一种天然气分子筛脱水塔吸附和再生系统及方法

技术领域

本发明属于天然气脱水处理技术领域，具体涉及一种天然气分子筛脱水塔吸附和再生系统及方法。

背景技术

脱水处理是天然气处理过程中必不可缺的环节，通过脱水，将天然气中的水分脱除，避免后续处理过程中相关设备的冻堵以及储运过程中液态水的析出，保证生产的正常运行。

在现有技术中，天然气脱水处理过程，全靠人工的经验进行把控，不仅使用的人工较多，且工作效率较低。

发明内容

本发明提供了一种天然气分子筛脱水塔吸附和再生系统及方法，目的在于提供一种工作效率高、控制精确且节省人力的脱水处理系统及方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种天然气分子筛脱水塔吸附和再生系统，包括至少两个分子筛脱水塔、多个程控阀和控制器；所述分子筛脱水塔设置有上端口和下端口，分子筛脱水塔上端口设置有吸附管线进口和再生冷吹管线出口，分子筛脱水塔的下端设置有吸附管线出口和再生冷吹管线进口；所述的吸附管线进口、再生冷吹管线出口、吸附管线出口和再生冷吹管线进口上均连接有程控阀；所述的再生冷吹管线进口通过程控阀连接有再生气加热冷吹机构；所述的控制器与多个程控阀及再生气加热冷吹机构电信号连接；分子筛脱水塔之间并联。

所述的再生气加热冷吹机构包括加热总管、冷吹总管、再生气加热冷吹机构来气总管和程控阀；所述的加热总管与冷吹总管并联后连接在再生气加热冷吹机构来气总管和再生冷吹管线进口之间，且在加热总管、冷吹总管和再生气加热冷吹机构来气总管上均设置有程控阀。

所述的控制器采用的是PLC控制器，控制器至少包括计时单元、信号接收单元、信号发送单元和数据处理单元；所述的计时单元、信号接收单元和信号发送单元均与数据处理单元电信号连接，数据处理单元分别与吸附管线进口、再生冷吹管线出口、吸附管线出口和再生冷吹管线进口上的程控阀、温度变送器及再生气加热冷吹机构电信号连接。

所述的计时单元至少包括加热切换时间、冷吹切换时间、每步延时报警时间和再生加热延迟时间4个计时器，分别记录加热切换时间Tx、冷吹切换时间Ty、每步延时报警时间Tz和再生加热延迟时间Tt。

还包括温度变送器；所述的温度变送器设置在分子筛脱水塔的上端口。

所述的分子筛脱水塔设置有四个。

一种天然气分子筛脱水塔吸附和再生系统的吸附和再生控制方法，包括如下步骤：

步骤一：由控制器开启所有分子筛脱水塔上的吸附管线进口和吸附管线出口上的程控阀，关闭再生冷吹管线进口上的程控阀、再生冷吹管线出口上的程控阀、加热总管和冷吹总管上的程控阀，使所有分子筛脱水塔吸附处于吸附的工作状态，当需要对其中某一个分子筛脱水塔再生/冷却时，进入步骤二；

步骤二：由控制器选择需要再生的分子筛脱水塔，将选择的分子筛脱水塔上所对应的吸附进口管线和吸附出口管线上的程控阀关闭，并开启再生进口管线程控阀、再生出口管线程控阀和分子筛脱水塔加热总管上的程控阀，关闭冷吹总管及再生气加热冷吹机构来气总管上的程控阀；

步骤三：步骤二完成后，加热开始，加热切换时间计时器Tx开始计时；当达到一个加热周期后，控制器检测再生的分子筛脱水塔再生出口管线温度是否达到预设温度，若已经达到预设温度，则判定此分子筛脱水塔完成再生加热，进入步骤四，否则，继续进行加热且延时计时器Tt计时一个时间周期，一个延时周期加热结束后，控制器检测再生的分子筛脱水塔再生出口管线温度，当温度达到预设温度，则此分子筛脱水塔完成再生加热过程，进入步骤四；

步骤四：关闭加热总管上的程控阀，并开启冷吹总管上的程控阀；冷吹切换时间计时器Ty开始计时，当达到一个冷吹周期后，控制器检测再生的分子筛脱水塔再生出口管线温度，当温度达到预设温度，则判定此分子筛脱水塔完成冷吹过程，否则，继续进行冷吹并使延时计时器Tt计时一个时间周期，一个延时周期冷吹结束后，控制器检测再生的分子筛脱水塔再生出口管线温度，当温度达到预设温度，则判定此分子筛脱水塔完成冷吹过程，进入步骤五；

步骤五：步骤四完成后，控制器开启再生气加热冷吹机构来气总管管线程控阀，关闭前述完成再生过程的分子筛脱水塔的再生进口管线程控阀和再生出口管线程控阀，并开启其吸附进口管线程控阀和吸附出口管线程控阀，使其进入吸附阶段；

步骤六：返回步骤二，一个循环完成。

有益效果：

(1)本发明在各工艺管线设置程控阀，通过控制器远程控制各塔流程切换，有效的减少了人工环节，提高了工作效率。

(2)本发明通过在控制程序中设置分子筛脱水塔再生加热、冷吹及在控制器中设置计时单元，准确的掌握了各流程进行时间。

(3)本发明在分子筛脱水塔再生出口管线设置温度变送器，检测再生出口管线温度，结合各过程计时，准确判定再生加热及冷吹过程是否完成，且智能的切换至下一过程。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚的了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例，详细说明如后。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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。

图1是本发明的构成示意图；

图2是本发明以四个分子筛脱水塔为例的不同周期内各程控阀开关状态步续图；

图3是本发明以四个分子筛脱水塔为例的吸附/再生主控制流程图；

图4是本发明以四个分子筛脱水塔为例的冷吹流程示意图；

图5是本发明以四个分子筛脱水塔为例的分子筛脱水塔再生切换流程。

图中：1-分子筛脱水塔；2-程控阀；3-温度变送器；4-吸附管线进口；5-再生冷吹管线出口；6-吸附管线出口；7-再生冷吹管线进口；8-加热总管；9-冷吹总管；10-再生气加热冷吹机构来气总管；11-第一分子筛脱水塔；12-第二分子筛脱水塔；13-第三分子筛脱水塔；14-第四分子筛脱水塔；KV0111-第一分子筛脱水塔第一程控阀；KV0112-第一分子筛脱水塔第二程控阀；KV0113-第一分子筛脱水塔第三程控阀；KV0114-第一分子筛脱水塔第四程控阀；KV0121-第二分子筛脱水塔第一程控阀；KV0122-第二分子筛脱水塔第二程控阀；KV0123-第二分子筛脱水塔第三程控阀；KV0124-第二分子筛脱水塔第四程控阀；KV0131-第三分子筛脱水塔第一程控阀；；KV0132-第三分子筛脱水塔第二程控阀；KV0133-第三分子筛脱水塔第三程控阀；KV0134-第三分子筛脱水塔第四程控阀；KV0141-第四分子筛脱水塔第一程控阀；KV0142-第四分子筛脱水塔第二程控阀；KV0143-第四分子筛脱水塔第三程控阀；KV0144-第四分子筛脱水塔第四程控阀；KV0101-加热总管程控阀；KV0102-冷吹总管程控阀；TT0111-第一分子筛脱水塔温度变送器；TT0121-第二分子筛脱水塔温度变送器；TT0131-第三分子筛脱水塔温度变送器；TT0141-第四分子筛脱水塔温度变送器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

参照图1所示的一种天然气分子筛脱水塔吸附和再生系统，包括至少两个分子筛脱水塔1、多个程控阀2和控制器；所述分子筛脱水塔1设置有上端口和下端口，分子筛脱水塔1上端口设置有吸附管线进口4和再生冷吹管线出口5，分子筛脱水塔1的下端设置有吸附管线出口6和再生冷吹管线进口7；所述的吸附管线进口4、再生冷吹管线出口5、吸附管线出口6和再生冷吹管线进口7上均连接有程控阀2；所述的再生冷吹管线进口7通过程控阀2连接有再生气加热冷吹机构；所述的控制器与多个程控阀2及再生气加热冷吹机构电信号连接；分子筛脱水塔之间并联。

在实际使用时，本发明在各工艺管线设置程控阀，通过控制器远程控制各塔流程切换，有效的减少了人工环节，提高了工作效率。

实施例二：

参照图1所示的一种天然气分子筛脱水塔吸附和再生系统，与实施例一不同之处在于：所述的再生气加热冷吹机构包括加热总管8、冷吹总管9、再生气加热冷吹机构来气总管10和程控阀2；所述的加热总管8与冷吹总管9并联后连接在再生气加热冷吹机构来气总管10和再生冷吹管线进口7之间，且在加热总管8、冷吹总管9和再生气加热冷吹机构来气总管10上均设置有程控阀2。

优选的是，所述的控制器采用的是PLC控制器，控制器至少包括计时单元、信号接收单元、信号发送单元和数据处理单元；所述的计时单元、信号接收单元和信号发送单元均与数据处理单元电信号连接，数据处理单元分别与吸附管线进口4、再生冷吹管线出口5、吸附管线出口6和再生冷吹管线进口7上的程控阀、温度变送器3及再生气加热冷吹机构电信号连接。

进一步的，所述的计时单元至少包括加热切换时间、冷吹切换时间、每步延时报警时间和再生加热延迟时间4个计时器，分别记录加热切换时间Tx、冷吹切换时间Ty、每步延时报警时间Tz和再生加热延迟时间Tt。

优选的是，还包括温度变送器3；所述的温度变送器3设置在分子筛脱水塔1再生冷吹管线出口5上。

优选的是，所述的分子筛脱水塔1设置有四个。

在实际使用时，通过在控制程序中设置分子筛脱水塔再生加热、冷吹、过程延时计时器，准确掌握各流程进行时间。在分子筛脱水塔再生出口管线设置温度变送器检测再生出口管线温度，结合各过程计时器准确判定再生加热及冷吹过程是否完成，智能切换至下一过程。

实施例三：

参照图1所示的一种天然气分子筛脱水塔吸附和再生系统的吸附和再生控制方法，包括如下步骤：

步骤一：由控制器开启所有分子筛脱水塔1上的吸附管线进口4和吸附管线出口6上的程控阀，关闭再生冷吹管线进口7上的程控阀、再生冷吹管线出口5上的程控阀、加热总管8和冷吹总管9上的程控阀，使所有分子筛脱水塔吸附处于吸附的工作状态，当需要对其中某一个分子筛脱水塔再生/冷却时，进入步骤二；

步骤二：由控制器选择需要再生的分子筛脱水塔，将选择的分子筛脱水塔上所对应的吸附进口管线和吸附出口管线上的程控阀关闭，并开启再生进口管线程控阀、再生出口管线程控阀和分子筛脱水塔加热总管上的程控阀，关闭冷吹总管及再生气加热冷吹机构来气总管上的程控阀；

步骤三：步骤二完成后，加热开始，加热切换时间计时器Tx开始计时；当达到一个加热周期后，控制器检测再生的分子筛脱水塔再生出口管线温度是否达到预设温度，若已经达到预设温度，则判定此分子筛脱水塔完成再生加热，进入步骤四，否则，继续进行加热且延时计时器Tt计时一个时间周期，一个延时周期加热结束后，控制器检测再生的分子筛脱水塔再生出口管线温度，当温度达到预设温度，则此分子筛脱水塔完成再生加热过程，进入步骤四；

步骤四：关闭加热总管8上的程控阀，并开启冷吹总管9上的程控阀；冷吹切换时间计时器Ty开始计时，当达到一个冷吹周期后，控制器检测再生的分子筛脱水塔再生出口管线温度，当温度达到预设温度，则判定此分子筛脱水塔完成冷吹过程，否则，继续进行冷吹并使延时计时器Tt计时一个时间周期，一个延时周期冷吹结束后，控制器检测再生的分子筛脱水塔再生出口管线温度，当温度达到预设温度，则判定此分子筛脱水塔完成冷吹过程，进入步骤五；

步骤五：步骤四完成后，控制器开启再生气加热冷吹机构来气总管管线程控阀，关闭前述完成再生过程的分子筛脱水塔的再生进口管线程控阀和再生出口管线程控阀，并开启其吸附进口管线程控阀和吸附出口管线程控阀，使其进入吸附阶段；

步骤六：返回步骤二，一个循环完成。

本发明在各工艺管线设置程控阀，通过控制器远程控制各塔流程切换，有效的减少了人工环节，提高了工作效率。

本发明通过在控制器中设置分子筛脱水塔再生加热、冷吹及在控制器中设置计时单元，准确的掌握了各流程进行时间。

本发明在分子筛脱水塔再生出口管线设置温度变送器，检测再生出口管线温度，结合各过程计时，准确判定再生加热及冷吹过程是否完成，且智能的切换至下一过程。

实施例四：

以设置四个天然气分子筛脱水塔的吸附和再生方法为例，参照图2-图5所示。

参照图3，工艺流程控制程序启动，首先控制程序中选择进行再生的分子筛脱水塔(其它3个塔进行吸附)，以选择第三分子筛脱水塔13首先进行再生，第一分子筛脱水塔11、第二分子筛脱水塔12及第四分子筛脱水塔14进行吸附，第三分子筛脱水塔13再生结束后转为吸附，再切换至第四分子筛脱水塔14进行再生并依次循环为例，进行说明：首先，第三分子筛脱水塔13塔开始再生，按照图1中各塔再生条件所对应的阀门状态(当前处于N＝5的状态)，控制器开启第一分子筛脱水塔11、第二分子筛脱水塔12及第四分子筛脱水塔14的第一分子筛脱水塔第一程控阀KV0111、第一分子筛脱水塔第四程控阀KV0114、第二分子筛脱水塔第一程控阀KV0121、第二分子筛脱水塔第四程控阀KV0124、第四分子筛脱水塔第一程控阀KV0141和第四分子筛脱水塔第四程控阀KV0144；关闭第一分子筛脱水塔第二程控阀KV0112、第一分子筛脱水塔第三程控阀KV0113、第二分子筛脱水塔第二程控阀KV0122、第二分子筛脱水塔第三程控阀KV0123、第四分子筛脱水塔第二程控阀KV0142和第四分子筛脱水塔第三程控阀KV0143；开启第三分子筛脱水塔13的第三分子筛脱水塔第一程控阀KV0131和第三分子筛脱水塔第四程控阀KV0134，关闭第三分子筛脱水塔第二程控阀KV0132和第三分子筛脱水塔第三程控阀KV0133；开启再生加热总管8上的加热总管程控阀KV0101，关闭冷吹总管程控阀KV0102及再生气加热冷吹机构来气总管10上的程控阀。下一步，加热切换时间计时器Tx开始计时，当达到一个加热周期后，控制程序检测第三分子筛脱水塔13再生出口管线温度(TT-0131)是否达到265℃，如已经达到，则判定3#塔完成再生加热，如温度未达到，则延时计时器Tt计时一个时间周期继续进行加热，一个延时周期加热结束后，控制程序再次检测第三分子筛脱水塔13再生出口管线温度(TT-0131)是否达到265℃，如温度已达到要求，则第三分子筛脱水塔1加热完成，进入冷吹阶段。

冷吹开始，开启冷吹总管程控阀KV0102，关闭加热总管程控阀KV0101。冷吹切换时间计时器Ty开始计时，当达到一个冷吹周期后，控制程序检测第三分子筛脱水塔13再生出口管线温度(TT-0131)是否降至50℃，如已经达到，则判定第三分子筛脱水塔13完成冷吹，如温度未达到，则延时计时器Tt计时一个时间周期继续进行冷吹，一个延时周期冷吹结束后，控制程序再次检测第三分子筛脱水塔13再生出口管线温度(TT-0131)是否降至50℃，如温度已达到要求，则第三分子筛脱水塔13冷吹过程完成，进入再生塔切换阶段。

分子筛脱水塔再生切换阶段，控制器开启再生气加热冷吹机构来气总管10上的程控阀，关闭前述完成再生过程的第三分子筛脱水塔13上的第三分子筛脱水塔第一程控阀KV0131和第三分子筛脱水塔第四程控阀KV0134，开启第三分子筛脱水塔第二程控阀KV0132和第三分子筛脱水塔第三程控阀KV0133；第三分子筛脱水塔13进入吸附阶段。然后控制器关闭第四分子筛脱水塔14塔吸上的第四分子筛脱水塔第一程控阀KV0141和第四分子筛脱水塔第四程控阀KV0144，打开第四分子筛脱水塔第二程控阀KV0142和第四分子筛脱水塔第三程控阀KV0143，再打开加热总管程控阀V0101，关闭冷吹总管程控阀KV0102和再生气加热冷吹机构来气总管10上的管线程控阀，第四分子筛脱水塔14转入再生阶段，一个循环完成。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

在不冲突的情况下，本领域的技术人员可以根据实际情况将上述各示例中相关的技术特征相互组合，以达到相应的技术效果，具体对于各种组合情况在此不一一赘述。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

以上所述，只是本发明的较佳实施例而已，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖性特点相一致的最宽的范围。依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。