CN111479625B - 乙二醇干燥设备和乙二醇干燥方法 - Google Patents

Abstract

描述和表示的是一种乙二醇干燥设备(2)，其具有至少一个湿乙二醇收集容器(8)和/或至少一个乙二醇收集管线以收集湿乙二醇(7)，并具有至少一个加热装置(12)以加热在至少一个湿乙二醇收集容器(8)中和/或在至少一个乙二醇收集管线中的湿乙二醇(7)，并具有膜分离设备(15)以将水(19)从加热的湿乙二醇(7)中分离。为了降低运行成本而不必承受不成比例的投资成本，规定至少设置一个闪蒸气体出口(11)以便在膜分离设备(15)中分离水(19)之前除去在加热湿乙二醇(7)时排出的闪蒸气体(10)，并且设置至少一个燃烧室(13)以燃烧闪蒸气体(10)并为加热装置(12)提供热量。

Description

乙二醇干燥设备和乙二醇干燥方法

技术领域

本发明涉及一种乙二醇干燥设备，其具有至少一个湿乙二醇收集容器和/或至少一个乙二醇收集管线以收集湿乙二醇，并具有至少一个加热装置以加热在至少一个湿乙二醇收集容器中和/或在至少一个乙二醇收集管线中的湿乙二醇，并具有膜分离设备，以将水从加热的湿乙二醇中分离出来。本发明还涉及一种气体干燥设备，尤其是天然气干燥设备，其具有至少一个以乙二醇作为吸收剂运行的吸收器，尤其是至少有一个以乙二醇作为洗涤介质运行的气体洗涤器，以在乙二醇中吸收包含在气体中的水分，并具有乙二醇干燥***以去除乙二醇中的水分。另外，本发明涉及一种用于干燥乙二醇的方法和一种用于干燥气体的方法。

背景技术

使用乙二醇来干燥气体，尤其是天然气。因此，天然气，例如当存储在地下仓库中时，吸收水形式的湿气，在从地下仓库取出天然气之后，必须再次将其除去，例如，以避免在输送管线中凝结。为了干燥，通常用三甘醇(TEG)洗涤天然气，该三甘醇吸收在气体洗涤期间在天然气中输入的水分。因此，乙二醇用作吸收水的吸收剂。在气体洗涤过程中，三甘醇(TEG)通常吸收0.5质量％至2质量％的水。为了可以再利用乙二醇，在气体洗涤之后将乙二醇干燥。

这在许多使用蒸馏的设备中发生，其中必须将乙二醇加热至190℃至205℃。该高温导致三甘醇(TEG)热分解。因此，必须定期更换，这增加了运行成本。乙二醇在釜中加热，该釜被气体燃烧器中天然气燃烧产生的热烟气加热。从许可法律相关的和/或生态的角度来看，由于较高的烟气温度，对于乙二醇干燥设备的烟气清洁过程越来越耗时且成本更高。为了考虑到这种情况，已经提出了使用膜分离设备进行乙二醇干燥，但是这导致运行成本增加。

发明内容

因此，本发明的目的在于设计和进一步扩展分别在开始时提到的并且在上文中已经进一步描述类型的乙二醇干燥设备，气体干燥设备，乙二醇干燥方法和气体干燥方法，使得可以降低运营成本而不必接受不成比例的投资成本。

该目的通过根据权利要求1的前序部分的乙二醇干燥设备这样实现，即，设置了至少一个闪蒸气体出口，以便在膜分离设备中分离水之前来除去在加热湿乙二醇时排出的闪蒸气体，并且设置至少一个燃烧室以燃烧闪蒸气体并为加热装置提供热量。

此外，所述目的通过根据权利要求6的前序部分的气体干燥设备这样实现，即，设置了根据权利要求1至5中的任意一项所述的乙二醇干燥设备以从湿乙二醇中去除水分。

此外，根据权利要求8，通过干燥乙二醇的方法进一步实现了前述目的，

-在所述方法中加热湿乙二醇，

-在所述方法中在加热乙二醇时排出闪蒸气体，

-在所述方法中去除排出的闪蒸气体，

-在所述方法中燃烧去除的闪蒸气体，

-在所述方法中利用燃烧闪蒸气体时产生的热量用于加热湿乙二醇并用于排出闪蒸气体；以及

-在所述方法中，在加热并去除闪蒸气体之后，在膜分离设备中将水从湿乙二醇中分离。

开头提到的目的此外也根据用于干燥气体，尤其是天然气的权利要求13实现，

-其中，来自气体的水分在至少一个吸收器，尤其气体洗涤器中中吸收在乙二醇中，尤其用乙二醇洗涤，

-其中，用根据权利要求8至12中任意一项所述的方法干燥来自吸收器中的湿乙二醇，并

-其中，在从湿乙二醇中分离出水之后，将干燥的乙二醇重新用在至少一个吸收器中以从气体中吸收水分。

因此，根据本发明已经认识到，溶解在乙二醇中的可燃闪蒸气体可用于加热乙二醇，以便在膜分离设备中分离水之前加热乙二醇。乙二醇的加热会简化膜分离设备中通过膜的水分离，因为乙二醇的沸点比水高。当在本文中提及乙二醇时，优选地是指三甘醇(TEG)。溶解在乙二醇中的闪蒸气体的量不足以使乙二醇蒸馏以分离水。但是，溶解在乙二醇中的闪蒸气体足以适度加热乙二醇并简化膜分离。

然而，加热乙二醇不仅简化了用以除去水的膜分离，而且将闪蒸气体从乙二醇中排出，以提供进一步的燃料用于进一步加热另外的乙二醇。为了能够从乙二醇中排出足够的闪蒸气体，乙二醇优选在环境压力或最大轻微过压下加热，或将闪蒸气体在环境压力或最大轻微过压下排出。以此方式，在显著的超压下提供和操作压力容器以处理湿乙二醇是不必要的。因此，如果根据本发明来调整乙二醇蒸馏技术，那么甚至已存在的用于蒸馏乙二醇的设备技术也可以在很大程度上继续使用。

由于使用闪蒸气加热乙二醇，因此也不需要将闪蒸气压缩，至3巴至80巴之间的压力。

优选将湿乙二醇收集在至少一个湿乙二醇收集容器中并在其中加热。这里排出闪蒸气体，并且可以在湿乙二醇收集容器的顶部除去。乙二醇干燥的基本原理不受此影响。

对于用于燃烧闪蒸气体和随后流动的湿乙二醇的燃烧室之间的热交换，还有几种构造可能性，本领域技术人员可以使用其中至少一种可能性。特别优选例如通过热载体介质进行间接热交换，以避免乙二醇的污染并因此避免例如待干燥的气体的污染。

此外，特别优选的是，乙二醇干燥用于借助于乙二醇作为吸收剂，尤其是借助乙二醇洗涤来干燥气体，尤其是天然气。然后，乙二醇干燥用于再生乙二醇，乙二醇由此可以在乙二醇回路中运行并重复使用多次。

在当前情况下一起说明了乙二醇干燥设备，气体干燥设备，乙二醇干燥方法和气体干燥方法，而没有分别在相应的设备和方法之间进行详细区分。然而，基于上下文，对于本领域技术人员而言，分别针对设备和方法而言哪些特征是优选的是显而易见的。

在乙二醇干燥设备的第一特别优选的设计方案中，至少一个的燃烧室被分配给热载体设备，用于通过与热载体介质的间接热交换来加热湿乙二醇。因此，通过闪蒸气体在燃烧室中燃烧时释放的热量，可以加热热载体介质，尤其是导热油或沸点优选高于100℃的其他液体，然后其将热量以可控的方式给到湿乙二醇。例如可以以这种方式缓和温度峰值，并且可以在一定程度上缓冲或存储热量。热载体设备可以具有与热载体介质热接触的传热表面，用于将热量从闪蒸气体燃烧时形成的烟气传递到热载体介质。为了简单起见，传热表面可以由管道形成，这些管道由热载体介质流过。

替代地或附加地，至少一个的燃烧室可以由微型燃气轮机的燃烧室提供。为了利用包含在微型燃气轮机的废气中的热量，微型燃气轮机也可以配备有废气热交换器。这里，废气热交换器可以这样形成并集成到整个设备中，使得如果需要的话，可以通过热载体介质，尤其是导热油来将在废气热交换器中从废气中抽取的热量传递到湿乙二醇。

在构造上并且就方法实施而言，当在至少一个的湿乙二醇收集容器上设置闪蒸气体出口时是特别简单的。为了节省用于湿乙二醇收集容器的设备花费，例如也可将闪蒸气体出口设置在至少一个的乙二醇收集管线上，即替代地或附加地这样设置。与此独立地，可以有利的是，提供两个湿乙二醇收集容器，其分别设有一个闪蒸气体出口。由此可以提供冗余，该冗余可以特别地用于交替加热至少两个的湿乙二醇收集容器中的湿乙二醇。当从湿乙二醇收集容器向膜分离设备供应贫闪蒸气体的湿乙二醇时，可以将乙二醇收集在另一个湿乙二醇收集容器中并加热以排出闪蒸气体。如果去除了闪蒸气体，则可以将乙二醇从该湿乙二醇收集容器导入膜分离设备，同时将其他的乙二醇中间存储在另一个湿乙二醇收集容器中。优选将通过膜分离设备干燥的乙二醇收集在至少一个干乙二醇收集容器中，以便将干燥的乙二醇引导回到吸收器中。

膜分离设备优选为渗透蒸发膜设备或蒸气渗透膜设备。这两个术语通常用作同义词。在这种膜分离方法中，渗透物，这里是水，以蒸气形式被去除。为此，优选在渗透物侧产生负压。为了冷凝在膜分离设备中产生的水蒸气，可以在膜设备的下游在渗透物侧上布置冷凝器以冷凝蒸气。

在气体干燥设备的第一特别优选的构造方案中，设置了乙二醇返回装置以将干燥的乙二醇作为吸收剂重新利用在至少一个的吸收器中。因此，可以在回路中输送乙二醇，这减少了所需乙二醇量。这里，优选涉及吸收器和膜分离设备之间的封闭的乙二醇回路。即便如此，乙二醇可以不时地至少部分地更换。此外，由于节省地使用乙二醇，气体干燥设备可以用相同的乙二醇长时间运行。

在乙二醇干燥方法的第一特别优选的构造方案中，闪蒸气体燃烧时产生的热量用于加热热载体介质，尤其是导热油和/或用于驱动微型燃气轮机。然后，加热的热载体介质可以将其热量提供给湿乙二醇。如果使用闪蒸气体运行微型燃气轮机，不仅可以使用释放的热，而且微型燃气轮机的轴也可以旋转，例如以便驱动发电机或其他设备。微型燃气轮机的热，尤其是来自微型燃气轮机的废气的热，例如可以通过废气热交换器使用，例如加热热载体介质。因此，特别优选的是，热载体介质，尤其是导热油和/或微型燃气轮机的废气热被用于间接加热湿乙二醇。

对于将水分从湿乙二醇中的分离和将溶解的闪蒸气体从湿乙二醇中的排出来说，有利的是将湿乙二醇加热，其中对于乙二醇干燥设备的特别有效的运行来说，加热的湿乙二醇的最高温度低于300℃，优选低于200℃，尤其低于150℃。这里，优选较低的湿乙二醇温度，只要其足以有效地进行膜分离，并且排出的闪蒸气体的量足以将湿乙二醇加热至所需的目标温度而无需进一步施加热量。同样，湿乙二醇的温度也不应太低，因此基本上优选至少100℃的温度。这里，已证明110℃至130℃是湿二醇的特别优选的温度范围。

替代地或附加地，当在小于5巴，优选地小于3巴，尤其小于2巴的绝对压力下将闪蒸气体从湿乙二醇中排出时，是有利的。较低的压力也减少了设备技术相关的花费，例如设备的运行。另外，有利于闪蒸气体的逸出。然而，对于在膜分离设备中分离水来讲更高的压力是有利的。因此，在除去闪蒸气体之后并且在膜过滤之前，可以升高湿乙二醇的压力。

当在至少两个不同的湿乙二醇收集容器中交替地和依次地收集和/或加热所述湿乙二醇时，其有利于简单而可靠地加热所述湿乙二醇并使所述闪蒸气逸出。由此可以在湿乙二醇收集容器中提供脱气的，即贫化闪蒸气体的湿乙二醇，以将其供应到膜分离设备，而在至少另一个湿乙二醇收集容器中将湿乙二醇进行中间存储，脱气和/或加热。因此，可以从至少两个不同的湿乙二醇收集容器中的湿乙二醇交替顺次地排出闪蒸气体和/或从至少两个湿乙二醇收集容器中除去闪蒸气体。

通过渗透蒸发或蒸汽渗透可以特别有效地将水与湿乙二醇分离。这尤其因为乙二醇通常仅具有低的水分含量而成立。此外，有利的是，尤其是与湿乙二醇的渗透蒸发或蒸汽渗透相结合，分离的水之后被冷凝。为此，可以使用至少一个本身已知构造类型的冷凝器。

在气体干燥方法的第一特别优选的设计方案中，将乙二醇一方面在用于接收来自待干燥的气体中的水的吸收器和另一方面用于分离所接收的水的膜分离设备之间循环引导。即使可能不时地至少部分地替换乙二醇，但是该乙二醇回路优选基于乙二醇是封闭的，以将对乙二醇的需求保持在低水平。

附图说明

下面根据仅示出了一个实施例的唯一附图更详细地解释本发明。

具体实施方式

在唯一的图中，示出了包括乙二醇干燥设备2的气体干燥设备1。可以例如通过原料气管线4将潮湿的气体，尤其是例如从地下储藏室中取出的天然气输送到吸收器3，该吸收器在当前情况下构造为洗涤器。气体在吸收器3中与乙二醇5，尤其是三甘醇(TEG)紧密接触，由此气体的水分被乙二醇5接收，从而被吸收。在所示的并且在这方面优选的吸收器3中，将乙二醇5以细分布的方式喷入流过吸收器3的气体中。干燥的气体通过清洁气体管线6在其顶部离开所示的吸收器。

未示出的是，可以将吸收器回路分配给吸收器。乙二醇通过吸收器回路的泵从吸收器3的贮槽中除去，并再次通过喷嘴在吸收器3中进行喷雾。部分乙二醇可以作为湿乙二醇7从该吸收器回路或贮槽中除去，以便干燥湿乙二醇7。然而，也可以省去相应的吸收器回路，并且可以将湿乙二醇7直接从吸收器3的贮槽供应到乙二醇干燥设备2，而无需再次在吸收器3中喷雾。

所示的并且在这方面优选的乙二醇干燥设备2具有两个湿乙二醇收集容器8，其中从吸收器3中交替收集湿乙二醇7。当将湿乙二醇7中间存储在一个湿乙二醇收集容器8中时，将湿乙二醇7通过热交换器9加热，并且在这种情况下例如被加热到120℃的温度。此处，如果需要，湿乙二醇收集容器8中的压力大约等于环境压力，在当前情况下小于1.5巴绝对压力。在这种情况下，闪蒸气体10从湿乙二醇7中逸出，在当前情况下，闪蒸气体是在吸收器3中溶解在湿乙二醇7中的天然气。闪蒸气体10在相应的湿乙二醇收集容器8的顶部通过闪蒸气体出口11被去除，并输送给导热油设备形式的加热装置12。闪蒸气体10在形成为导热油***的加热装置12中的燃烧室13中燃烧，并加热导热油14，该导热油通过湿乙二醇收集容器8中的热交换器9将其热量提供给湿乙二醇7。如果填充湿乙二醇收集容器8并且一方面加热湿乙二醇7，另一方面将其脱气，则将另外的湿乙二醇7从吸收器3引导到另一个湿乙二醇收集容器8中，其中，如上所述将湿乙二醇7加热并脱气。此处产生的闪蒸气体10也通过闪蒸气体出口11在湿乙二醇收集容器8的顶部被去除，并且被供应到用于加热湿乙二醇收集容器8的加热装置12。在当前情况下，将热油***形式的加热装置12分配给每个湿乙二醇收集容器8以产生相应的冗余。然而，原则上单个加热装置12也可以是足够的。

湿乙二醇7从分别填充有加热和脱气的乙二醇7的湿乙二醇收集容器8中被供给到膜分离设备15，在所示并在此方面优选的乙二醇干燥***2中，在该膜分离设备中，在渗透物侧以真空泵16抽出负压。湿乙二醇7的水分通过膜，并在通过膜，优选例如基于纤维素的有机膜之后，以蒸汽的形式从渗透物侧排出。因此，该方法也称为渗透蒸发或也称为蒸汽渗透。在膜分离设备15中积聚的水蒸气17在设置在下游的冷凝器18中冷凝成至少基本上纯净的水19，该水被中间存储在存储容器20中并且因此可以用于其他过程。

来自膜分离设备15的截留物以干燥的乙二醇5的形式积聚，其中在干燥的乙二醇5中仍然存在残留的水分。干燥的乙二醇5被中间存储在干乙二醇收集容器21中，并从那里再次供给到吸收器3中以将水分从经过吸收器3的气体中清除掉。因此，乙二醇5、7在气体干燥设备中在吸收器3，湿乙二醇收集容器8和膜分离设备15之间的封闭乙二醇回路22中被引导，并且如果需要，可以从干乙二醇收集容器21中导出，其中如果需要的话，可以不时地更换乙二醇5、7。

附图标记说明

1气体干燥设备

2乙二醇干燥设备

3吸收器

4原料气管线

5干燥的乙二醇

6清洁气体管线

7湿乙二醇

8湿乙二醇收集容器

9热交换器

10闪蒸气体

11闪蒸气体排出口

12加热装置

13燃烧室

14导热油

15膜分离设备

16真空泵

17水蒸气

18冷凝器

19水

20存储容器

21干乙二醇收集容器

22乙二醇回路

Claims (21)

1.乙二醇干燥设备(2)，其具有至少一个湿乙二醇收集容器(8)和/或至少一个乙二醇收集管线以收集湿乙二醇(7)，并具有至少一个加热装置(12)以加热在至少一个湿乙二醇收集容器(8)中和/或在至少一个乙二醇收集管线中的湿乙二醇(7)，

其特征在于，设置有膜分离设备(15)，以将水(19)从加热的湿乙二醇(7)中分离出来,至少设置一个闪蒸气体出口(11)以便在膜分离设备(15)中分离水(19)之前除去在加热湿乙二醇(7)时排出的闪蒸气体(10)，设置至少一个燃烧室(13)以燃烧闪蒸气体(10)并为加热装置(12)提供热量，燃烧室设置在具有废气热交换器的微型燃气轮机中，并且废气热交换器形成用于将废气的热传递到湿乙二醇(7)上。

2.根据权利要求1所述的乙二醇干燥设备，

其特征在于，

将燃烧室(13)分配给热载体设备，用于通过与热载体介质的间接热交换来加热湿乙二醇(7)，并且热载体设备具有用于通过在燃烧室(13)中释放的热来加热热载体介质的传热表面。

3.根据权利要求1所述的乙二醇干燥设备，

其特征在于，

将燃烧室(13)分配给热载体设备，用于通过与导热油的间接热交换来加热湿乙二醇(7)，并且热载体设备具有用于通过在燃烧室(13)中释放的热来加热热载体介质的传热表面。

4.根据权利要求1或2所述的乙二醇干燥设备，

其特征在于，

在至少一个的湿乙二醇收集容器(8)和/或至少一个乙二醇收集管线上设置闪蒸气体出口(11)。

5.根据权利要求1所述的乙二醇干燥设备，

其特征在于，

提供两个湿乙二醇收集容器(8)用于交替加热湿乙二醇(7)，其分别设有一个闪蒸气体出口(11)。

6.根据权利要求1所述的乙二醇干燥设备，

其特征在于，

膜分离设备(15)为渗透蒸发膜设备或蒸气渗透膜设备并且设置冷凝器(18)以冷凝在膜分离设备(16)中分离的水(19)。

7.气体干燥设备(1)，具有至少一个以乙二醇(5)作为吸收剂运行的吸收器(3)，以在乙二醇(5)中吸收包含在气体中的水分，

其特征在于，

设置根据权利要求1至6中任意一项所述的乙二醇干燥设备(2)以将水分从湿乙二醇(7)中移除。

8.根据权利要求7所述的气体干燥设备(1)，具有至少一个以乙二醇(5)作为洗涤介质运行的气体洗涤器，以在乙二醇(5)中吸收包含在气体中的水分，

其特征在于，

设置根据权利要求1至6中任意一项所述的乙二醇干燥设备(2)以将水分从湿乙二醇(7)中移除。

9.根据权利要求7所述的气体干燥设备，

其特征在于，

设置乙二醇返回装置以将干燥的乙二醇(5)作为吸收剂重新利用在至少一个的吸收器(3)中以及在吸收器(3)和膜分离设备(15)之间设置封闭的乙二醇回路(22)。

10.乙二醇(7)的干燥方法，

-在所述方法中加热湿乙二醇(7)，

-在所述方法中在加热湿乙二醇(7)时排出闪蒸气体(10)，

-在所述方法中去除排出的闪蒸气体(10)，

-在所述方法中燃烧去除的闪蒸气体(10)，

-在所述方法中燃烧闪蒸气体(10)时产生的热量用于加热湿乙二醇(7)并用于排出闪蒸气体(10)；以及

-在所述方法中，在加热并去除闪蒸气体(10)之后，在膜分离设备(15)中将水(19)从湿乙二醇(7)中分离，

-在所述方法中闪蒸气体(10)燃烧时产生的热量用于驱动微型燃气轮机，并且

-在所述方法中，微型燃气轮机的废气热被用于间接加热湿乙二醇(7)。

11.根据权利要求10所述的方法，

-在所述方法中闪蒸气体(10)燃烧时产生的热量用于加热热载体介质。

12.根据权利要求10所述的方法，

-在所述方法中闪蒸气体(10)燃烧时产生的热量用于加热导热油，并且

-在所述方法中，导热油被用于间接加热湿乙二醇(7)。

13.根据权利要求10所述的方法，

-在所述方法中，将湿乙二醇(7)加热至低于300℃的温度，和/或

-在所述方法中，在小于5巴的绝对压力下将闪蒸气体(10)从湿乙二醇(7)中排出。

14.根据权利要求10所述的方法，

-在所述方法中，将湿乙二醇(7)加热至低于200℃的温度，和/或

-在所述方法中，在小于3巴的绝对压力下将闪蒸气体(10)从湿乙二醇(7)中排出。

15.根据权利要求10所述的方法，

-在所述方法中，将湿乙二醇(7)加热至低于150℃的温度，和/或

-在所述方法中，在小于2巴的绝对压力下将闪蒸气体(10)从湿乙二醇(7)中排出。

16.根据权利要求10所述的方法，

-在所述方法中，在至少两个湿乙二醇收集容器(8)中交替地和依次地收集和/或加热所述湿乙二醇(7)，和/或

-在所述方法中，从至少两个湿乙二醇收集容器(8)中的湿乙二醇(7)交替顺次地排出闪蒸气体(10)和/或从至少两个湿乙二醇收集容器(8)中除去闪蒸气体。

17.根据权利要求10所述的方法，

-在所述方法中，通过渗透蒸发或蒸汽渗透将水(19)与湿乙二醇(7)分离，以及

-在所述方法中，分离的水(19)在之后被冷凝。

18.用于干燥气体的方法，

-在所述方法中，来自气体的水分在至少一个吸收器(3)吸收在乙二醇(5)中，

-在所述方法中，用根据权利要求10至17中任意一项所述的方法干燥来自吸收器(3)中的湿乙二醇(7)，并

-在所述方法中，在从湿乙二醇(7)中分离出水(19)之后，将干燥的乙二醇(5)重新用在至少一个的吸收器(3)中以从气体中吸收水分。

19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述方法用于干燥天然气。

20.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，在所述方法中，来自气体的水分在至少一个气体洗涤器中用乙二醇(5)洗涤。

21.根据权利要求18所述的方法，

-在所述方法中，将乙二醇(5,7)一方面在用于通过乙二醇(5)接收水的吸收器(3)和另一方面用于从湿乙二醇(7)中分离所接收的水(19)的膜分离设备(15)之间在乙二醇回路(22)中引导。

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