一种乙烷回收用分子筛三塔脱水再生装置及控制方法与流程

本发明属于天然气加工处理乙烷等轻烃回收，涉及一种天然气乙烷回收用分子筛三塔脱水再生装置，还涉及一种天然气乙烷回收用分子筛三塔脱水再生程序顺序的控制方法。

背景技术：

1、乙烷是乙烯的优质原料，乙烷裂解制乙烯的生产成本是石脑油的三分之二，国际上乙烯原料c2-c4占比48％左右，而我国受到原料的制约，则以石脑油为主。从天然气中回收工程原料乙烷，对工程原料乙烷进行回收处理后，将其作为蒸汽法热裂解制乙烯的原料，对提高乙烯产品产量，减低乙烯装置能耗，提质增效有积极作用。

2、长庆油田所生产的上古生界天然气总气量很大，含有较大规模的乙烷及以上重烃组分，其回收的乙烷将可用于建设一座大型的乙烯厂，对我国乙烯行业的改革创新具有重要意义。因此需要对工程原料乙烷进行处理回收。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种天然气乙烷回收用分子筛三塔脱水再生装置，能够实现工程原料乙烷的脱水再生。

2、本发明的另一目的是提供一种天然气乙烷回收用分子筛三塔脱水再生程序顺序的控制方法，能够根据吸附效果完成乙烷深度脱水且不需要人为干预。

3、本发明所采用的第一种技术方案是，一种天然气乙烷回收用分子筛三塔脱水再生装置，包括三具分子筛塔，每具分子筛塔均通过管线连接有原料乙烷汇管、冷吹进气汇管、高温热气出汇管、脱水乙烷汇管、冷吹出气汇管、高温热气进汇管，高温热气出汇管上设置有温度变送器a，冷吹出气汇管和高温热气进汇管连通，且冷吹出气汇管和高温热气进汇管连接处设置有加热器和温度变送器b，每具分子筛塔分别与原料乙烷汇管、冷吹进气汇管、高温热气出汇管、脱水乙烷汇管、冷吹出气汇管、高温热气进汇管连接的管线上各设置有一个控制阀。

4、本发明第一种技术方案的特点还在于，

5、每具分子筛塔与原料乙烷汇管、冷吹进气汇管、高温热气出汇管、脱水乙烷汇管、冷吹出气汇管、高温热气进汇管连接的管线上的控制阀分别为吸附进口阀、冷吹进口阀、高温热气出口阀、吸附出口阀、冷吹出口阀、高温热气进口阀。

6、与每具分子筛塔连接的吸附进口阀、冷吹进口阀、高温热气出口阀设置在塔顶上方，与每具分子筛塔连接的吸附出口阀、冷吹出口阀、高温热气进口阀设置在塔底下方。

7、本发明所采用的第二种技术方案是，一种天然气乙烷回收用分子筛三塔脱水再生程序顺序的控制方法，通过plc控制器对本发明的天然气乙烷回收用分子筛三塔脱水再生装置进行控制，实现乙烷的深度脱水，原料乙烷由原料乙烷汇管的进口通入，冷吹进气由冷吹进气汇管的进口通入，高温热气由高温热气出汇管出口排出，脱水乙烷由脱水乙烷汇管出口排出，三具分子筛塔中一具塔吸附、一具塔冷吹、一具塔加热，吸附、加热和冷吹同时开始、同时结束、同时切换，各控制阀接收远程开关指令，并对各控制阀检测开关状态和反馈，plc控制器中设置的计时器包括装置连续运行计时器ta、步序计时器tb、延时计时器tc，通过计时器实现三具分子筛塔一个切换周期的控制，切换周期均为8小时，具体按照以下步骤实施：

8、步骤1，根据三具分子筛塔的状态选择一具塔吸附、一具塔冷吹、一具塔加热开始运行，或选择步序计时器tb的任一步序开始运行，令开始运行时吸附的塔为塔a、冷吹的塔为塔b、加热的塔为塔c；

9、步骤2，根据各控制阀需求判断并开关控制阀；

10、步骤3，各计时器开始计时，步序计时器tb设定值为60分钟，共分24个步序，每个步序与3具分子筛塔的状态对应，每24个步序结束后从第一个步序重新开始循环，周而复始，tb计时器满60分钟，tb重新开始计时，步序tx数字加1，当tx数字大于24后，从0开始重新计数，如此周而复始；

11、步骤4，对tx数值进行判断，当tx不等于8、16、24则重复计时；当tx数值等于8，则确定此时塔a吸附、塔b冷吹、塔c加热，当tx数值等于16，则确定此时塔b吸附、塔c冷吹、塔a加热，当tx数值等于24，则确定此时塔c吸附、塔a冷吹、塔b加热；

12、步骤5、当tx数值等于8或16或24，且同时满足温度变送器a和温度变送器b的测量温度ti≥220℃，则进行切换塔操作，如ti未满足ti≥220℃，则延时20分钟进行切换塔操作；

13、步骤6、如果切换塔时间在切换延时计时器tc的设定时间内，则重复步骤2-6进行下一个切换周期，如果切换塔时间超出切换延时计时器tc的设定时间，则执行报警和中断退出。

14、本发明第二种技术方案的特点还在于，

15、切换塔操作具体为：

16、打开对应加热塔的冷吹进口阀和冷吹出口阀；

17、关闭对应冷吹塔冷吹进口阀和冷吹出口阀；

18、打开对应冷吹塔的吸附进口阀和冷吹出口阀；

19、关闭对应吸附塔的吸附进口阀和冷吹出口阀；

20、打开对应吸附塔的高温热气出口阀和高温热气进口阀；

21、关闭对应加热塔的高温热气出口阀和高温热气进口阀，切塔过程结束。

22、切换延时计时器tc的设定时间为100s。

23、plc控制器采用dcs对控制阀进行控制。

24、本发明的有益效果是：

25、本发明一种天然气乙烷回收用分子筛三塔脱水再生装置，是上古天然气进行乙烷等轻烃回收技术的配套辅助系统，通过三具分子筛塔分别吸附、冷吹、加热实现“三同时”即同时开始、同时结束、同时切换，对工程原料的乙烷深度脱水；三具分子筛塔减少了对乙烷气体的吸附率，也降低了对co2气体的吸附，避免co2气体的循环累积；脱水再生后合格的乙烷气可全部作为产品外输也可去液化装置液化缓存。

26、本发明一种天然气乙烷回收用分子筛三塔脱水再生程序顺序的控制方法，采用三具分子筛塔脱水和再生的方法，这种方法能实现对工程原料乙烷的深度脱水，满足乙烷气态产品水露点达到0.1ppm质量指标的要求；这种方法能自动完成分子筛脱水的吸附、加热和冷吹顺序控制和循环，可以根据吸附的效果随时调整设定的周期或调整顺序控制步骤，从而达到乙烷深度脱水的目的且不需要人为干预。

技术特征：

1.一种天然气乙烷回收用分子筛三塔脱水再生装置，其特征在于，包括三具分子筛塔，每具所述分子筛塔均通过管线连接有原料乙烷汇管(2)、冷吹进气汇管(3)、高温热气出汇管(4)、脱水乙烷汇管(26)、冷吹出气汇管(27)、高温热气进汇管(28)，所述高温热气出汇管(4)上设置有温度变送器a(33)，冷吹出气汇管(27)和高温热气进汇管(28)连通，且冷吹出气汇管(27)和高温热气进汇管(28)连接处设置有加热器(32)和温度变送器b(34)，每具所述分子筛塔分别与原料乙烷汇管(2)、冷吹进气汇管(3)、高温热气出汇管(4)、脱水乙烷汇管(26)、冷吹出气汇管(27)、高温热气进汇管(28)连接的管线上各设置有一个控制阀。

2.根据权利要求1所述的一种天然气乙烷回收用分子筛三塔脱水再生装置，其特征在于，每具所述分子筛塔与原料乙烷汇管(2)、冷吹进气汇管(3)、高温热气出汇管(4)、脱水乙烷汇管(26)、冷吹出气汇管(27)、高温热气进汇管(28)连接的管线上的控制阀分别为吸附进口阀、冷吹进口阀、高温热气出口阀、吸附出口阀、冷吹出口阀、高温热气进口阀。

3.根据权利要求1所述的一种天然气乙烷回收用分子筛三塔脱水再生装置，其特征在于，与每具所述分子筛塔连接的吸附进口阀、冷吹进口阀、高温热气出口阀设置在塔顶上方，与每具所述分子筛塔连接的吸附出口阀、冷吹出口阀、高温热气进口阀设置在塔底下方。

4.一种天然气乙烷回收用分子筛三塔脱水再生程序顺序的控制方法，通过plc控制器对如权利要求1-3任一项所述的天然气乙烷回收用分子筛三塔脱水再生装置进行控制，实现乙烷的深度脱水，其特征在于，原料乙烷(1)由原料乙烷汇管(2)的进口通入，冷吹进气(30)由冷吹进气汇管(3)的进口通入，三具分子筛塔中一具塔吸附、一具塔冷吹、一具塔加热，吸附、加热和冷吹同时开始、同时结束、同时切换，各控制阀接收远程开关指令，并对各控制阀检测开关状态和反馈，plc控制器中设置的计时器包括装置连续运行计时器ta、步序计时器tb、延时计时器tc，通过计时器实现三具分子筛塔一个切换周期的控制，切换周期均为8小时，具体按照以下步骤实施：

5.根据权利要求4所述的一种天然气乙烷回收用分子筛三塔脱水再生程序顺序的控制方法，其特征在于，所述切换塔操作具体为：

6.根据权利要求4所述的一种天然气乙烷回收用分子筛三塔脱水再生程序顺序的控制方法，其特征在于，所述切换延时计时器tc的设定时间为100s。

7.根据权利要求4所述的一种天然气乙烷回收用分子筛三塔脱水再生程序顺序的控制方法，其特征在于，所述plc控制器采用dcs对控制阀进行控制。

技术总结
本发明公开了一种天然气乙烷回收用分子筛三塔脱水再生装置，包括三具分子筛塔、原料乙烷汇管、冷吹进气汇管、高温热气出汇管、脱水乙烷汇管、冷吹出气汇管和高温热气进汇管，还包括温度变送器A、加热器、温度变送器B和多个控制阀，本发明能够实现工程原料乙烷的脱水再生。本发明还公开了一种天然气乙烷回收用分子筛三塔脱水再生程序顺序的控制方法，包括条件的选择，阀位状态的确认，计时确定步序，根据步序数值判断分子筛塔的切换，进行切换塔操作，重复进行下一个切换周期，或执行报警并中断退出，本发明精度满足测量需求，能够根据吸附效果完成乙烷深度脱水且不需要人为干预。

技术研发人员：刘子兵,常志波,邱鹏,张璞,张磊,梁璇玑,李亚萍,韩万龙
受保护的技术使用者：中国石油天然气股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13