本实用新型涉及天然气处理技术领域，特别涉及一种天然气脱重烃装置。
背景技术：
天然气在进入冷箱进行液化生产之前，需要进行脱酸、脱水、脱重烃处理，以避免这些杂质在低温状态下对冷箱发生冻堵。其中，重烃是指天然气中c5以上的烃类。
目前，对重烃的脱除方式常采用将原料天然气输入脱重烃塔，利用脱重烃塔内的填料吸附重烃。如果原料天然气中含有大量重烃，则需要增加填料的量以满足脱除重烃的需求，相应地，还需更多的再生气对填料进行再生，造成运行成本的增加及lng收率的降低，同时，还会直接增加脱重烃塔的高度，给产品撬装化造成极大的困难，怎样降低脱重烃塔高度又能正常脱除大量重烃而不影响冷箱正常工作不冻堵，成为了目前最大的问题和困难。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于提供一种天然气脱重烃装置，解决现有技术中需要脱除的重烃量较大时运行成本较高，且难以撬装化的问题。
为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：一种天然气脱重烃装置，包括集成布置于同一撬装上的冷却脱重烃单元和吸附脱重烃单元：所述冷却脱重烃单元包括用于对原料气进行预冷的换热器及用于对预冷后的原料气进行冷却以脱除重烃的冷干机；换热器具有相互热交换的原料气通道和冷却气通道；所述原料气通道的进口用于接收原料气；冷干机的进口连接所述原料气通道的出口，其出口连通所述冷却气通道的进口；所述吸附脱重烃单元包括脱重烃塔及再生气加热器；脱重烃塔内填充有用于吸附重烃的填料，其底部连接所述冷却气通道的出口，其顶部向外输出净化后的天然气；再生气加热器与所述脱重烃塔的顶部相连通，用于将部分所述净化后的天然气加热后送回所述脱重烃塔以对所述填料进行再生。
可选地，所述冷却脱重烃单元还包括用于对冷却后的原料气进行气液分离的第一分离器；所述第一分离器的进口连接所述冷干机的出口，所述第一分离器的气相出口连接所述冷却气通道的进口；所述换热器还具有与所述原料气通道热交换的重烃通道；所述重烃通道的进口连接所述第一分离器的液相出口，所述重烃通道的出口向外输出重烃。
可选地，所述换热器为铝制板翅式换热器。
可选地，所述冷却脱重烃单元还包括原料气过滤器，所述原料气过滤器设置于所述原料气通道的上游。
可选地，所述脱重烃塔数量为两个，两所述脱重烃塔并联布置，分别与所述冷却气通道及所述再生气加热器相连接。
可选地，所述填料为活性炭。
可选地，所述吸附脱重烃单元还包括净化气过滤器；所述净化气过滤器的进口连接所述脱重烃塔的顶部。
可选地，所述再生气加热器为电加热器。
可选地，所述吸附脱重烃单元还包括再生气冷却器和第二分离器；所述再生气冷却器的进口连接所述脱重烃塔的底部，所述再生气冷却器的出口连接所述第二分离器的进口；所述第二分离器的气相出口向外输出再生气；所述第二分离器的液相出口向外输出重烃。
由上述技术方案可知，本实用新型至少具有如下优点和积极效果：本实用新型的天然气脱重烃装置中，通过冷干机冷却天然气，利用低温析出大部分的重烃，之后再通过脱重烃塔，利用吸附的方式脱除剩下的重烃，对天然气的重烃脱除程度高，满足天然气后续液化的要求。该方案中，脱重烃塔的负荷低，填料的需求量小，进而可以降低脱重烃塔的高度，而冷干机为独立操作的设备，整套装置的工艺流程及管路结构简单，从而便于将各设备及管路集成布置在一个撬装上，整套天然气脱重烃装置形成撬装结构，方便转运及现场安装。同时，该方案中，利用换热器对经冷干机冷却后的天然气的冷量进行回收，将回收的冷量用于对进入冷干机的原料气进行预冷，还降低了冷干机的用电负荷，降低运行成本。另外，由于填料的需求量小，用于对填料再生的再生气用量也可以减少，从而向下游冷箱输送的天然气的量可以增加，相应增加lng收率。
附图说明
图1是本实用新型天然气脱重烃装置实施例的工艺流程图。
附图标记说明如下：
1、冷却脱重烃单元；11、换热器；111、原料气通道；112、冷却气通道；113、重烃通道；12、冷干机；13、第一分离器；14、原料气过滤器；
2、吸附脱重烃单元；21、脱重烃塔；22、再生气加热器；23、净化气过滤器；24、再生气冷却器；25、第二分离器；
5、重烃储罐。
具体实施方式
体现本实用新型特征与优点的典型实施方式将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本实用新型能够在不同的实施方式上具有各种的变化，其皆不脱离本实用新型的范围，且其中的说明及图示在本质上是当作说明之用，而非用以限制本实用新型。
本实用新型提供一种天然气脱重烃装置，用于对原料天然气(以下简称原料气)进行重烃的脱除。其中，进入该天然气脱重烃装置的原料气已预先完成脱酸(脱碳、脱硫)、脱水处理。经该天然气脱重烃装置处理后的天然气将进入冷箱进行液化处理。
参阅图1，根据本实用新型一实施例，该天然气脱重烃装置包括冷却脱重烃单元1和吸附脱重烃单元2。其中，该冷却脱重烃单元1和吸附脱重烃单元2在结构上是集成布置于同一撬装上(图未示)，便于转运及现场安装。
根据该天然气脱重烃装置所提供的工艺流程，外部(即撬装外)的原料气经a处进入冷却脱重烃单元1，由冷却脱重烃单元1对原料气进行冷却脱出大部分重烃，接着进入吸附脱重烃单元2，由吸附脱重烃单元2吸附剩下的重烃，净化后的天然气经b处去往外部的冷箱。
如图1所示的一些实施例中，冷却脱重烃单元1包括换热器11、冷干机12、第一分离器13及原料气过滤器14。
换热器11用于对原料气进行预冷。本实施例中，换热器11具有相互热交换的原料气通道111、冷却气通道112及重烃通道113。其中，原料气通道111的进口用于接收原料气。原料气在流经原料气通道111的过程中吸收冷却气通道112和重烃通道113的冷量，原料气被预冷，温度得到降低。
较佳地，换热器11为铝制板翅式换热器，其换热效率高便于冷量的回收利用，结构集中度高便于撬装化布置。
原料气过滤器14设置于换热器11的原料气通道111的上游。原料气过滤器14的进口连接a处，原料气过滤器14的出口连接原料气通道111的进口。
原料气过滤器14对外部经a处输入的原料气进行过滤，使得进入换热器11的原料气更为洁净，防止原料气中可能存在的杂质进入换热器11。特别是对于板翅式结构的换热器11，增设原料气过滤器14可以有效防止杂质堵塞换热器11的微通道，保障换热器11的换热效果。
原料气过滤器14的结构类型及过滤形式不受限定，可以根据实际需要灵活选择。
冷干机12用于对预冷后的原料气进行冷却以脱除重烃。冷干机12也称冷冻式干燥机，其一般利用制冷剂循环而提供冷量。冷干机12为独立操作的设备，根据所设定的温度可以自动控制所提供的冷量大小，将原料气冷却到设定温度。冷干机12可以根据实际负荷需求选择冷量适合的设备。
冷干机12所提供的冷量对原料气进行冷却，根据天然气中不同烃类成分的沸点不同，使大部分重烃液化，而天然气的有效成分甲烷仍保持为气相。由此，冷干机12的出口输出气液两相的原料气，液相成分即为重烃，气相成分则为还含有部分未能液化的重烃的天然气。
例如，在一些可选的实施例中，利用冷干机12将原料气冷却至-30℃左右，可以使得c5以上的重烃液化。
冷干机12的进口连接原料气通道111的出口，冷干机12的出口经第一分离器13连通换热器11的冷却气通道112和重烃通道113。
第一分离器13对经冷干机12冷却后的原料气进行气液分离。第一分离器13的进口连接冷干机12的出口。
第一分离器13的气相出口连接换热器11的冷却气通道112的进口，将冷却后的原料气中的气相成分送入冷却气通道112中，一方面回收气相成分的冷量对原料气通道111中的原料气进行预冷，另一方面气相成分的温度升高以便后续的吸附脱重烃过程。
第一分离器13的液相出口连接换热器11的重烃通道113的进口，将冷却后的原料气中的液相成分即重烃送入重烃通道113中，回收重烃的冷量对原料气通道111中的原料气进行预冷，提升冷量回收利用率。
本实施例中，对冷干机12冷却后所形成的气相成分和液相成分的冷量均进行了回收，冷量利用率高。在其他一些实施例中，也可以是对部分冷量进行回收，例如仅对气相成本的冷量进行回收，相应地，换热器11的结构还可以得到简化。
仍然参阅图1，在一些实施例中，吸附脱重烃单元2包括脱重烃塔21和再生气加热器22，进一步地，还包括净化气过滤器23、再生气冷却器24和第二分离器25。
脱重烃塔21内部填充有用于吸附重烃的填料，通过吸附作用脱除天然气中的重烃。在一些实施例中，填料可以是活性炭。
本实施例中，脱重烃塔21数量为两个。两脱重烃塔21并联布置。两脱重烃塔21交替地处于吸附状态和再生状态。其中，吸附状态是指利用填料的吸附作用脱除重烃；再生状态是指对吸附有重烃的填料进行加热再生。
两脱重烃塔21的底部分别通过管道(图中未标号)连接冷却气通道112的出口，管道上布置有阀件(图中未标号)以控制管道的通断，使得冷却气通道112选择性地连通其中一脱重烃塔21。
两脱重烃塔21的顶部经净化气过滤器23连接b处，以向外输出净化后的天然气。
其中，净化气过滤器23可以对可能夹带在天然气中的活性炭进行过滤，提高天然气的洁净度，防止杂质对下游的冷箱造成堵塞。
再生气加热器22的进口经净化气过滤器23与脱重烃塔21的顶部相连通，再生气加热器22的出口通过管道及阀件与脱重烃塔21的顶部相连接。再生气加热器22从净化后的天然气中提取一部分作为再生气，再生气加热后送回脱重烃塔21以对填料进行再生。进入再生气加热器22的天然气的量可以通过阀件进行控制。
在一些实施例中，再生气加热器22可采用电加热器，结构及控制方式简单。
再生气冷却器24的进口连接脱重烃塔21的底部，将流经脱重烃塔21再生填料之后的再生气进行冷却，再生气冷却器24的出口输出气液两相的再生气。再生气再生填料时吸收了填料中所吸附的重烃，通过再生气冷却器24的冷却将再生气吸收的重烃液化。再生气冷却器24可以采用适合的冷却器形式，例如空冷器等。
第二分离器25的进口连接再生气冷却器24的出口。第二分离器25的气相出口经c处向外输出再生气，例如可以去往燃料气管，将再生气作为燃料气使用。第二分离器25的液相出口向外输出重烃。
该方式中，再生气对填料进行再生后，经过再生气冷却器24和第二分离器25的处理作为燃料气使用，可以满足场站的其他功能需求例如发电等。对填料的再生过程始终采用净化后的天然气作为再生气，再生效率高。
上述冷却脱重烃单元1和吸附脱重烃单元2中所脱除的重烃还可以作为产品外销。例如，上述方案中，换热器11的重烃通道113的出口以及第二分离器25的液相出口可以分别连接至外部的一重烃储罐5，重烃储罐5对重烃进行收集，必要时，重烃储罐5经d处去往装车运输。
基于上述的技术方案，该天然气脱重烃装置的工艺流程大致如下：
原料气从a处输入该装置，经过原料气过滤器14过滤后，进入换热器11的原料气通道111预冷，而后进入冷干机12。原料气在冷干机12中被冷却析出大部分的重烃，变为气液两相介质再进入第一分离器13进行气液分离，气相成分进入换热器11的冷却气通道112，液相成分进入换热器11的重烃通道113。气相成分和液相成分的冷量被回收用于预冷原料气通道111中的原料气。而后，液相成分即重烃从重烃通道113的出口向外输出至重烃储罐5。
气相成分从冷却气通道112的出口进入吸附状态的脱重烃塔21中，脱重烃塔21中的填料吸附气相成分中的重烃，净化后的天然气从脱重烃塔21的顶部输出，经净化气过滤器23过滤，而后，大部分的净化天然气从b处输出，去往下游冷箱。
另一部分的净化天然气作为再生气，经再生气加热器22加热后送至再生状态的脱重烃塔21，对吸附有重烃的填料进行再生，将重烃脱除后，混合有重烃的再生气从脱重烃塔21的底部进入再生气冷却器24冷却，冷却后的气液两相再生气进入第二分离器25进行气液分离，分离出的气相成分为再生气从c处向外输出作为燃料气使用，分离出的液相成分即重烃向外输出至重烃储罐5。
根据上文的描述，本实用新型的方案至少具有如下优点：该天然气脱重烃装置采用冷却脱除和吸附脱除相结合的方式脱除原料气中的重烃，首先通过冷干机12冷却天然气，利用低温析出大部分的重烃，之后再通过脱重烃塔21，利用吸附的方式脱除剩下的重烃，对天然气的重烃脱除程度高，满足天然气后续液化的要求。
采用这种方式，脱重烃塔21的负荷低，填料的需求量小，进而可以降低脱重烃塔21的高度，而冷干机12为独立操作的设备，整套装置的工艺流程及管路结构简单，从而便于将各设备及管路集成布置在一个撬装上，整套天然气脱重烃装置形成撬装结构，方便转运及现场安装。
同时，该方案中，利用换热器11对经冷干机12冷却后的天然气的冷量进行回收，将回收的冷量用于对进入冷干机12的原料气进行预冷，还降低了冷干机12的用电负荷，降低运行成本。
另外，由于脱重烃塔21中填料的需求量小，用于对填料再生的再生气用量也可以减少，从而向下游冷箱输送的天然气的量可以增加，相应增加lng收率。
虽然已参照几个典型实施方式描述了本实用新型，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本实用新型能够以多种形式具体实施而不脱离实用新型的精神或实质，所以应当理解，上述实施方式不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。
1.一种天然气脱重烃装置，其特征在于，包括集成布置于同一撬装上的冷却脱重烃单元和吸附脱重烃单元：
所述冷却脱重烃单元包括：
换热器，用于对原料气进行预冷，其具有相互热交换的原料气通道和冷却气通道；所述原料气通道的进口用于接收原料气；及
冷干机，用于对预冷后的原料气进行冷却以脱除重烃，其进口连接所述原料气通道的出口，其出口连通所述冷却气通道的进口；
所述吸附脱重烃单元包括：
脱重烃塔，其内填充有用于吸附重烃的填料，其底部连接所述冷却气通道的出口，其顶部向外输出净化后的天然气；及
再生气加热器，与所述脱重烃塔的顶部相连通，用于将部分所述净化后的天然气加热后送回所述脱重烃塔以对所述填料进行再生。
2.根据权利要求1所述的天然气脱重烃装置，其特征在于，所述冷却脱重烃单元还包括用于对冷却后的原料气进行气液分离的第一分离器；所述第一分离器的进口连接所述冷干机的出口，所述第一分离器的气相出口连接所述冷却气通道的进口；
所述换热器还具有与所述原料气通道热交换的重烃通道；所述重烃通道的进口连接所述第一分离器的液相出口，所述重烃通道的出口向外输出重烃。
3.根据权利要求1或2所述的天然气脱重烃装置，其特征在于，所述换热器为铝制板翅式换热器。
4.根据权利要求3所述的天然气脱重烃装置，其特征在于，所述冷却脱重烃单元还包括原料气过滤器，所述原料气过滤器设置于所述原料气通道的上游。
5.根据权利要求1所述的天然气脱重烃装置，其特征在于，所述脱重烃塔数量为两个，两所述脱重烃塔并联布置，分别与所述冷却气通道及所述再生气加热器相连接。
6.根据权利要求1所述的天然气脱重烃装置，其特征在于，所述填料为活性炭。
7.根据权利要求6所述的天然气脱重烃装置，其特征在于，所述吸附脱重烃单元还包括净化气过滤器；所述净化气过滤器的进口连接所述脱重烃塔的顶部。
8.根据权利要求1、2、5-7任一项所述的天然气脱重烃装置，其特征在于，所述再生气加热器为电加热器。
9.根据权利要求1、2、5-7任一项所述的天然气脱重烃装置，其特征在于，所述吸附脱重烃单元还包括再生气冷却器和第二分离器；所述再生气冷却器的进口连接所述脱重烃塔的底部，所述再生气冷却器的出口连接所述第二分离器的进口；所述第二分离器的气相出口向外输出再生气；所述第二分离器的液相出口向外输出重烃。
技术总结