本發(fā)明專(zhuān)利涉及一種可燃?xì)怏w的凈化領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

開(kāi)采出來(lái)的天然氣中含有有毒有害的H2S，H2O，CO2，汞蒸汽和具有更高經(jīng)濟(jì)價(jià)值的C2-C6輕烴，目前所常用的傳統(tǒng)的天然氣凈化方式是分步清除，①H2S使用還原法回收S；②專(zhuān)門(mén)的設(shè)備脫水除汞；③C2--C6烴類(lèi)通過(guò)冷井低溫冷凝；④這種分步式凈化分離成本高，凈化效率低，能耗高。④傳統(tǒng)的氫氣回收凈化技術(shù)是，將排出含有固體雜質(zhì)和氣體雜質(zhì)的氫氣，經(jīng)過(guò)過(guò)濾器除大部分固體雜質(zhì)，進(jìn)入淋洗塔用水除去氣體雜質(zhì)、氨氣，進(jìn)入冷卻系統(tǒng)進(jìn)行熱量交換，氫氣的露點(diǎn)由出爐時(shí)43~47℃下降到15℃，氫氣在淋洗過(guò)程和冷卻過(guò)程中除去90%左右的水份。水份由汽水分離器分離出來(lái)。氫氣中剩余的水份進(jìn)入干燥塔，經(jīng)硅膠和分子篩吸附后，達(dá)到需要的露點(diǎn)。最后將凈化后的氫氣循環(huán)使用。

除此之外，①常用的天然氣凈化裝置中脫硫、脫水吸收劑再生過(guò)程均采用典型的高能耗、低效率的精餾過(guò)程，造成凈化裝置能耗高；②凈化裝置工藝參數(shù)設(shè)置不合理造成裝置能耗長(zhǎng)期偏離設(shè)計(jì)值，如脫硫裝置，為保證凈化氣中酸氣含量滿足要求，采用的吸收劑循環(huán)量過(guò)高，使脫硫裝置能耗大幅增加；③天然氣凈化裝置集成度低，能量回收率及梯級(jí)利用率低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本專(zhuān)利一種有機(jī)復(fù)合氣體的低溫噴霧凈化方法，其特征在于：通過(guò)單級(jí)或多級(jí)低溫噴霧可以實(shí)現(xiàn)多種氣體的凈化分離，能耗低，效率高。

本專(zhuān)利采用兩級(jí)低溫噴霧的凈化方法，第一級(jí)采用-10--10℃的堿性防凍水溶液，利用噴霧的比表面積大的優(yōu)勢(shì)，設(shè)計(jì)特殊流道，使得H2S與堿性防凍水溶液反應(yīng)生成Na2S，Na2S在溶液中與汞反應(yīng)生成硫化汞沉淀，其中，在此溫度下，汞蒸汽被冷凝吸附吸收，水蒸氣也被吸附吸收；同時(shí)部分C6+烴冷凝液化，與微液滴凝聚，通過(guò)肺仿生氣體凈化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)氣液分離，液滴在重力作用下回流，多個(gè)密封回流池交替使用，靜置后的液化烴類(lèi)物質(zhì)與水分層，分離；回流防凍堿液，過(guò)濾除去硫化汞等固體廢物，降溫后循環(huán)使用。

通過(guò)第一階段99%的水，及水溶性氣體雜質(zhì)和部分高沸點(diǎn)的烴類(lèi)被分離凈化，天然氣溫度降至-4--4℃，絕對(duì)含濕量小于0.5%。第二級(jí)采用-40---80℃冷液噴霧，50-500μm的微液滴在密封腔體內(nèi)與天然氣充分混合換熱，由于比表面積大，換熱效率高，控制在氣液比1:2--1:10，在此情況下，換熱比面積大，氣體溫度被降至-60℃左右時(shí)，C3氣體液化。

通過(guò)和第一級(jí)相同分離流程，進(jìn)行分離，混有C2的天然氣含水量低于0.0001%，可以進(jìn)一步加壓液化，本專(zhuān)利的這種低溫噴霧法相較于傳統(tǒng)的深低溫冷凝，低溫噴霧法換熱面積大，換熱效率高，不用擔(dān)心氣體中二氧化碳和水分子對(duì)冷凝器的結(jié)冰堵塞，不需要化冰過(guò)程，系統(tǒng)連續(xù)高效運(yùn)轉(zhuǎn)。

附錄說(shuō)明

模型與分析過(guò)程具體闡述

1)能耗比的計(jì)算

2)換熱比表面積的計(jì)算

3)防凍液的選擇

具體實(shí)施方式

現(xiàn)結(jié)合模型計(jì)算分析和優(yōu)選實(shí)例對(duì)本發(fā)明專(zhuān)利作進(jìn)一步說(shuō)明，以示意的方式說(shuō)明本專(zhuān)利的基本結(jié)構(gòu)，因此其僅顯示與本發(fā)明專(zhuān)利有關(guān)的構(gòu)成。本發(fā)明中的可燃?xì)怏w（天然氣）的凈化方法，選用特定防凍液，利用氣液反應(yīng)規(guī)律，對(duì)混合氣體中的各個(gè)成分進(jìn)行分部?jī)艋?，同時(shí)實(shí)現(xiàn)低能耗高效率。

附錄

模型與分析過(guò)程具體闡述：

1.能耗比的計(jì)算

每小時(shí)進(jìn)風(fēng)量：V=10000m2；

空氣流速：2.77m/s；

空氣密度：ρ1=1.29kg/m3；空氣比熱容：c1=1.004KJ/（kg.℃）；新風(fēng)升溫δｔ1=40℃

Q1=c1m1δｔ1=1.004x1.29x10000x40=518064kJ=141.91kw

水密度：ρ2=1000kg/m3水比熱容：c2=4.2KJ/（kg.℃）;水降溫：δｔ2=2℃

Q2=c2m2δｔ2=4.2x1000xVx2=518064kJ

每小時(shí)流量為61.67m3

水泵電機(jī)功率＝流量x揚(yáng)程÷367.2x1.2÷有效功率（一般在80~90之間）

38m揚(yáng)程下的電機(jī)功率為9.01kw

可得：消耗的電機(jī)功率9.01kw，可以產(chǎn)得熱值為141.91kw，水膜換熱器換熱能耗比高。

2. 換熱比表面積的計(jì)算：

（1）總體積的水變成半徑為的液滴球

一個(gè)液滴的體積

一立方水總小球個(gè)數(shù)為 個(gè)

一立方水的液滴表面積

（2）總體積的水變成半徑為的液滴球

一個(gè)液滴的體積

一立方水總小球個(gè)數(shù)為 個(gè)

一立方水的液滴表面積

經(jīng)以上計(jì)算，可以得出，隨著加濕水滴小球的直徑的減小，其換熱比面積增大，換熱效率高。

3.防凍液的選擇

采用標(biāo)準(zhǔn)防凍液：

第一級(jí)為亞硝酸鈉，氫氧化鈉和乙二醇的水溶液，PH大于13

第二級(jí)為乙二醇和水，PH=8

可用于天然氣凈化，還可以用于VOC的凈化回收，相較于催化氧化燃燒和活性炭吸附，可以實(shí)現(xiàn)VOC資源化回收。