專利名稱：混合氣體中重?zé)N的分離裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于氣體分離技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及混合氣體中重?zé)N的分離裝置，該裝 置尤其適用于天然氣中的重?zé)N的分離。
背景技術(shù)：
化學(xué)工業(yè)中，很多工藝氣體都是由多種組分組成的氣體混合物，根據(jù)不同的用途， 往往需要將其中一種或若干種組分分離出來(lái)或者將氣流中的多種無(wú)用或有害的氣體組分 除去，以改變氣體混合物的組成。目前，由于天然氣屬于一種清潔能源，燃燒過(guò)程中對(duì)于環(huán)境污染較少，因此其應(yīng)用 領(lǐng)域和使用范圍越來(lái)越廣泛。天然氣的主要組分為甲烷，除此之外，還含有乙烷、丙烷、丁烷 等。不同油氣田所產(chǎn)生的天然氣大不相同，其中甲烷的含量有很大差別。除甲烷外的組分 的存在對(duì)于天然氣的燃燒性能影響很大，尤其是C3+組分((3以上組分)即重?zé)N組分在燃燒 時(shí)會(huì)產(chǎn)生結(jié)焦、積碳等，易堵塞燃燒器噴嘴。對(duì)一些要求潔凈加熱的領(lǐng)域如不銹鋼板，汽車(chē) 用鋼板的加熱，積碳將產(chǎn)生污染，嚴(yán)重影響產(chǎn)品的表面質(zhì)量，因此，必須將天然氣中重?zé)N組 分除去。在傳統(tǒng)的操作工藝中，常常采用冷凍法使混合氣體中某些組分冷凝液化，冷凍溫 度一般在-25X以下。在低溫和較高壓力下，使天燃?xì)庵械腃3+組分不同程度冷凝成液體。 但這種冷凝需要采用低溫制冷系統(tǒng)，該系統(tǒng)需要的設(shè)備數(shù)量多，體積龐大且工藝線路復(fù)雜， 需要占用大片地面，投資成本高。應(yīng)用低溫制冷系統(tǒng)分離天然氣中的C3+組分，冷凝溫度大致分為淺冷和深冷兩大 類，淺冷溫度在_25°C -40°C，深冷溫度一般在-90°C -100°C左右。典型的制冷系統(tǒng)應(yīng) 用丙烯制冷系統(tǒng)和乙烯制冷系統(tǒng)，需要大型制冷壓縮機(jī)，各級(jí)冷劑吸入罐、冷卻器、冷凝器、 蒸發(fā)器(被分離氣體冷卻器)、制冷劑貯罐等設(shè)備。此種制冷系統(tǒng)不僅復(fù)雜龐大、其組建及 運(yùn)行成本高，并且此系統(tǒng)操作復(fù)雜需要各種專業(yè)人員操作，且移動(dòng)不便，易造成設(shè)備和能源 的浪費(fèi)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種混合氣體中重?zé)N的分離裝置，主要解決了現(xiàn)有技 術(shù)中對(duì)于混合氣體中重?zé)N的分離應(yīng)用的設(shè)備龐雜，成本高的技術(shù)問(wèn)題。本實(shí)用新型針對(duì)上述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)解決方案如下一種混合氣體中重?zé)N的分離裝置，包括第一吸附罐與第二吸附罐，所述第一吸附 罐與第二吸附罐的上、下端口分別與上管系及下管系連通；所述上管系由并聯(lián)的第一閥門(mén) 與第二閥門(mén)及并聯(lián)的第三閥門(mén)與第四閥門(mén)并聯(lián)后構(gòu)成，所述第三閥門(mén)與第四閥門(mén)之間設(shè)有 進(jìn)氣管，所述進(jìn)氣管上設(shè)有前置過(guò)濾器；所述下管系由并聯(lián)的第五閥門(mén)與第六閥門(mén)及并聯(lián) 的第七閥門(mén)與第八閥門(mén)并聯(lián)后構(gòu)成，所述第七閥門(mén)與第八閥門(mén)之間設(shè)有排氣管，所述排氣 管上設(shè)有后置過(guò)濾器；所述第一閥門(mén)與第二閥門(mén)之間通過(guò)導(dǎo)管與冷卻器的進(jìn)氣口連接；所述冷卻器的出口通過(guò)導(dǎo)管與分離器的入口連接；所述分離器的出液口通過(guò)導(dǎo)管依次與第九 閥門(mén)及貯液罐連接，所述貯液罐的出液口設(shè)有第十閥門(mén)；所述分離器的出氣口通過(guò)導(dǎo)管與 加壓裝置的進(jìn)氣口連接；所述加壓裝置的出氣口通過(guò)導(dǎo)管與加熱器的進(jìn)氣口連接，所述加 熱器的出氣口通過(guò)導(dǎo)管與第五閥門(mén)和第六閥門(mén)之間的導(dǎo)管相連通；其特殊之處在于所述 第一吸附罐與第二吸附罐中分別裝有5A或13X吸附劑。以上所述冷卻器采用風(fēng)冷冷卻或水冷冷卻或低于25 °C的低溫水冷冷卻或冷凍機(jī) 制冷冷卻或節(jié)流膨脹制冷冷卻。以上所述低溫水冷的溫度以15°C較為適宜。以上所述低溫水冷的溫度以7°C最佳。以上所述分離器采用慣性分離，過(guò)濾分離或慣性和過(guò)濾分離的組合。以上所述分離器為一級(jí)、二級(jí)或多級(jí)分離器。以上所述分離器按照分離精度將一級(jí)、二級(jí)或多級(jí)分離器以任意一種、兩種或多 種組合。以上所述加壓裝置是羅茨風(fēng)機(jī)或壓縮機(jī)。壓縮機(jī)成本較高，通常選用羅茨風(fēng)機(jī)。以上所述加熱器根據(jù)熱源不同可采用電加熱或高溫蒸汽加熱或?qū)嵊图訜峄驈U 熱加熱。以上所述加熱器為一級(jí)、二級(jí)或多級(jí)加熱器。本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)1.重?zé)N的分離效果好。本實(shí)用新型提供的裝有5A或13X吸附劑的吸附罐對(duì)于混合氣體中的重?zé)N吸附能 力強(qiáng)，從而使得混合氣體中的重?zé)N的分離效果好。2.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、便于安裝。本實(shí)用新型提供的混合氣體中重?zé)N的分離裝置整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、無(wú)需專業(yè)人員操 作；且該裝置撬裝成整體，占地面積小，便于安裝。3.加熱過(guò)程中節(jié)省能耗。由于混合氣體并未深度冷凍，因此加熱時(shí)可節(jié)省能耗。
圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖。附圖標(biāo)記說(shuō)明如下1-第一吸附罐，2-第二吸附罐，3-上管系，4-下管系，5-第一閥門(mén)，6-第二閥門(mén)， 7_第三閥門(mén)，8-第四閥門(mén)，9-第五閥門(mén)，10-第六閥門(mén)，11-第七閥門(mén)，12-第八閥門(mén)，13-冷 卻器，14-分離器，15-加壓裝置，16-加熱器，17-第九閥門(mén)，18-貯液罐，19-第十閥門(mén)， 20-排氣管，21-后置過(guò)濾器，22-前置過(guò)濾器，23-進(jìn)氣管。
具體實(shí)施方式
參見(jiàn)圖1，本實(shí)用新型提供一種混合氣體中重?zé)N的分離裝置，該裝置主要完成吸附 和再生兩大功能。該分離裝置包括第一吸附罐1與第二吸附罐2，其上、下端口分別與上管 系3及下管系4連通。其中上管系3由并聯(lián)的第一閥門(mén)5與第二閥門(mén)6及并聯(lián)的第三閥門(mén)7與第四閥門(mén)8并聯(lián)后構(gòu)成；下管系4由并聯(lián)的第五閥門(mén)9與第六閥門(mén)10及并聯(lián)的第七閥 門(mén)11與第八閥門(mén)12并聯(lián)后構(gòu)成。第三閥門(mén)7和第四閥門(mén)8之間設(shè)有進(jìn)氣管23，以實(shí)現(xiàn)將 經(jīng)與進(jìn)氣管23相連通的前置過(guò)濾器22過(guò)濾后的混合氣體導(dǎo)入第一吸附罐1或第二吸附罐 2中；第七閥門(mén)11與第八閥門(mén)12之間設(shè)有排氣管20，以實(shí)現(xiàn)將吸附后的混合氣體經(jīng)與排氣 管20相連通的后置過(guò)濾器21過(guò)濾后排出。第一閥門(mén)5與第二閥門(mén)6之間通過(guò)導(dǎo)管與冷卻器13的進(jìn)氣口連接，冷卻器13的 出口通過(guò)導(dǎo)管與分離器14的入口連接。分離器14的出液口通過(guò)導(dǎo)管依次與第九閥門(mén)17 及貯液罐18連接，貯液罐18的出液口設(shè)有第十閥門(mén)19，以便于將貯存的液體排出；分離器 14的出氣口通過(guò)導(dǎo)管與加壓裝置15的進(jìn)氣口連接，加壓裝置15的出氣口通過(guò)導(dǎo)管與加熱 器16的進(jìn)氣口連接。加壓裝置15的出氣口通過(guò)導(dǎo)管與加熱器16的進(jìn)氣口連接，加熱器16 的出氣口通過(guò)導(dǎo)管與第五閥門(mén)9與第六閥門(mén)10之間的導(dǎo)管相連通。上述第一吸附罐1與第二吸附罐2內(nèi)均填充有5A或13X吸附劑，該吸附劑不僅可 以吸附混合氣體中的重?zé)N組分，還可以吸附C02、H2S等酸性氣體以及水分。上述冷卻器13的冷卻方式通常選用風(fēng)冷冷卻或水冷冷卻，也可以選用低于25V 的低溫水冷冷卻或冷凍機(jī)制冷冷卻或節(jié)流膨脹制冷冷卻，從而使得混合氣體中的重?zé)N在冷 卻器13中充分凝結(jié)。選用低溫水冷冷卻方式時(shí)，選用15°C的低溫水較適宜，最好選用7°C 低溫水冷以實(shí)現(xiàn)重?zé)N更好的凝結(jié)，同時(shí)也為后續(xù)分離器14中的氣液分離做好準(zhǔn)備，使得分 離效果更佳。上述分離器14可根據(jù)要求設(shè)置為一級(jí)、二級(jí)或多級(jí)分離器；其分離方法可采用慣 性分離，過(guò)濾分離或慣性和過(guò)濾分離的組合；另外，該分離器14也可根據(jù)分離精度進(jìn)行任
思組合。上述加壓裝置15可選用羅茨風(fēng)機(jī)或壓縮機(jī)。由于壓縮機(jī)成本較高，因此在實(shí)際應(yīng) 用中選取羅茨風(fēng)機(jī)較為適宜。上述加熱器16可根據(jù)要求設(shè)置為一級(jí)、二級(jí)或多級(jí)加熱器；其可根據(jù)不同的熱源 采用電加熱、高溫蒸汽加熱、導(dǎo)熱油加熱或廢熱加熱中的任意一種加熱方式，通常情況下選 用電加熱。本實(shí)用新型適用于各種含有重?zé)N的混合氣體的分離，尤其適用于天然氣中重?zé)N的 分離。以下將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型對(duì)于天然氣中重?zé)N分離的工作方式進(jìn)行詳細(xì)的闡述。參見(jiàn)圖1，由進(jìn)氣管輸入的天然氣經(jīng)前置過(guò)濾器22過(guò)濾后通入進(jìn)氣管23，再經(jīng)由 第三閥門(mén)7進(jìn)入填充有5A或13X吸附劑的第一吸附罐1，吸附劑將C02、H2S等酸性氣體、 水分以及重?zé)N吸附后，經(jīng)吸附后的天然氣經(jīng)由第七閥門(mén)11進(jìn)入排氣管23后，再經(jīng)后置過(guò)濾 器21過(guò)濾后通過(guò)排氣管20輸出，至此實(shí)現(xiàn)整個(gè)吸附過(guò)程。在第一吸附罐1進(jìn)行吸附的同時(shí)，第二吸附罐2中的天然氣通過(guò)第二閥門(mén)6進(jìn)入 冷卻器13，天然氣中的重?zé)N被冷凝成為液體，混合有液態(tài)重?zé)N的天然氣通過(guò)導(dǎo)管導(dǎo)入分離 器14，該分離器14將天然氣中的液體和氣體進(jìn)行很好的分離，并將分離后的液體由分離 器14的出液口經(jīng)第九閥門(mén)17輸入至貯液罐18 ；而分離后的氣體則通過(guò)導(dǎo)管輸至加壓裝置 15，被加壓裝置15增壓后的氣體通過(guò)導(dǎo)管輸至加熱器16，加熱器16對(duì)氣體加熱至預(yù)定溫度 使其成為高溫氣體，該高溫氣體經(jīng)第六閥門(mén)10后通過(guò)導(dǎo)管輸至裝有5A或13X吸附劑的第 二吸附罐2，對(duì)吸附劑進(jìn)行加熱，使吸附劑中吸附的水分、重?zé)N等物質(zhì)解析并隨同氣體經(jīng)第二閥門(mén)6排出，重新進(jìn)入再生循環(huán)過(guò)程。其中再生過(guò)程由單片機(jī)或PLC自動(dòng)控制。 第二吸附罐2完成再生后，將第一吸附罐1和第二吸附罐2進(jìn)行切換。切換后，第 一吸附罐1參與再生過(guò)程，而此時(shí)第二吸附罐2則參與吸附過(guò)程。此處的閥門(mén)切換操作由 氣動(dòng)執(zhí)行器控制，也可人工手動(dòng)操作。如此循環(huán)，即可實(shí)現(xiàn)天然氣中的重?zé)N的完全分離，從 而使得天然氣燃燒的潔凈度更高，燃燒過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生結(jié)焦和積碳的現(xiàn)象。
權(quán)利要求一種混合氣體中重?zé)N的分離裝置，包括第一吸附罐(1)與第二吸附罐(2)，所述第一吸附罐(1)與第二吸附罐(2)的上、下端口分別與上管系(3)及下管系(4)連通；所述上管系(3)由并聯(lián)的第一閥門(mén)(5)與第二閥門(mén)(6)及并聯(lián)的第三閥門(mén)(7)與第四閥門(mén)(8)并聯(lián)后構(gòu)成，所述第三閥門(mén)(7)與第四閥門(mén)(8)之間設(shè)有進(jìn)氣管(23)，所述進(jìn)氣管(23)上設(shè)有前置過(guò)濾器(22)；所述下管系(4)由并聯(lián)的第五閥門(mén)(9)與第六閥門(mén)(10)及并聯(lián)的第七閥門(mén)(11)與第八閥門(mén)(12)并聯(lián)后構(gòu)成，所述第七閥門(mén)(11)與第八閥門(mén)(12)之間設(shè)有排氣管(20)，所述排氣管(20)上設(shè)有后置過(guò)濾器(21)；所述第一閥門(mén)(5)與第二閥門(mén)(6)之間通過(guò)導(dǎo)管與冷卻器(13)的進(jìn)氣口連接；所述冷卻器(13)的出口通過(guò)導(dǎo)管與分離器(14)的入口連接；所述分離器(14)的出液口通過(guò)導(dǎo)管依次與第九閥門(mén)(17)及貯液罐(18)連接，所述貯液罐(18)的出液口設(shè)有第十閥門(mén)(19)；所述分離器(14)的出氣口通過(guò)導(dǎo)管與加壓裝置(15)的進(jìn)氣口連接；所述加壓裝置(15)的出氣口通過(guò)導(dǎo)管與加熱器(16)的進(jìn)氣口連接，所述加熱器(16)的出氣口通過(guò)導(dǎo)管與第五閥門(mén)(9)和第六閥門(mén)(10)之間的導(dǎo)管相連接；其特征在于所述第一吸附罐(1)與第二吸附罐(2)中分別裝有5A或13X吸附劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種混合氣體中重?zé)N的分離裝置，其特征在于所述冷卻器(13)采用風(fēng)冷冷卻或水冷冷卻或低于25°C的低溫水冷冷卻或冷凍機(jī)制冷冷卻或節(jié)流膨脹 制冷冷卻。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種混合氣體中重?zé)N的分離裝置，其特征在于所述低溫水 冷的溫度為15°C。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種混合氣體中重?zé)N的分離裝置，其特征在于所述低溫水 冷的溫度為7°C。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種混合氣體中重?zé)N的分離裝置，其特征在于所述分離器(14)采用慣性分離，過(guò)濾分離或慣性和過(guò)濾分離的組合。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一所述的一種混合氣體中重?zé)N的分離裝置，其特征在于所 述分離器(14)為一級(jí)、二級(jí)或多級(jí)分離器(14)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種混合氣體中重?zé)N的分離裝置，其特征在于所述分離器 (14)按照分離精度將一級(jí)、二級(jí)或多級(jí)分離器以任意一種、兩種或多種組合。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種混合氣體中重?zé)N的分離裝置，其特征在于所述加壓裝 置(15)是羅茨風(fēng)機(jī)或壓縮機(jī)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種混合氣體中重?zé)N的分離裝置，其特征在于所述加熱器 (16)采用電加熱或高溫蒸汽加熱或?qū)嵊图訜峄驈U熱加熱。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種混合氣體中重?zé)N的分離裝置，其特征在于所述加熱器 (16)為一級(jí)、二級(jí)或多級(jí)加熱器(16)。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種混合氣體中重?zé)N的分離裝置，屬于氣體分離技術(shù)領(lǐng)域，該裝置包括填充有5A或13X吸附劑的第一吸附罐與第二吸附罐，其上、下端口分別與上管系及下管系連通；上管系的第三閥門(mén)與第四閥門(mén)之間設(shè)有進(jìn)氣管；下管系的第七閥門(mén)與第八閥門(mén)之間設(shè)有排氣管；上管系通過(guò)導(dǎo)管依次連接有冷卻器、分離器；分離器的出液口依次與第九閥門(mén)以及貯液罐連接；分離器的出氣口依次與加壓裝置、加熱器連接，加熱器的出氣口與下管系的導(dǎo)管相連通。主要解決了現(xiàn)有設(shè)備分離重?zé)N組分的工藝過(guò)程復(fù)雜，結(jié)構(gòu)龐雜，成本較高的技術(shù)問(wèn)題。本實(shí)用新型具有分離效果好、成本低的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)B01D53/02GK201643932SQ20102002054
公開(kāi)日2010年11月24日 申請(qǐng)日期2010年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月22日
發(fā)明者張志全, 李大明 申請(qǐng)人:西安聯(lián)合超濾凈化設(shè)備有限公司