[發明專利]一種節能型水合物法分離混合氣的系統及方法

有效

• 申請號: 201911418312.3
• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號: CN113117503B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 孟凡飛;王海波;廖昌建;王昊辰;李遵照;薛倩;王曉霖;樊栓獅
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司大連石油化工研究院
• 主分類號: B01D53/78
• 分類號: B01D53/78;B01D53/96;B01D53/62;B01D53/72;C01B3/50;C01B3/52
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1.一種節能型水合物法分離混合氣的系統，所述系統包括壓縮機、第一換熱器、第二換熱器、工作液冷卻器、氣體冷卻器、水合物反應器、固液分離器、氣液分離器、水合物分解器、清液循環泵、工作液循環泵、增壓泵和能量回收裝置；所述壓縮機進口與混合氣進料管線連接，壓縮機出口與第一換熱器氣相入口連接；

所述第一換熱器氣相出口經氣體冷卻器后與水合物反應器氣相入口連接；所述水合物反應器氣相出口與富集氣體管線連接，水合物反應器液相出口與固液分離器入口連接；

所述固液分離器液相出口經清液循環泵與水合物反應器液相入口連接，固液分離器固相出口依次經過第一換熱器、第二換熱器后與氣液分離器流體入口連接；

所述氣液分離器氣相出口與釋放氣管線連接，氣液分離器液相出口與能量回收裝置高壓流體入口連接；所述能量回收裝置泄壓流體出口與水合物分解器流體入口連接；

所述水合物分解器氣相出口與釋放氣管線連接，分解器液相出口經工作液循環泵與能量回收裝置低壓流體入口連接；

所述能量回收裝置增壓流體出口依次經過增壓泵、第二換熱器、工作液冷卻器后與水合物反應器液相入口連接；

所述能量回收裝置由壓力能交換缸、止回閥組、流體切換閥組構成，所述壓力能交換缸設置兩組以上；所述止回閥組用于控制和切換低壓流體和增壓流體的進出，所述流體切換閥組用于控制和切換高壓流體和泄壓流體的進出；所述壓力能交換缸包括外殼體和內管，所述外殼體兩端分別設置低壓流體接口、高壓流體接口；所述內管將壓力能交換缸分為內腔體和外腔體，所述外腔體內設置套筒折流板，所述套筒折流板低壓流體接口側端封閉，封閉端面與外腔體側壁端面留有空隙通道，套筒折流板高壓流體接口側與外腔體側壁端面留有空隙通道；所述內管中設置活塞，活塞將內腔體分為左右兩腔，所述活塞可沿內管自由移動。

2.按照權利要求1所述的系統，其特征在于，所述水合物反應器內部設有冷媒取熱設施。

3.按照權利要求1所述的系統，其特征在于，所述水合物反應器為攪拌式、噴淋式、鼓泡式、管式、射流式、超重力或撞擊流式反應器中的一種。

4.按照權利要求1所述的系統，其特征在于，所述固液分離器為離心式過濾機。

5.按照權利要求1所述的系統，其特征在于，所述氣液分離器氣體出口管線上設置壓力控制閥門，維持氣液分離器內壓力。

6.按照權利要求1所述的系統，其特征在于，所述水合物分解器內部設置有熱媒加熱設施，用于水合物分解提供熱量。

7.按照權利要求1所述的系統，其特征在于，所述能量回收裝置為正位移式能量回收裝置。

8.一種節能型水合物法分離混合氣的方法，其中應用了權利要求1-7任一所述的系統，混合氣的分離方法包括如下步驟：

（1）混合氣經壓縮機增壓后，依次經過第一換熱器、氣體冷卻器處理后進入水合物反應器，與水合物工作液發生反應，混合氣中易于生成水合物的組分與水合物工作液反應進入水合物相形成水合物漿液，不易于生成水合物的組分在氣相富集，并排出水合物反應器；

（2）步驟（1）中得到的水合物漿液進入固液分離器，經分離處理后分為冷清液和富水合物相，冷清液返回反應器，富水合物相依次經過第一換熱器、第二換熱器換熱升溫后進入氣液分離器，氣液分離器中氣相排出，液相高壓流體進入能量回收裝置；

（3）在能量回收裝置中，步驟（2）所述液相高壓流體與水合物分解器排出的低壓工作液進行壓力能交換，將低壓工作液增壓為高壓工作液，同時高壓流體降壓為低壓流體，高壓工作液經增壓泵進一步增壓后，依次經過第二換熱器、工作液冷卻器降溫處理后進入水合物反應器，降壓后的低壓流體進入水合物分解器；

（4）在水合物化解器內，步驟（3）所述低壓流體水合物分解釋放出高濃度被吸收氣體，并排出分解器，同時得到的再生水合物工作液經循環泵進入能量回收裝置，增壓后返回水合物反應器循環使用。

9.按照權利要求8所述的方法，其特征在于，所述水合物反應器的操作條件為：溫度0～10℃，壓力2MPa～10MPa。