CN101985567A

CN101985567A - 油田伴生气膜法轻烃回收方法及系统

Info

Publication number: CN101985567A
Application number: CN2010102983907A
Authority: CN
Inventors: 王海
Original assignee: DALIAN HAIAO MEMBRANE TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: DALIAN HAIAO MEMBRANE TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2010-09-30
Filing date: 2010-09-30
Publication date: 2011-03-16

Abstract

本发明涉及油田伴生气的处理领域。油田伴生气膜法轻烃回收方法，低温分离的气相经膜分离，液相进入脱乙烷塔处理，脱乙烷塔处理后的气相经膜分离，液相进入液化气塔处理；其中膜分离后形成两股气体，一股是压力基本没有损失的干气，该气体中C3+组分比原料气有一定的降低，减压、降温后进入冷箱，换热后作为干气外输；另一股气体压力略高于压缩机入口压力，该气体中C3+组分比原料气更加富集，返回压缩机入口，进一步压缩冷凝，回收其中的C3+组分。本发明在增加很少投资和运行费用的情况下，实现干气中轻烃的进一步回收，提高工艺的经济性以及干气的质量，避免燃烧过程中冒黑烟，降低对环境的污染，延长了燃烧喷嘴的使用寿命。

Description

油田伴生气膜法轻烃回收方法及系统

技术领域

本发明涉及油田伴生气的处理领域，特别是通过浅冷技术回收轻烃后，其干气中仍然含有的轻烃的进一步回收方法，另外本发明还涉及其回收系统。

背景技术

目前国内外常采用的油田伴生气轻烃回收方法可分为四种，即：冷油吸收法、外循环制冷分离法、膨胀制冷法、混合制冷分离法。随着新技术的不断开发和利用，冷油吸收法已被淘汰，而膨胀制冷的生产方法在逐年上升。混合制冷的生产方法也被很多用户采用，尤其是大处理量的低压富气，用于回收乙烷及以上组分更为优越。外循环制冷流程，制冷介质多采用氨、丙烷等，可根据气源条件和分离要求设置外循环，产品收率可预先给定，对于低压富气或不希望有明显压力损失的原料气处理有较高的优越性，且流程简单，操作容易，对原料气组分变化的适应性较强。膨胀制冷流程，冷量的大小取决于原料气本身的压力和组成，当较重烃类含量过高时，要得到C3、C4+较高的收率是比较困难的，并且制冷和分离系统合一，要求该流程中各主要设备效率匹配，冷量的充分利用，最佳操作条件的确定等技术难度比较大。采用这种方式的制冷流程对组分变贫的适应性较强，多用于贫气。混合制冷流程，该流程是上述两种方法的结合，即冷量来自两部分，在能量的合理利用方面吸取了上述两种方法的优点，因此运转的适应性较强。

上述4种油田伴生气轻烃回收方法的一个共同特点是，都是通过降温，产生相变，再进行气液分离，从而实现轻烃的回收。这种工艺一般分两种冷冻深度，一种是冷到-30℃~-20℃的浅冷工艺，一种是冷到-80℃以下的深冷工艺，对于浅冷工艺，由于冷冻温度较高，故干气中轻烃含量较高，回收不完全；对于深冷工艺，尽管可以实现较低温度的冷冻，轻烃回收较为充分，但是，装置投资费用很大，能耗很高，轻烃回收成本高。

目前大多数油田伴生气回收轻烃的工艺是，其中效果最佳的工艺是（见附图1）：第一步浅冷压缩：原料气进入原料气缓冲罐，分液后进入一级压缩机，升压至0.587MPa，温度达到120℃，经冷却水冷凝至40℃后，将天然气抽出进一级出口分离器，分液后进入二级压缩机升压至2.3MPa，温度达到118℃，经空冷冷却至40℃；分离冷却后的天然气进入压缩机二级出口分离器分离，分离出的液相去污水处理系统，气相和液相混合后注入乙二醇防冻剂后进入多股流冷箱。经换冷后的气液混合物温度降至10℃，然后进入氨蒸发器冷却至-25℃。再进入低温分离器回收其中的乙二醇，重复使用。分离出的气相经减压至0.72MPa，降温至-34℃进入冷箱，换热后作为干气外输。第三步脱乙烷塔处理：分离出的液相经冷箱升温至20℃后进入脱乙烷塔。脱乙烷塔顶操作压力控制在1.7MPa，塔顶设内回流氨蒸发冷凝器，塔顶温度控制在-15℃，塔底设重沸器，塔底温度控制在67℃。脱乙烷塔顶气经降压至0.72MPa，降温至-28℃进入冷箱，利用其冷量后外输。第四步液化气塔处理：脱乙烷塔底液相进入液化气塔，液化气塔塔顶操作压力控制在1.4MPa，塔顶设内回流冷凝器，塔顶温度控制在80℃，塔底设重沸器，温度控制在145℃。液化气塔塔顶气经空冷冷却至40℃后进入液化气罐，放出少量不凝气，经计量后进入液化石油气罐，塔底产出的稳定轻油经空冷冷却至40℃后进入轻油储罐。

然而目前这种工艺中的干气仍然含有6%~10%的轻烃无法得到回收，由于干气中轻烃含量较高，这部分价值含量很高的组分不能被有效的回收，会造成巨大的资源浪费，而且轻烃在某些燃烧过程中，会产生大量黑烟，污染环境，也容易堵塞燃烧喷嘴；同时，干气露点较高，在长距离输送过程中，管道阻力较大，增加输送能耗，当在环境温度较低时，会有液体和冰产生，堵塞管理，影响输送。因此，如何比较经济的解决浅冷回收工艺中，干气轻烃含量高的问题，具有重要的现实意义。

发明内容

本发明的目的是克服上述不足问题，提供一种油田伴生气膜法轻烃回收方法，方法新颖，浅冷油田伴生气轻烃回收技术与膜分离技术有机结合，流程设计合理，工艺条件易于控制。另外本发明还提供油田伴生气膜法轻烃回收系统，系统布置合理，成本低，效率高。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：油田伴生气膜法轻烃回收方法，按浅冷压缩、低温分离、脱乙烷塔处理和液化气塔处理步骤进行回收，低温分离的气相经膜分离，液相进入脱乙烷塔处理，脱乙烷塔处理后的气相经膜分离，液相进入液化气塔处理；其中膜分离后形成两股气体，一股是压力基本没有损失的干气，该气体中C3+组分比原料气有一定的降低，减压、降温后进入冷箱，换热后作为干气外输；另一股气体压力略高于压缩机入口压力，该气体中C3+组分比原料气更加富集，返回压缩机入口，进一步压缩冷凝，回收其中的C3+组分。

所述膜分离干气进入膜分离界区，首先进行预处理，除去油雾及大于1mm的粒子，经过预处理的干气再进入膜分离器进行膜分离。

所述具体工艺是：

第一步浅冷压缩：微正压的油田伴生气经过计量后进入原料气缓冲罐，分液后进入一级压缩机，升压至0.6MPa，温度达到120℃，经冷却水冷凝至40℃后，进入一级分液罐分液后进入二级压缩机升压至2.2MPa，温度达到120℃，经空冷冷却至40℃，进入二级分液罐，污水去污水处理系统；气相和液相混合后注入乙二醇防冻剂；

第二步低温分离：气相和液相混合后注入乙二醇防冻剂的混合物进入多股流冷箱，温度降到10℃，然后进入氨蒸发器冷却至-25℃，再进入低温分离器回收其中的乙二醇，重复使用，分离出的气相进入有机蒸汽膜分离系统，分离后的富气，压力为微正压，与油田伴生气混合，回收其中的轻烃；分离后的贫气减压至0.72MPa，降温至-34℃进入冷箱，换热后作为干气外输；

第三步脱乙烷塔处理：低温分离器分离出的液相经冷箱升温至20℃后进入脱乙烷塔，脱乙烷塔顶操作压力控制在1.7MPa，塔顶设内回流氨蒸发冷凝器，塔顶温度控制在-15℃，塔底设重沸器，塔底温度控制在67℃，脱乙烷塔顶气入有机蒸汽膜分离系统，分离后的富气，压力为微正压，与油田伴生气混合，回收其中的轻烃；分离后的贫气减压至0.72MPa，降温至-28℃进入冷箱，利用其冷量后外输；

第四步液化气塔处理：脱乙烷塔底液相进入液化气塔，液化气塔塔顶操作压力控制在1.4MPa，塔顶设内回流冷凝器，塔顶温度控制在80℃，塔底设重沸器，温度控制在145℃，液化气塔塔顶气经空冷冷却至40℃后进入液化气罐，放出少量不凝气，经计量后进入液化石油气罐，塔底产出的稳定轻油经空冷冷却至40℃后进入轻油储罐。

本发明油田伴生气膜法轻烃回收系统，包括原料气缓冲罐、压缩机、冷却装置、低温分离器、脱乙烷塔和液化气塔，低温分离器的气相出口接通膜分离单元的进气口，液相出口连通脱乙烷塔进液口，脱乙烷塔塔顶的气相出口接通膜分离单元的进气口，液相出口连通液化气塔进口；其中膜分离单元两股气体出口，一股贫气出口管路经多股流冷箱换热后连通干气外输；另一股富气出口经管路连通原料气缓冲罐。

所述油田伴生气膜法轻烃回收系统，原料气缓冲罐进气口连通油田伴生气入口，原料气缓冲罐底部液体出口经管路连通液化气塔，原料气缓冲罐顶部气体出口经安装有一级压缩机和水冷器的管路连通一级分液罐入口，一级分液罐顶部气体出口经安装有二级压缩机和空冷器的管路连通二级分液罐，二级分离罐底部污水出水口连通污水处理系统，顶部气相出口和液相出口与进液管路连通多股流冷箱进液口，进液管路上开有防冻剂注入口，防冻剂注入口连通乙二醇防冻剂供料系统，多股流冷箱干气出口连通低温分离器进气口，低温分离器底部乙二醇出口连接乙二醇再生系统，低温分离器出气口连通膜分离单元进气口，膜分离单元贫气出口经多股流冷箱后排出去干气外输系统，低温分离器的富气出口由管路连通原料气缓冲罐的油田伴生气入口，低温分离器的液相出口经多股流冷箱后连通脱乙烷塔进液口，脱乙烷塔塔项出气口经安装有冷凝器的管路连通膜分离单元，膜分离单元塔贫气出口经多股流冷箱后排出去干气外输系统，低温分离器的富气出口由管路连通原料气缓冲罐的油田伴生气入口，脱乙烷塔底部设重沸器，重氟器出口管路连通液化气塔进液口，液化气塔塔顶设内回流冷凝器，塔底设重沸器，液化气塔塔顶气出口经装有空冷装置的管路连通液化气罐，塔底稳定轻油出口经装有空冷装置有管路连通轻油储罐。

所述膜分离单元包括预处理装置和膜分离器。

本发明将浅冷油田伴生气轻烃回收技术与膜分离技术有机结合起来，有机蒸汽膜法回收技术是九十年代兴起的新型膜分离技术，已经广泛应用于石化行业中乙烯、丙烯、氯乙烯及其它烷烯烃的回收和大气柜中液化气（LPG）、天然气凝析油（LPG）的回收等。其原理是：不同气体分子在膜内存在溶解扩散过程，而溶解度、扩散速度存在差异，从而导致不同气体分子通过膜的速度会存在差异，这个差异可以实现气体的分离和净化。有机蒸汽膜的特点是，可以优先透过露点较高的分子，在油田伴生气分离过程中，露点较高的重烃优先透过，露点较低的C1、C2等透过速度较低。根据这一特点，从理论上讲，可以将有机蒸汽膜切入到目前的油田伴生气轻烃回收工艺中，提高轻烃、重烃的回收率。

本发明在增加很少投资和运行费用的情况下，可以实现干气中轻烃的进一步回收，从而解决原技术中干气轻烃含量高的问题，提高工艺的经济性，以及干气的质量，避免燃烧过程中冒黑烟问题，降低对环境的污染，同时也解决了喷嘴结炭问题及干气输送过程中堵塞管路问题，延长了燃烧喷嘴的使用寿命。

经实验检测：使用浅冷+膜分离技术回收油田伴生气工艺比单纯浅冷技术回收油田伴生气工艺，每1000NM3/day油田伴生气，可多回收1吨/day左右轻烃，电耗增加500度/day左右，直接经济效益4500元/ day左右，装置投资50万左右，膜使用寿命3年以上，投资回收期小于4个月。通过该技术可以降低油田伴生气处理后干气的露点15℃以上，减少了气体输送过程中的管道阻力和积液、结冰现象的发生。

附图说明：

图1是本发明系统结构示意图。

具体实施方式：

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明并不局限于具体实施例。

实施例1

如图1所示的油田伴生气膜法轻烃回收系统，原料气缓冲罐1进气口连通油田伴生气入口17，原料气缓冲罐底部液体出口经管路连通液化气塔13，原料气缓冲罐顶部气体出口经安装有一级压缩机2和水冷器21的管路连通一级分液罐3入口，一级分液罐顶部气体出口经安装有二级压缩机4和空冷器22的管路连通二级分液罐5，二级分离罐5底部污水出水口连通污水处理系统，顶部气相出口和液相出口与进液管路连通多股流冷箱6进液口，进液管路上开有防冻剂注入口，防冻剂注入口23连通乙二醇防冻剂供料系统，多股流冷箱6干气出口管路经氨蒸发器7后连通低温分离器8进气口，低温分离器底部乙二醇出口18连接乙二醇再生系统，低温分离器出气口连通膜分离单元9进气口，膜分离单元贫气出口经多股流冷箱后排出去干气外输系统19，低温分离器的富气出口由管路连通原料气缓冲罐的油田伴生气入口17，低温分离器的液相出口经多股流冷箱后连通脱乙烷塔10进液口，脱乙烷塔塔项出气口经安装有冷凝器的管路连通膜分离单元12，膜分离单元塔贫气出口经多股流冷箱后排出去干气外输系统19，低温分离器的富气出口由管路连通原料气缓冲罐的油田伴生气入口17，脱乙烷塔底部设重沸器11，重氟器出口管路连通液化气塔13进液口，液化气塔塔顶设内回流冷凝器，塔底设重沸器15，液化气塔塔顶气出口经装有空冷装置14的管路连通液化气罐16，塔底稳定轻油出口经装有空冷装置有管路连通轻油储罐20。

实施例2

采用实施例1所述的油田伴生气膜法轻烃回收系统进行油田伴生器轻烃回收，具体工艺如下：

第一步浅冷压缩：微正压的油田伴生气经过计量后进入原料气缓冲罐（见附图），分液后进入一级压缩机，升压至0.6MPa左右，温度达到120℃左右，经冷却水冷凝至40℃左右后，进入一级分液罐分液后进入二级压缩机升压至2.2MPa左右，温度达到120℃左右，经空冷冷却至40℃左右，进入二级分液罐，污水去污水处理系统，气相和液相混合后注入乙二醇防冻剂；

第二步低温分离：气相和液相混合后注入乙二醇防冻剂的混合物进入多股流冷箱，温度降到10℃左右，然后进入氨蒸发器冷却至-25℃左右。再进入低温分离器回收其中的乙二醇，重复使用。分离出的气相进入有机蒸汽膜分离系统，分离后的富气，压力为微正压，与油田伴生气混合，回收其中的轻烃；分离后的贫气减压至0.72MPa左右，降温至-34℃左右进入冷箱，换热后作为干气外输；

第三步脱乙烷塔处理：低温分离器分离出的液相经冷箱升温至20℃左右后进入脱乙烷塔，脱乙烷塔顶操作压力控制在1.7MPa左右，塔顶设内回流氨蒸发冷凝器，塔顶温度控制在-15℃左右，塔底设重沸器，塔底温度控制在67℃左右。脱乙烷塔顶气入有机蒸汽膜分离系统，分离后的富气，压力为微正压，与油田伴生气混合，回收其中的轻烃；分离后的贫气减压至0.72MPa左右，降温至-28℃左右进入冷箱，利用其冷量后外输；

第四步液化气塔处理：脱乙烷塔底液相进入液化气塔，液化气塔塔顶操作压力控制在1.4MPa左右，塔顶设内回流冷凝器，塔顶温度控制在80℃左右，塔底设重沸器，温度控制在145℃左右。液化气塔塔顶气经空冷冷却至40℃后进入液化气罐，放出少量不凝气，经计量后进入液化石油气罐，塔底产出的稳定轻油经空冷冷却至40℃后进入轻油储罐。

Claims

1.油田伴生气膜法轻烃回收方法，按浅冷压缩、低温分离、脱乙烷塔处理和液化气塔处理步骤进行回收，其特征是：低温分离的气相经膜分离，液相进入脱乙烷塔处理，脱乙烷塔处理后的气相经膜分离，液相进入液化气塔处理；其中膜分离后形成两股气体，一股是压力基本没有损失的干气，该气体中C3+组分比原料气有一定的降低，减压、降温后进入冷箱，换热后作为干气外输；另一股气体压力略高于压缩机入口压力，该气体中C3+组分比原料气更加富集，返回压缩机入口，进一步压缩冷凝，回收其中的C3+组分。

2.根据权利要求1所述的油田伴生气膜法轻烃回收方法，其特征是：膜分离干气进入膜分离界区，首先进行预处理，除去油雾及大于1mm的粒子，经过预处理的干气再进入膜分离器进行膜分离。

3.根据权利要求1或2所述的油田伴生气膜法轻烃回收方法，其特征是：具体工艺是：

4.油田伴生气膜法轻烃回收系统，包括原料气缓冲罐、压缩机、冷却装置、低温分离器、脱乙烷塔和液化气塔，其特征是：低温分离器的气相出口接通膜分离单元的进气口，液相出口连通脱乙烷塔进液口，脱乙烷塔塔顶的气相出口接通膜分离单元的进气口，液相出口连通液化气塔进口；其中膜分离单元两股气体出口，一股贫气出口管路经多股流冷箱换热后连通干气外输；另一股富气出口经管路连通原料气缓冲罐。

5.根据权利要求4所述的油田伴生气膜法轻烃回收系统，其特征是：原料气缓冲罐进气口连通油田伴生气入口，原料气缓冲罐底部液体出口经管路连通液化气塔，原料气缓冲罐顶部气体出口经安装有一级压缩机和水冷器的管路连通一级分液罐入口，一级分液罐顶部气体出口经安装有二级压缩机和空冷器的管路连通二级分液罐，二级分离罐底部污水出水口连通污水处理系统，顶部气相出口和液相出口与进液管路连通多股流冷箱进液口，进液管路上开有防冻剂注入口，防冻剂注入口连通乙二醇防冻剂供料系统，多股流冷箱干气出口连通低温分离器进气口，低温分离器底部乙二醇出口连接乙二醇再生系统，低温分离器出气口连通膜分离单元进气口，膜分离单元贫气出口经多股流冷箱后排出去干气外输系统，低温分离器的富气出口由管路连通原料气缓冲罐的油田伴生气入口，低温分离器的液相出口经多股流冷箱后连通脱乙烷塔进液口，脱乙烷塔塔项出气口经安装有冷凝器的管路连通膜分离单元，膜分离单元塔贫气出口经多股流冷箱后排出去干气外输系统，低温分离器的富气出口由管路连通原料气缓冲罐的油田伴生气入口，脱乙烷塔底部设重沸器，重氟器出口管路连通液化气塔进液口，液化气塔塔顶设内回流冷凝器，塔底设重沸器，液化气塔塔顶气出口经装有空冷装置的管路连通液化气罐，塔底稳定轻油出口经装有空冷装置有管路连通轻油储罐。

6.根据权利要求4或5所述的油田伴生气膜法轻烃回收系统，其特征是：膜分离单元包括预处理装置和膜分离器。