一种天然气分子预脱水装置的制作方法

1.本实用新型属于天然气脱水技术领域，尤其涉及一种天然气分子预脱水装置。


背景技术：

2.在一定压力下，气体温度越高，饱和含水量越大。现有天然气分子筛脱水技术，进分子筛脱水前温度一般为40℃，因为这是采用传统空气冷却或循环水冷却在夏季能达到的温度。水分进入分子筛干燥塔后需要依靠热量蒸发并冷却才能将带进去的水脱除，能耗较高。
3.如果在分子筛脱水前降低天然气温度，可先分出大部分水分，减少分子筛脱水负荷，用致冷机将天然气温度从40℃降低到15℃相对容易，且可实现冷能回收，其能耗效果优于分子筛脱除该部分水分。
4.通过以上分析可以看出，本专利技术要点在于将分子常规筛脱水分成两段，先利用冷却工艺粗脱水，再利用分子筛干燥精脱水。
5.目前，天然气自油田采出液中分离后，含有饱和水，压力越低、温度越高，所含有的饱和水量越大，0.4mpa/15℃的天然气含水量只有0.4mpa、40℃的30％，天然气常用的分子筛脱水方法，是靠吸水材料吸附天然气中的水分，分子筛吸附完成后需要加热再生，需要消耗大量热能；而采用降温的办法把分离出大部分水分相对容易，且能耗较低；为此，我们提出来在天然气进入分子筛深度脱水之前，先采用制冷机脱除大部分比较容易脱除的水分，以降低分子筛脱水能耗。
6.通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：天然气常用的分子筛脱水方法，是靠吸水材料吸附天然气中的水分，分子筛吸附完成后需要加热再生，需要消耗大量热能。
7.解决以上问题及缺陷的难度为：本工艺用到的设备均为常规设备，易于制造。
8.解决以上问题及缺陷的意义为：通过两段脱水工艺，大大降低了天然气脱水能耗。


技术实现要素：

9.为了解决现有技术存在的问题，本实用新型提供了一种天然气分子预脱水装置。
10.本实用新型是这样实现的，一种天然气分子预脱水装置，所述预脱水装置设置有换热器；
11.所述换热器通过管路连接有冷冻机、油气分离装置及分子筛装置，所述冷冻机通过管路连接有分离器，所述分离器通过管路与换热器及分离水收集装置连接。
12.进一步，所述换热器设置有换热器外壳，所述换热器外壳上设置有冷流体进口、冷流体出口、热流体进口及热流体出口，所述换热器外壳内部设有挡板，所述挡板上设有内通管，所述热流体进口及热流体出口与热交换管连通，所述热交换管与热流体进口及热流体出口之间设有密封圈。
13.进一步，所述冷冻机设置有冷冻室，所述冷冻室通过管路与压缩机连通，所述压缩机通过管路与冷凝器连通，所述冷凝器通过管路与控制阀连通，所述控制阀通过管路与冷
冻室连通，所述冷凝器内设有制冷剂。
14.进一步，所述分离器设置有分离器外壳，所述分离器外壳壁上设有进气口和出气口，所述离器外壳下侧连接有集液过滤器，所述集液过滤器下侧连接有自动放水阀。
15.进一步，所述换热器通过热流体进口与油气分离装置连通，所述换热器通过热流体出口与冷冻机上的冷冻室连通，所述换热器通过冷流体进口与分离器上的出气口连通，换热器通过冷流体出口与分子筛装置连通。
16.进一步，所述冷冻机通过冷冻室与分离器上的进气口连通。
17.进一步，所述分离器通过自动放水阀与分离水收集装置连通。
18.结合上述的所有技术方案，本实用新型所具备的优点及积极效果为：以0.4mpa，40℃，10000nm3/d(417nm3/h)天然气计算，携带水量为4.96kg/h，降到15℃后，可分离出3.84kg/h水分，考虑冷能回收后，综合能耗为5.3kw。如3.84kg/h被分子筛吸收，需要用占原料气流量约30％的净化气加热分子筛干燥塔，将水分蒸发带出，加热总功率约为20kw。加热后还要用20kw冷却负荷，才能将3.84kg/h的水脱除，表格对比如表1：
19.表10.4mpa，40℃，10000nm3/d含水天然气脱除3.84kg/h水不同方式对比表
[0020][0021]
本实用新型公开了一种天然气分子预脱水装置，通过本装置可减少分子筛进口天然气70％含水量，显著提高天然气分子筛脱水效率，本装置结构简单，便于装卸，设计科学合理，能够产生较好的经济效益；
[0022]
本实用新型大大降低分子筛进口携带水量，减少分子筛用量，及每个周期水分蒸发量，节能降耗；提高出气温度，降低进气温度，提高预处理分离效果，节约制冷及分组筛再生能耗；净化气复热提高分子筛进口温度，降低分子筛再生能耗。
附图说明
[0023]
为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对本技术实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0024]
图1是本实用新型实施例提供的天然气分子预脱水装置结构示意图。
[0025]
图2是本实用新型实施例提供的换热器结构示意图。
[0026]
图3是本实用新型实施例提供的冷冻机结构示意图。
[0027]
图4是本实用新型实施例提供的分离器结构示意图。
[0028]
图5是本实用新型实施例提供的天然气分子预脱水装置的原理图。
[0029]
图中为：1、换热器；2、冷冻机；3、分离器；4、油气分离装置；5、分子筛装置；6、分离水收集装置；7、密封圈；8、换热器外壳；9、冷流体进口；10、冷流体出口；11、热流体进口；12、热流体出口；13、挡板；14、热交换管；15、内通管；16、冷冻室；17、压缩机；18、冷凝器；19、制冷剂；20、控制阀；21、分离器外壳；22、进气口；23、出气口；24、集液过滤器；25、自动放水阀。
具体实施方式
[0030]
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0031]
针对现有技术存在的问题，本实用新型提供了一种天然气分子预脱水装置，下面结合附图对本实用新型作详细的描述。
[0032]
如图1～图4所示，本实用新型中所述预脱水装置设置有换热器1；
[0033]
所述换热器1通过管路连接有冷冻机2、油气分离装置4及分子筛装置5，所述冷冻机2通过管路连接有分离器3，所述分离器3通过管路与换热器1及分离水收集装置6连接。
[0034]
进一步，所述换热器1设置有换热器外壳8，所述换热器外壳8上设置有冷流体进口9、冷流体出口10、热流体进口11及热流体出口12，所述换热器外壳8内部设有挡板13，所述挡板13上设有内通管15，所述热流体进口11及热流体出口12与热交换管14连通，所述热交换管14与热流体进口11及热流体出口12之间设有密封圈7。
[0035]
进一步，所述冷冻机2设置有冷冻室16，所述冷冻室16通过管路与压缩机17连通，所述压缩机17通过管路与冷凝器18连通，所述冷凝器18通过管路与控制阀20连通，所述控制阀20通过管路与冷冻室16连通，所述冷凝器18内设有制冷剂19。
[0036]
进一步，所述分离器3设置有分离器外壳21，所述分离器外壳21壁上设有进气口22和出气口23，所述离器外壳21下侧连接有集液过滤器24，所述集液过滤器24下侧连接有自动放水阀25。
[0037]
进一步，所述换热器1通过热流体进口11与油气分离装置4连通，所述换热器1通过热流体出口12与冷冻机2上的冷冻室16连通，所述换热器1通过冷流体进口9与分离器3上的出气口23连通，换热器1通过冷流体出口10与分子筛装置5连通。
[0038]
进一步，所述冷冻机2通过冷冻室16与分离器3上的进气口22连通。
[0039]
进一步，所述分离器3通过自动放水阀25与分离水收集装置6连通。
[0040]
本实用新型在使用时，接通各部分管路后，由油气分离装置4中释放出的天然气(0.4mpa、40℃)首先作为热流进入换热器1，流经换热器1中的热交换管14，由热流体出口12流出换热器1，再由冷冻室16进入到冷冻机2中，经过2降温后，通过进气口22进入到分离器3中，由于气液密度、重量不同，液体分离出来进入到集液过滤器24中，由自动放水阀25排入到分离水收集装置6中，分离后的天然气由出气口23排出，由冷流体进口9回到换热器1中，经过热交换管14的加热后，流经内通管15、冷流体出口10通入到分子筛装置5中，从而完成天然气分子的预脱水处理。
[0041]
详见图5，含水天然气先通过换热器和分离后天然气换热，实现预冷，然后再进致冷机，进一步冷却至15℃，进气液分离器实现粗脱水，粗脱水后的气体回收冷能，然后去分子筛进行精脱水。
[0042]
粗脱水温度设定为15℃，因为该温位在大部分地区气候条件下容易达到，性价比较高，如果气温较低，还可以进一步降低温度，达到更好的粗脱水效果。
[0043]
表2
[0044][0045]
在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0046]
以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。