一种带强制换热的天然气/煤层气吸附净化方法及装置，其包括吸附塔及导热介质循环系统；吸附塔系统有并联切换使用的二个吸附塔；其顶端均分两路分别连接含杂工艺气体入口及再生气体出口；其底端均分两路分别连接净化后工艺气体出口和通过二吸附塔中一个后连接再生气体入口；导热介质循环系统包括并联的导热介质加热器和导热介质冷却器，导热介质泵和二个导热介质换热管；导热介质加热器和冷却器出口管路合并后连接介质泵入口；泵的出口分两路分别与二个导热介质换热管入口相连；导热介质加热器入口和冷却器入口管路合并后分成两路分别与二个导热介质换热管出口相连，以构成导热介质循环回路；可减少再生气耗量，缩短吸附周期，降低吸附塔高度。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及用于天然气/煤层气吸附净化方法及装置，主要涉及一种应用于天然气/煤层气液化前深度净化处理的带强制换热结构的天然气/煤层气吸附净化方法及装置。
技术介绍
煤层气单井产量低、压力低、地理位置偏远，几乎远离管输系统，需要进行多井群的集汇与增压，建设周期长，初期投资也相当大。另外，我国还存在大量的分散的、小股量天然气，包括气田分散单井气、低产气井气、油田伴生气以及海上采油平台产出的无法利用的小股量天然气。在这些气源井口处安装撬装可移动式液化装置，将煤层气或零散天然气液化后便可实现远距离运输。可移动撬装式液化装置将是未来我国开发利用偏散气源的重要途径。天然气/煤层气在液化前须经过脱酸、脱水处理。在净化天然气领域广泛应用的主要有分子筛吸附法、醇胺法、改良热钾法、砜胺法等。目前大型煤层气液化工厂中一般采用醇胺法脱酸+分子筛深度脱水的方式，而醇胺法中就涉及到吸收塔和再生塔等塔器，吸收塔和再生塔都比较高，一般都要超过15米，有的甚至达到30米，这种高度的塔器很不利于净化装置的车载运输。分子筛变温变压吸附是以吸附剂表面对气体分子的吸附为基础，利用吸附剂对不同气体组分有选择性吸附的特点，在过程的较低温度、较高压力下吸附混合气中的某些组分，在过程的较高温度、较低压力下解吸这些被吸附的组分，以进行下一次吸附步骤，采用多个吸附塔轮流操作。近些年，分子筛吸附酸性气体取得了较大进步，新型高效的产品不断发现并应用。使分子筛吸附技术可满足车载可移动式天然气/煤层气净化装置。在原料气中CO2含量小于0.5%时，传统的采用净化气加热再生的方式可以满足结构紧凑及耗气量小的要求，实现撬装车载运输。但如果CO2含量大于1%，在吸附周期不变的条件下，则需要分子筛吸附剂装填量大大增加，致使吸附塔的高度超过4米，不能满足撬装车载的要求。如缩小吸附周期，则可减少吸附剂的装填量和吸附塔高度，但采用净化气作为再生气时耗气量将大大增加，甚至当吸附周期缩小到一定时间内时，采用净化气作为再生气时在吸附周期内无法完成再生或冷吹。如何既使吸附塔高度符合车载可移动要求，又尽量减少再生气的耗气量损失，是可移动撬装式天然气/煤层气净化装置的需要解决的关键问题。吸附剂的再生过程需要加热解吸，解吸完成后还要进行吸附剂的冷却，冷却至常温才算完成吸附剂的再生，才可以循环使用。再生气一般可使用净化气，或使用外部气源，但无论如何再生气必须是洁净、干燥的气体，能将分子筛中的水和酸性气体吹除掉，而且不会给分子筛带来其它杂质。目前，常规的天然气液化脱碳脱水装置的结构示意图(2塔流程)如图1所示。其中包括第一吸附塔1、第二吸附塔2、加热器3、程控阀(4-11)及调节阀(12-13)，其工艺过程为:工艺气体经过程控阀4、第一吸附塔I和程控阀10，被净化后流出。从净化后的工艺气体中引出部分气体作为再生气使用。通过调节阀13调节再生气流量，再生气经过加热器3被加热，然后通过程控阀9流入第二吸附塔2对其中的吸附剂进行再生，然后通过程控阀7防空或用于别的用途。第二吸附塔2加热完毕后，关闭加热器3，再生气对第二吸附塔2进行冷吹，吹冷完成后再生过程结束，第一吸附塔I和第二吸附塔2可以进行切换。调节阀12用于调节两个吸附塔之间的压力平衡。现有技术中虽然能完成吸附剂的再生，但使用净化气作为再生气时，主要靠气体将吸附剂和塔体加热至解析温度，而气体由于本身比热较小，与液体导热介质相比，在相同的传热温差下需要的气体量较大，因此再生耗气量也比较大。且在一定的管径条件下，将吸附剂加热至所需温度需要的时间会比较长，这也使得吸附装置切换周期不能无限制的缩小。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种紧凑的可车载移动的带强制换热结构的天然气/煤层气吸附净化方法及装置，通过外加导热介质循环使吸附塔快速解吸和冷却，既缩短了分子筛再生时间，又降低了再生气耗量。本专利技术的技术方案如下:本专利技术的技术方案如下:本专利技术提供的带有强制换热的天然气/煤层气的吸附净化方法，它包括:吸附剂加热解吸过程步骤及吸附剂冷却步骤；I)所述吸附剂加热解吸步骤中，即利用来自外部循环的高温导热介质加热吸附齐U，使其升温解吸；所述高温导热介质的温度为200°C 300°C ；2)所述吸附剂冷却步骤中，吸附剂解吸完成后开始吸附剂冷却过程，即利用来自外部循环的低温导热介质冷却吸附剂，使其温度下降至10°C 50°C，以满足再次进行吸附使用的要求，所述低温导热介质的温度为0°C 40°C。本专利技术提供的带有强制换热的天然气/煤层气的吸附净化方法还包括:在吸附剂加热解吸步骤中的反向流经吸附剂的净化气，以带走解吸出的杂质。本专利技术提供的带有强制换热的天然气/煤层气的吸附净化装置，其包括:吸附塔系统及导热介质循环系统；所述吸附塔系统包括:并联且切换使用的第一吸附塔与第二吸附塔；所述第一吸附塔与第二吸附塔顶端连接管道均分为两路，该两路分别连接含杂工艺气体入口及再生气体出口 ；所述第一吸附塔与第二吸附塔底端连接管道同样均分为两路，该两路分别连接净化后工艺气体出口和通过第一吸附塔或第二吸附塔之后连接再生气体入口；所述导热介质循环系统包括:导热介质加热器、导热介质冷却器、导热介质泵、第一导热介质换热管和第二导热介质换热管；所述导热介质加热器和导热介质冷却器并联连接；所述导热介质加热器和导热介质冷却器出口管路合并后连接导热介质泵入口 ；所述导热介质泵出口分为两路，该两路分别与第一导热介质换热管入口和第二导热介质换热管入口相连；所述导热介质加热器入口和导热介质冷却器入口管路合并后分成两路，该两路分别与第一导热介质换热管出口与第二导热介质换热管出口相连，以构成导热介质循环回路；其特征在于，所述第一导热介质换热管和第二导热介质换热管分别装于第一吸附塔系统和第二吸附塔中，并分别与第一吸附塔系统和第二吸附塔中的吸附剂紧密充分接触；所述吸附剂为硅胶、三氧化二铝、分子筛吸附剂或它们中两种或三种的组合；所述工艺气体为富含甲烷的天然气、煤层气或页岩气；所述再生气体为从净化处理后的工艺气中引出，用于使吸附塔再生的气体。本专利技术的带有强制换热的天然气/煤层气的吸附净化装置，还包括:分别安装于所述第一导热介质换热管进/出口管路上、所述第二导热介质换热管进/出口管路上、所述导热介质加热器进/出口管路上、所述导热介质冷却器进/出口管路上、所述吸附塔系统中的工艺气体进/出口管路上和再生气体进/出口管路上的的程控阀；和安装于所述第一吸附塔底端和第二吸附塔底端之间连接管路上的第一调节阀；及安装于所述再生气体进口与工艺气体出口之间连接管路上的第二调节阀。所述第一导热介质换热管和第二导热介质换热管为螺旋型管换热器或蛇形管型换热器，所述第一导热介质换热管和第二导热介质换热管内导热介质在换热管内流动，以对换热管外的吸附剂进行加热或冷却。所述的导热介质加热器为电加热器、燃料燃烧加热器或热流体加热器。所述的导热介质冷却器为风冷冷却器、水冷冷却器或制冷机。本专利技术的优点在于:通过外加介质流过间壁式换热器对吸附剂的快速升温和快速冷却，以达到吸附剂快速的解吸和冷却，这样可大幅减少再生气耗量，并缩短吸附周期，降低吸附塔高度，满足车载可移动的要求。附图说明图1是常规的天然气/煤层气吸附净化装置的结构示意图；图2是本专利技术的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种带有强制换热的天然气/煤层气的吸附净化方法，其包括吸附剂加热解吸步骤及吸附剂冷却步骤；1）所述吸附剂加热解吸步骤中，利用来自外部循环的高温导热介质加热吸附剂，使其升温解吸；所述高温导热介质温度为200℃～300℃；2）所述吸附剂冷却步骤中，吸附剂解吸完成后开始吸附剂冷却：利用来自外部循环的低温导热介质冷却吸附剂，使其温度下降至10℃～50℃，以满足再次进行吸附的要求，所述低温导热介质温度为0℃～40℃。
【技术特征摘要】
1.一种带有强制换热的天然气/煤层气的吸附净化方法，其包括吸附剂加热解吸步骤及吸附剂冷却步骤； 1)所述吸附剂加热解吸步骤中，利用来自外部循环的高温导热介质加热吸附剂，使其升温解吸；所述高温导热介质温度为200°C 300°C ； 2)所述吸附剂冷却步骤中，吸附剂解吸完成后开始吸附剂冷却:利用来自外部循环的低温导热介质冷却吸附剂，使其温度下降至10°C 50°C，以满足再次进行吸附的要求，所述低温导热介质温度为0°C 40°C。2.如权利要求1所述的带有强制换热的天然气/煤层气的吸附净化方法，其特征在于:还包括:再生气在吸附剂加热解吸步骤中反向流经吸附剂，以带走解吸出的杂质。3.一种带有强制换热的天然气/煤层气的吸附净化装置，其包括:吸附塔系统及导热介质循环系统； 所述吸附塔系统包括: 并联且切换使用的第一吸附塔与第二吸附塔；所述第一吸附塔与第二吸附塔顶端连接管道均分为两路，该两路分别连接含杂工艺气体入口及再生气体出口 ；所述第一吸附塔与第二吸附塔底端连接管道同样均分为两路，该两路分别连接净化后工艺气体出口和通过第一吸附塔或第二吸附塔之后连接再生气体入口； 所述导热介质循环系统包括: 导热介质加热器、导热介质冷却器、导热介质泵、第一导热介质换热管和第二导热介质换热管；所述导热介质加热器和导热介质冷却器并联连接； 所述导热介质加热器 和导热介质冷却器出口管路合并后连接导热介质泵入口 ；所述导热介质泵出口分为两路，该两路分别与第一导热介质换热管入口和第二导热介质换热管入口相连；所述导热介质加热器入口和导热介质冷却器入口管路合并后分成两路，该两路分别与第一导热介质换热管...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙兆虎，吴剑峰，程逵炜，
申请(专利权)人：中国科学院理化技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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