一种撬装式LNG脱酸装置及方法

技术领域

本发明属于能源技术领域，具体涉及一种撬装式LNG脱酸装置及方法。

背景技术

天然气，主要成分是甲烷，充分燃烧后仅生成二氧化碳与水分子，被公认是地球上最干净的化石能源。液化天然气(Liquefied Natural Gas，简称LNG)是将天然气经提纯、冷却、并过冷到-162℃后冷凝成的液体，储存在0.1MPa的低温储存罐内。处理得到的LNG具有无色、无味、无毒且无腐蚀性的优点，其体积约为同量气态天然气体积的1/625，液化天然气的质量仅为同体积水的45％左右，大大节省了能源的存储空间。

但是在天然气在低温下液化处理得到LNG之前，还需要将气田生产的天然气进行净化处理，脱除气田直产天燃气中的腐蚀性和低温固化的杂质，主要包括脱酸、脱水和脱汞三部分，其中脱酸部分是LNG生产的净化过程中有关能耗和设备保护、安全生产的重要关注点。

现有技术中，被广泛应用于天然气处理与加工领域的脱酸气技术为MDEA吸收工艺，MDEA脱酸工艺是利用MDEA水溶液在常温下溶解气体中的酸气，并在高温低压的条件下将酸气解吸的性能，从而达到脱除天然气中的酸气，避免在LNG的存储过程中对设备造成腐蚀，维持LNG存储中的安全。

现有专利中，专利申请号CN200810044270.7、名称“从富含甲烷的混合气体中生产液化天然气的前端组合净化工艺”的专利，专利申请号CN201520326787.0、名称“一种焦炉煤气制液化天然气过程中二氧化碳脱除装置”的专利，专利申请号CN201620389925.4、名称“一种合成天然气的脱硫脱碳系统”的专利，专利申请号CN202010558598.1、名称“一种节能型天然气MDEA脱碳系统及其脱碳工艺”的专利，专利申请号CN202011171092.1、名称“一种节能型天然气MDEA脱碳装置及方法”的专利，专利申请号CN202021764682.0、名称“基于MDEA溶剂的LNG脱碳系统”的专利，均采用了MDEA吸收法脱除LNG中的酸气，但上述专利中所采用的装置均存在设备众多、系统复杂的缺陷，不利于在后续使用中对脱酸装置进行操作，且在后续的故障排查与故障修复均较为困难。

发明内容

本发明的目的在于提供一种撬装式LNG脱酸装置及方法，以解决现有技术中脱酸装置的结构复杂、生产配置的成本高且设备后期的维护检修不易的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供的一种撬装式LNG脱酸装置，包括组合吸收塔、组合再生塔、贫富胺换热器、贫胺冷却器、胺储罐和贫胺泵；

所述组合吸收塔由上至下依次设有冷却室一、分离室一和吸收室，所述吸收室的顶端还设有液体分布器一，所述吸收室与冷却室一之间通过蒸汽管道一连接，所述冷却室一与分离室一之间通过冷却管的通道连接，所述分离室一的底部设有与液体分布器一连接的泛液管一；所述组合吸收塔吸收室底端设有用于进入待处理天然气的天然气进管和用于排出富胺溶液的塔底出管，所述液体分布器一上还设有用于进入贫胺溶液的贫胺液进管，所述分离室一设有用于排出脱酸天然气的天然气出管；

所述组合再生塔由上至下依次设有冷却室二、解析室、分离室二和再沸器，所述解析室的顶端还设有液体分布器二，所述解析室与冷却室二之间通过蒸汽管道二连接，所述冷却室二与分离室二之间通过冷却管的通道连接，所述分离室二的底部设有与液体分布器二连接的泛液管二；所述再沸器上设有输出处理后贫胺溶液的贫胺出管，所述分离室二上还连接有用于输出含酸气体的酸气出管，所述液体分布器二上还连有用于进入富胺气体的富胺进管；

所述塔底出管与富胺进管连接，且塔底出管与富胺进管的连接管道上还设有贫富胺换热器；所述贫胺出管与胺储罐连接，且贫胺出管与胺储罐的连接管道上还设有贫富胺换热器；所述胺储罐与贫胺液进管连接，且胺储罐与贫胺液进管的连接管道上还设有贫胺泵和贫胺冷却器；

所述冷却室一、冷却室二和贫胺冷却器上均分别设有冷源进管和冷源出管；所述再沸器上设有热源进管和热源出管；所述胺储罐上还设有用于氮气进入的氮气进管一和用于进入化学品的化学品进管；所述分离室二上还设有用于进入氮气的氮气进管二。

可选或优选的，所述组合吸收塔外部还设有连接分离室一和组合吸收塔底端的回流泛液管一；所述组合再生塔外部还设有连接分离室二和组合再生塔底端的回流泛液管二。

可选或优选的，所述贫胺冷却器的出管端还设有与胺储罐连接的回流管道，所述回流管道上沿贫胺的流动方向依次设有管道过滤器一、贫胺过滤器和管道过滤器二。

可选或优选的，所述冷源进管和热源进管上均分别设有热源与冷源进出的控制阀门；所述贫胺冷却器与液体分布器一的连接管道上设有控制阀门和双止回阀；所述回流管道上还设有控制阀门；所述氮气进管一和氮气进管二上均分别设有控制阀门；所述塔底管道上还设有液位控制阀和低液位切断阀。

可选或优选的，所述吸收塔的吸收室为填料塔；

所述再沸器采用釜式再沸器、热虹吸式再沸器、强制循环式再沸器和内置式再沸器中的任何一种，且所述再沸器的热源为电源、导热油和天然气中的任意一种；

所述冷却室一、冷却室二和贫胺冷却器的冷源可以是循环冷却水、循环冷冻水、丙烷、制冷剂和低温原料天然气中的任何一种。

可选或优选的，所述组合吸收塔的冷却室一和分离室一组合设置，且组合设置的冷却室一和分离室一，可单独设置在吸收室外部，且与吸收室顶部的高度相等；蒸汽管道一连通冷却室一与吸收室，所述泛液管一连接分离室一和组合吸收塔的底部。

可选或优选的，所述组合再生塔的冷却室二和分离室二组合设置，且组合设置的冷却室二和分离室二，可单独设置在吸收室外部，且与吸收室顶部的高度相等；蒸汽管道二连通冷却室二与吸收室，所述泛液管二连接分离室二和组合再生塔的底部。

本发明提供的一种撬装式LNG脱酸装置的脱酸方法，包括以下步骤：

a.将待脱酸处理的原料天然气输入组合吸收塔中，在吸收室中与下降的胺液接触，进入吸收塔吸收室顶部的脱酸天然气经由蒸汽管道一进入冷却室一中被冷源冷却，并在分离室一中分离冷凝水，最后脱酸天然气经天然气出管离开组合吸收塔，分离室一中的冷凝水沿泛液管一进入液体分布器一中；

b.吸收了酸气的富胺液从组合吸收塔塔底出管进入贫富胺换热器中，加热到90～105℃后沿富胺进管进入组合再生塔的液体分布器二中，富胺液在解析室内从上而下与上升的水蒸汽进行接触，胺液进入再沸器后再次加热再生成为贫胺液，解析室顶部的酸气沿蒸汽管道二进入冷却室二中冷凝，并在分离室二中分离出冷凝水，最后酸气经酸气出管离开组合再生塔，分离室二中的冷凝水沿泛液管二进入液体分布器二；

c.组合再生塔中再生的贫胺液沿贫胺出管进入贫富胺换热器，并在其中冷却到55～75℃后，进入胺储罐；胺储罐中的贫胺进入贫胺泵中加压后，进入贫胺冷却器中被冷源冷却，冷却后的贫胺液进入组合吸收塔的液体分布器一中，从而完成胺液循环。

可选或优选的，所述步骤还包括：步骤c中经贫胺冷却器冷却的贫胺液，75～90％的冷却贫胺液进入组合吸收塔的液体分布器一中，10～25％的冷却贫胺液沿回流管道，依次通过管道过滤器一、贫胺过滤器和管道过滤器二返回胺储罐中。

可选或优选的，所述待脱酸处理的原料天然气压力为0.5MPa～10.0Mpa、温度为5～55℃，所述待脱酸处理的原料天然气压力还包括富含甲烷的各种烃类气体。

基于上述技术方案，本发明实施例至少可以产生如下技术效果：

本发明提供的撬装式LNG脱酸装置及方法，提供了一种方便撬装或模块化的脱酸气装置，通过组合再生塔和组合吸收塔顶部设置的冷却室和分离室，将酸气中的气态水冷凝后，通过重力回收至塔体下端，避免了回流泵的设置，减少了酸气回收的成本，且组合吸收塔与组合再生塔的设置减少了设备、管道和阀门的数量，减少了脱酸气系统的投资，并能达到同样的脱酸气效果和净化指标。

附图说明

图1是本发明实施例1的结构示意图；

图2是本发明实施例2的结构示意图；

图3是本发明实施例3的结构示意图。

图中：100、组合吸收塔；101、吸收室；102、分离室一；103、冷却室一；104、回流泛液管一；111、天然气进管；112、蒸汽管道一；113、天然气出管；114、泛液管一；115、液体分布器一；200、组合再生塔；201、解析室；202、分离室二；203、冷却室二；204、液体分布器二；205、泛液管二；300、胺储罐；302、贫胺泵；304、贫胺冷却器；307、双止回阀；308、贫胺液进管；309、塔底出管；310、液位控制阀；311、低液位切断阀；313、贫富胺换热器；314、富胺进管；315、再沸器；316、贫胺出管；321、回流管道；323、管道过滤器一；324、贫胺过滤器；325、管道过滤器二；332、氮气进管一；333、化学品进管；361、氮气进管二；371、蒸汽管道二；372、酸气出管；374、回流泛液管二。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

实施例1

如图1所示：

本发明提供了一种撬装式LNG脱酸装置，包括组合吸收塔100、组合再生塔200、贫富胺换热器313、贫胺冷却器304、胺储罐300和贫胺泵302；

所述组合吸收塔100由上至下依次设有冷却室一103、分离室一102和吸收室101，所述吸收室101的顶端还设有液体分布器一115，所述吸收室101与冷却室一103之间通过蒸汽管道一112连接，所述冷却室一103与分离室一102之间通过冷却管的通道连接，所述分离室一102的底部设有与液体分布器一115连接的泛液管一114；所述组合吸收塔100吸收室101底端设有用于进入待处理天然气的天然气进管111和用于排出富胺溶液的塔底出管309，所述液体分布器一115上还设有用于进入贫胺溶液的贫胺液进管308，所述分离室一102设有用于排出脱酸天然气的天然气出管113；

所述组合再生塔200由上至下依次设有冷却室二203、解析室201、分离室二202和再沸器315，所述解析室201的顶端还设有液体分布器二204，所述解析室201与冷却室二203之间通过蒸汽管道二371连接，所述冷却室二203与分离室二202之间通过冷却管的通道连接，所述分离室二202的底部设有与液体分布器二204连接的泛液管二205；所述再沸器315上设有输出处理后贫胺溶液的贫胺出管316，所述分离室二202上还连接有用于输出含酸气体的酸气出管372，所述液体分布器二204上还连有用于进入富胺气体的富胺进管314；

所述塔底出管309与富胺进管314连接，且塔底出管309与富胺进管314的连接管道上还设有贫富胺换热器313；所述贫胺出管316与胺储罐300连接，且贫胺出管316与胺储罐300的连接管道上还设有贫富胺换热器313；所述胺储罐300与贫胺液进管308连接，且胺储罐300与贫胺液进管308的连接管道上还设有贫胺泵302和贫胺冷却器304；

所述冷却室一103、冷却室二203和贫胺冷却器304上均分别设有冷源进管和冷源出管；所述再沸器315上设有热源进管和热源出管；所述胺储罐300上还设有用于氮气进入的氮气进管一332和用于进入化学品的化学品进管333；所述分离室二202上还设有用于进入氮气的氮气进管二361。

本发明装置在使用中，酸气在组合吸收塔100的吸收室101中由天然气转移至胺溶液中，产生天然气产品与富胺液；所述富胺液在组合再生塔200的解析室201内从上而下与上升的水蒸汽进行接触，将酸类物质解析至水蒸气中，而自身落入再沸器315，重新生成贫胺液回到组合吸收塔中。脱酸后的天然气中酸气的摩尔比含量指标为：CO

作为可选的实施方式，所述组合吸收塔100外部还设有连接分离室一102和组合吸收塔100底端的回流泛液管一104；所述组合再生塔200外部还设有连接分离室二202和组合再生塔200底端的回流泛液管二374。

所述回流泛液管一104和回流泛液管二374可帮助回流分离室中积累的过多溶液，维持装置的正常使用，避免泛液现象的产生。

作为可选的实施方式，所述贫胺冷却器304的出管端还设有与胺储罐300连接的回流管道321，所述回流管道321上沿贫胺的流动方向依次设有管道过滤器一323、贫胺过滤器324和管道过滤器二325。

作为可选的实施方式，所述冷源进管和热源进管上均分别设有热源与冷源进出的控制阀门；所述贫胺冷却器304与液体分布器一115的连接管道上设有控制阀门和双止回阀307；所述回流管道321上还设有控制阀门；所述氮气进管一332和氮气进管二361上均分别设有控制阀门；所述塔底管道上还设有液位控制阀310和低液位切断阀311。

作为可选的实施方式，所述组合吸收塔100的吸收室101为填料塔；

所述再沸器315采用釜式再沸器315、热虹吸式再沸器315、强制循环式再沸器315和内置式再沸器315中的任何一种，且所述再沸器315的热源为电源、导热油和天然气中的任意一种；

所述冷却室一103、冷却室二203和贫胺冷却器304的冷源可以是循环冷却水、循环冷冻水、丙烷、制冷剂和低温原料天然气中的任何一种。

实施例2

如图2所示：

本发明提供了一种撬装式LNG脱酸装置，与实施例1相比，实施例2的组合吸收塔100的冷却室一103和分离室一102组合设置，且组合设置的冷却室一103和分离室一102，可单独设置在吸收室101外部，且与吸收室101顶部的高度相等；蒸汽管道一112连通冷却室一103与吸收室101，所述泛液管一114连接分离室一102和组合吸收塔100的底部。

组合再生塔200的冷却室二203和分离室二202组合设置，且组合设置的冷却室二203和分离室二202，可单独设置在吸收室101外部，且与吸收室101顶部的高度相等；蒸汽管道二371连通冷却室二203与吸收室101，所述泛液管二205连接分离室二202和组合再生塔200的底部。

组合吸收塔100和组合再生塔200的部分组件拆开安装，便于运输长度有限时，分别运输撬块。

实施例3

如图3所示：

本发明提供了一种撬装式LNG脱酸装置，与实施例2相比，实施例3将回流管道321以及回流管道321上依次设置的管道过滤器一323、贫胺过滤器324和管道过滤器二325安装于贫胺冷却器304和贫胺液进管308之间的管路上。

实验例

本发明提供的一种撬装式LNG脱酸装置的脱酸方法，包括以下步骤：

a.将待脱酸处理的原料天然气输入组合吸收塔100中，在吸收室101中与下降的胺液接触，进入吸收塔吸收室101顶部的脱酸天然气经由蒸汽管道一112进入冷却室一103中被冷源冷却，并在分离室一102中分离冷凝水，最后脱酸天然气经天然气出管113离开组合吸收塔100，分离室一102中的冷凝水沿泛液管一114进入液体分布器一115中；

b.吸收了酸气的富胺液从组合吸收塔100塔底出管309进入贫富胺换热器313中，加热到90～105℃后沿富胺进管314进入组合再生塔200的液体分布器二204中，富胺液在解析室201内从上而下与上升的水蒸汽进行接触，胺液进入再沸器315后再次加热再生成为贫胺液，解析室201顶部的酸气沿蒸汽管道二371进入冷却室二203中冷凝，并在分离室二202中分离出冷凝水，最后酸气经酸气出管372离开组合再生塔200，分离室二202中的冷凝水沿泛液管二205进入液体分布器二204；

c.组合再生塔200中再生的贫胺液沿贫胺出管316进入贫富胺换热器313，并在其中冷却到55～75℃后，进入胺储罐300；胺储罐300中的贫胺进入贫胺泵302中加压后，进入贫胺冷却器304中被冷源冷却，冷却后的贫胺液进入组合吸收塔100的液体分布器一115中，从而完成胺液循环。

作为可选的实施方式，所述步骤还包括：步骤c中经贫胺冷却器304冷却的贫胺液，75～90％的冷却贫胺液进入组合吸收塔100的液体分布器一115中，10～25％的冷却贫胺液沿回流管道321，依次通过管道过滤器一323、贫胺过滤器324和管道过滤器二325返回胺储罐300中。

作为可选的实施方式，所述待脱酸处理的原料天然气压力为0.5MPa～10.0Mpa、温度为5～55℃，所述待脱酸处理的原料天然气压力还包括富含甲烷的各种烃类气体。

所述实施例1中进、出脱酸气系统的天然气系统参数见表1：

表1天然气系统参数

所述实施例2中进、出脱酸气系统的天然气系统参数见表2：

表2天然气系统参数

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明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发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。