷/回热器4的接口42进入预冷/回热器4，与由接口41进入的气体进行热交换而升温，得到成品气；成品气再由预冷/回热器4的接口43经排气管8，进入后工序。

经预过滤器2过滤后的气体，还可增设精密除油过滤器进行除油过滤。

参见图2是本发明应用于变压吸附装置解析气和膜分离装置尾气处理的型式。待处理气体经分离、过滤后，再进入变压吸附装置10，脱去气体中的水分，成品气输出；解析气/尾气则进入工艺气压缩机11被压缩升压至约7bar，再经气液分离器12分离掉气体中的水分，再进入冷冻机3。其后的流程如图1所示。进入排气管8的气体则返回进气管9，与原料气汇合后重新进入下工序。变压吸附装置10也可改换成膜分离装置14。

参见图3是本发明应用于膜分离装置前预处理的型式，加热器13的进气口与排气管8相连接，出口与膜分离装置14的进气口相连接。由排气管8来的气体进入加热器13，被升温后，再进入膜分离装置14。工艺气体可以是天然气或其它富氢工艺气体等。

Claims (6)

1.一种低压普冷法分离气体混合物中凝析液的方法，其特征在于：该方法包括

1).分离，待处理气体由进气管(9)进入分离器(1)进行粗分离，分离掉气体中大颗粒的固体、液体杂质；

2).再分离，粗分离后的气体经预过滤器(2)过滤，分离掉其中的固体杂质和游离态凝析液；

3).热交换冷却，分离、过滤后的气体进入冷冻机(3)中的预冷/加热器(4)，与由蒸发器(5)来的冷气进行热交换而被冷却；

4).冷凝液化，经热交换后的气体进入冷冻机(3)的蒸发器(5)进一步冷却到+2℃以上，气体中的可凝成分冷凝液化；

5).除去冷凝液，用过滤分离器(6)除去气体经冷凝液化而产生的冷凝液和雾状液体微粒；

6).热交换升温，气体由预冷/回热器(4)的接口(42)进入预冷/回热器(4)，与由接口(41)进入的气体进行热交换而升温，得到成品气；成品气再由预冷/回热器(4)的接口(43)经排气管(8)，进入后工序。

2.如权利要求1所述的低压普冷法分离气体混合物中凝析液的方法，其特征在于：所述的经预过滤器(2)过滤的气体，之后，又经精密除油过滤器除油过滤。

3.如权利要求1或2所述的低压普冷法分离气体混合物中凝析液的方法，其特征在于：所述分离、过滤后的气体进入变压吸附装置(10)或膜分离装置(14)，脱去气体中的水分，成品气输出；解析气/尾气则进入工艺气压缩机(11)被压缩升压至约7bar，再经气液分离器(12)分离掉气体中的水分，再进入冷冻机(3)。

4.如权利要求3所述的低压普冷法分离气体混合物中凝析液的方法，其特征在于：所述的工艺气压缩机(11)为活塞式压缩机、螺杆压缩机或离心压缩机。

5.如权利要求1或2所述的低压普冷法分离气体混合物中凝析液的方法，其特征在于：所述的由排气管(8)输出的气体进入加热器(13)，被升温后，再经膜分离装置(14)，进入后工序。

6.如权利要求1或2所述的低压普冷法分离气体混合物中凝析液的方法，其特征在于：所述的冷冻机为串联式或交叉组合式。

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