CN102051196A - 撬装式井口气三塔分离回收装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种撬装式井口气三塔分离回收装置及方法，该装置包括相互连通的甲乙烷精馏塔、丙烷精馏塔和重组份精馏塔；其中，甲乙烷精馏塔用于接收经脱硫除杂和压缩制冷后的进口气的气体组份，在甲乙烷精馏塔的塔顶得到纯度至少为95％的干气，并将甲乙烷精馏塔的塔釜出料输入丙烷精馏塔；在丙烷精馏塔的塔顶得到纯度至少为90％的丙烷，并将丙烷精馏塔的塔釜出料输入所述重组份精馏塔；在重组份精馏塔的塔顶得到纯度至少为90％的丁烷，并在重组份精馏塔的塔釜得到纯度至少为90％的轻油。基于井口气的不同组份及含量，采用液氮低温精馏的方法进行分离回收，实现整体设备撬装化，分离回收效率较高，最终可以获得干气(甲烷、乙烷)、液化气(丙烷、丁烷)、轻油(C5 +)四类产品。
Description
技术领域
本发明涉及井口气分离回收装置及方法，更具体地说，涉及一种撬装式井口气三塔分离回收装置及方法。
背景技术
井口气主要是指不适合建输气管线的边远地区的小站伴生气、边远井以及零散的低产气井的放空气，也包括油气集输处理站场的火炬放空气等。这部分井口气由于产量低、压力下降快等开发难点，用常规的天然气处理工艺开采，工程投资及运行成本较高，不经济。
目前，井口气回收作为一项经济、环保的技术，其市场化进程不断加快，各个科研单位及公司也开发了不同的工艺方法，需要综合考虑各种技术及经济成本，结合国内成熟的精馏、压缩等技术，优选能耗低效率高的回收技术，并形成撬装式回收装置推向市场。
由于C3 +以上重组份相对于C1、C2轻组份，具有更高的应用价值和经济效益，因此开展以回收重组份为目的的轻烃回收，具有十分重要的意义。国内不少油田开展的天然气或伴生气回收，主要是进行液烃即LPG的回收，其中丙烷的平均回收率不足60％。国外开展的轻烃回收，大多数是以回收C2 +为目的的深冷装置，一般丙烷回收率可达90％以上，乙烷回收率可达80％以上。目前国内在撬装式装置上实现井口气高效率的分离回收，具有较大的难度。
近年来，随着能源危机的加剧，世界范围内的节能降耗呼声越来越高，一些小气量的撬装式轻烃分离回收装置研发成果开始面世。胜利油田开发出用于海上油轮的撬装式油气分离装置，在原油进入油舱之前对油气进行二次分离。中原油田采用撬装式L-CNG汽车加气装置，集LNG储存、高压LNG汽化、售气计量为一体。上海交通大学研制了撬装型LNG装置，采用N2-CH4膨胀机液化流程进行天然气液化。华北油田研制了撬装式透平膨胀制冷轻烃回收装置，用于回收井口气中丙烷以上的重烃部分。国内这些撬装式分离回收装置主要针对油气的简单分离和油气资源中丙烷以上重烃组分的回收。为此需要开发撬装式分离回收装置及设备对井口气进行有效回收，节约能源，以避免放空及燃料处理中产生的环境污染问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的井口气回收设备的撬装整体化程度较低，回收效率较低等缺陷，提供一种撬装式井口气三塔分离回收装置及方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种撬装式井口气三塔分离回收装置，其包括相互连通的甲乙烷精馏塔、丙烷精馏塔和重组份精馏塔；其中，所述甲乙烷精馏塔用于接收经脱硫除杂和压缩制冷后的进口气的气体组份，在所述甲乙烷精馏塔的塔顶得到纯度至少为95％的干气，并将所述甲乙烷精馏塔的塔釜出料输入所述丙烷精馏塔；在所述丙烷精馏塔的塔顶得到纯度至少为90％的丙烷，并将所述丙烷精馏塔的塔釜出料输入所述重组份精馏塔；在所述重组份精馏塔的塔顶得到纯度至少为90％的丁烷，并在所述重组份精馏塔的塔釜得到纯度至少为90％的轻油。
在本发明所述的撬装式井口气三塔分离回收装置中，在所述甲乙烷精馏塔中以1.8～2.0MPa的操作压力和-30℃～100℃的操作温度，对所述气体组份进行分离回收。
在本发明所述的撬装式井口气三塔分离回收装置中，在所述丙烷精馏塔中以1.8～2.0MPa的操作压力和60℃～135℃的操作温度，对所述甲乙烷精馏塔的塔釜出料进行分离回收。
在本发明所述的撬装式井口气三塔分离回收装置中，在所述重组份精馏塔中以1.8～2.0MPa的操作压力和95℃～170℃的操作温度，对所述丙烷精馏塔的塔釜出料进行分离回收。
在本发明所述的撬装式井口气三塔分离回收装置中，还包括与所述甲乙烷精馏塔相连通的脱硫反应分离器；将所述井口气和碱液输入到所述脱硫反应分离器中进行脱硫除杂。
在本发明所述的撬装式井口气三塔分离回收装置中，在所述脱硫反应分离器和所述甲乙烷精馏塔之间还依次连通有压缩机、换热器和气液分离罐，以对脱硫除杂的井口气进行压缩制冷。
根据本发明的另一个方面，提供一种撬装式井口气三塔分离回收方法，其包括以下步骤：
在甲乙烷精馏塔中对经脱硫除杂和压缩制冷后的进口气的气体组份进行分离回收，从而在所述甲乙烷精馏塔的塔顶得到纯度至少为95％的干气，并将所述甲乙烷精馏塔的塔釜出料输入丙烷精馏塔；
在所述丙烷精馏塔中对所述甲乙烷精馏塔的塔釜出料进行分离回收，从而在所述丙烷精馏塔的塔顶得到纯度至少为90％的丙烷，并将所述丙烷精馏塔的塔釜出料输入重组份精馏塔；
在所述重组份精馏塔中对所述丙烷精馏塔的塔釜出料进行分离回收，从而在所述重组份精馏塔的塔顶得到纯度至少为90％的丁烷，并在所述重组份精馏塔的塔釜得到纯度至少为90％的轻油。
在本发明所述的撬装式井口气三塔分离回收方法中，在所述甲乙烷精馏塔中以1.8～2.0MPa的操作压力和-30℃～100℃的操作温度，对所述气体组份进行分离回收。
在本发明所述的撬装式井口气三塔分离回收方法中，在所述丙烷精馏塔中以1.8～2.0MPa的操作压力和60℃～135℃的操作温度，对所述甲乙烷精馏塔的塔釜出料进行分离回收。
在本发明所述的撬装式井口气三塔分离回收方法中，在所述重组份精馏塔中以1.8～2.0MPa的操作压力和95℃～170℃的操作温度，对所述丙烷精馏塔的塔釜出料进行分离回收。
实施本发明的撬装式井口气三塔分离回收装置及方法，具有以下有益效果：基于井口气的不同组份及含量，采用液氮低温精馏的方法进行分离回收，实现整体设备撬装化，分离回收效率较高，最终可以获得干气(甲烷、乙烷)、液化气(丙烷、丁烷)、轻油(C5 +)四类产品。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明撬装式井口气三塔分离回收装置的系统结构示意图；
图2是本发明撬装式井口气三塔分离回收方法的流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，在本发明的撬装式井口气三塔分离回收装置中，其主要包括相互连通的甲乙烷精馏塔1、丙烷精馏塔2和重组份精馏塔3，以对井口气、偏远油田伴生气和油罐挥发气、加油站挥发气、火炬气、煤层气及天然气的分离回收，根据其原料气体的组份和含量，采用液氮低温精馏的分离方法，形成三类化工能源产品：干气(C1+C2馏份)、丙烷(C3馏份)及轻油(C4 +馏份)。对于适用该撬装式井口气三塔分离装置的井口气指标可以是：气体处理量：原油伴生气5×104-10×104Nm3/d；原料气压力范围：0.1-0.4MPa；气体温度范围：20-50℃。在具体工作中，甲乙烷精馏塔1用于接收经脱硫除杂和压缩制冷后的进口气的气体组份，在甲乙烷精馏塔1的塔顶得到纯度至少为95％的干气，并将甲乙烷精馏塔1的塔釜出料输入丙烷精馏塔2；在丙烷精馏塔2的塔顶得到纯度至少为90％的丙烷，并将丙烷精馏塔2的塔釜出料输入重组份精馏塔3；在重组份精馏塔3的塔顶得到纯度至少为90％的丁烷，并在重组份精馏塔3的塔釜得到纯度至少为90％的轻油。
对于甲乙烷精馏塔1、丙烷精馏塔2和重组份精馏塔3内的工作条件，优选的，在甲乙烷精馏塔1中以1.8～2.0MPa的操作压力和-30℃～100℃的操作温度，对气体组份进行分离回收。在丙烷精馏塔2中以1.8～2.0MPa的操作压力和60℃～135℃的操作温度，对甲乙烷精馏塔1的塔釜出料进行分离回收。在重组份精馏塔3中以1.8～2.0MPa的操作压力和95℃～170℃的操作温度，对所述丙烷精馏塔的塔釜出料进行分离回收。
从油井里出来的井口气通常含有少量的硫化物和一些固液态杂质，因此，该撬装式井口气三塔分离回收装置还包括与甲乙烷精馏塔1相连通的脱硫反应分离器4；如图1所示，将井口气和碱液输入到脱硫反应分离器4中，以通过化学作用对井口气进行脱硫除杂。然后还需对除杂的井口气进行压缩、换冷进行浅冷处理，由此，在脱硫反应分离器4和甲乙烷精馏塔1之间还依次连通有压缩机5、换热器6和气液分离罐7，以对脱硫除杂的井口气进行压缩制冷。
通过脱硫反应分离器4、压缩机5、换热器6和气液分离罐7对井口气进行前期处理后，就可将前期处理后的井口气中的凝析油重组份予以分离，并输入到丙烷精馏塔2。而前期处理后的井口气中的气态轻组份则进入甲乙烷精馏塔1，进行高效分离，该甲乙烷精馏塔的塔顶轻馏份经膜分离器8，分离脱除二氧化碳后，得到干气(甲烷、乙烷)，其余馏份(即，塔釜出料)进入丙烷精馏塔2，在丙烷精馏塔2的塔顶得到丙烷，而在丙烷精馏塔2的塔釜出料则输入重组份精馏塔3，在重组份精馏塔3的塔顶得到丁烷，而在重组份精馏塔3的塔釜则输出C5+以上重组份。该撬装式井口气三塔分离回收装置整个工作还可根据原料的不同组份及含量，进行操作调整，在能耗上进行优化设计，最终以较高回收率分离出三种较高纯度的化工能源产品。
本发明的撬装式井口气三塔分离回收装置经过以液氮低温精馏为主的化工分离技术，以膜分离、化学脱硫为主的脱硫、脱二氧化碳和除杂，最终可以获得干气(甲烷、乙烷)、液化气(丙烷、丁烷)、轻油(C5 +)四类产品。其性能指标如下：
质量指标：
干气(甲烷、乙烷)：C1+C2≥95％；液化气(丙烷、丁烷)：C3+C4≥90％；
轻油：C5 +≥90％。
回收率指标：
干气(甲烷、乙烷)：C1+C2≥95％；液化气(丙烷、丁烷)：C3+C4≥85％；
轻油：C5 +≥95％。
在一优选实施例中，原料井口气在脱硫反应分离器4中，经过化学脱硫除杂后，在压缩机5、换热器6和气液分离罐7中进行压缩制冷，气体组份进入甲乙烷精馏塔1，在操作压力为1.8MPa，塔顶操作温度为-30℃和塔釜操作温度为94℃的条件下，在甲乙烷精馏塔1中该气体组分进行分离回收，甲乙烷精馏塔1的塔顶得到回收率为95％的甲乙烷产品，经膜分离器8分离脱除二氧化碳后，得到纯度为95％以上的干气。甲乙烷精馏塔1的塔釜出料进入丙烷精馏塔2后，在操作压力为1.8MPa，塔顶操作温度为60℃，塔釜操作温度为135℃条件下，进行分离回收，从而在丙烷精馏塔2的塔顶可得到纯度为90％以上的丙烷，而丙烷精馏塔2的塔釜出料进入重组份精馏塔3，在操作压力为1.8MPa，塔顶操作温度为95℃，塔釜操作温度为166℃条件下，重组份精馏塔3的塔顶得到纯度90％以上的丁烷，而在塔釜得到90％以上的轻油。
在另一优选实施例中，原料井口气在脱硫反应分离器4中，经过化学脱硫除杂后，在压缩机5、换热器6和气液分离罐7中进行压缩制冷，气体组份进入甲乙烷精馏塔1，在操作压力为1.9MPa，塔顶操作温度为-33℃和塔釜操作温度为94℃条件下，对该气体组分进行分离回收，从而在甲乙烷精馏塔1的塔顶得到回收率为95％的甲乙烷，并经膜分离器8分离脱除二氧化碳后，得到纯度为95％以上的干气，而甲乙烷精馏塔1的塔釜出料进入丙烷精馏塔2后，在操作压力为1.9MPa，塔顶操作温度为60℃和塔釜操作温度为135℃条件下，进行分离回收，从而在丙烷精馏塔2的塔顶可得到纯度90％以上的丙烷，而丙烷精馏塔2的塔釜出料进入重组份精馏塔3，在操作压力为1.9MPa，塔顶操作温度为99℃和塔釜操作温度为166℃条件下，在重组份精馏塔3的塔顶得到纯度90％以上的丁烷，在重组份精馏塔3的塔釜得到90％以上的轻油。
在又一优选实施例中，原料井口气在脱硫反应分离器1中，经过化学脱硫除杂后，在压缩机5、换热器6和气液分离罐7中进行压缩制冷，气体组份进入甲乙烷精馏塔1，在操作压力为2.0MPa，塔顶操作温度为-30℃和塔釜操作温度味100℃条件下，甲乙烷精馏塔1的塔顶得到回收率为95％的甲乙烷，经膜分离器8分离脱除二氧化碳后，得到纯度95％以上的干气。甲乙烷精馏塔1的塔釜出料进入丙烷精馏塔2后，在操作压力为2.0MPa，塔顶操作温度为60℃和塔釜操作温度为135℃条件下，丙烷精馏塔2的塔顶可得到纯度90％以上的丙烷。丙烷精馏塔2的塔釜出料进入重组份精馏塔3，在操作压力为2.0MPa和塔顶操作温度为99℃，塔釜操作温度为170℃条件下，重组份精馏塔3的塔顶得到纯度90％以上的丁烷，而重组份精馏塔3的塔釜得到90％以上的轻油。
如图2所示该撬装式井口气三塔分离回收方法的流程图，其包括以下步骤：
S21：在甲乙烷精馏塔1中对经脱硫除杂和压缩制冷后的进口气的气体组份进行分离回收，从而在甲乙烷精馏塔1的塔顶得到纯度至少为95％的干气，并将甲乙烷精馏塔1的塔釜出料输入丙烷精馏塔2；其中，以1.8～2.0MPa的操作压力和-30℃～100℃的操作温度，对气体组份进行分离回收
S22：在丙烷精馏塔2中对甲乙烷精馏塔1的塔釜出料进行分离回收，从而在丙烷精馏塔2的塔顶得到纯度至少为90％的丙烷，并将丙烷精馏塔2的塔釜出料输入重组份精馏塔3；其中，以1.8～2.0MPa的操作压力和60℃～135℃的操作温度，对所述甲乙烷精馏塔的塔釜出料进行分离回收。
S23：在重组份精馏塔3中对丙烷精馏塔2的塔釜出料进行分离回收，从而在重组份精馏塔3的塔顶得到纯度至少为90％的丁烷，并在重组份精馏塔3的塔釜得到纯度至少为90％的轻油，其中，以1.8～2.0MPa的操作压力和95℃～170℃的操作温度，对所述丙烷精馏塔的塔釜出料进行分离回收。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种撬装式井口气三塔分离回收装置，其特征在于，包括相互连通的甲乙烷精馏塔、丙烷精馏塔和重组份精馏塔；其中，所述甲乙烷精馏塔用于接收经脱硫除杂和压缩制冷后的进口气的气体组份，在所述甲乙烷精馏塔的塔顶得到纯度至少为95％的干气，并将所述甲乙烷精馏塔的塔釜出料输入所述丙烷精馏塔；在所述丙烷精馏塔的塔顶得到纯度至少为90％的丙烷，并将所述丙烷精馏塔的塔釜出料输入所述重组份精馏塔；在所述重组份精馏塔的塔顶得到纯度至少为90％的丁烷，并在所述重组份精馏塔的塔釜得到纯度至少为90％的轻油。
2.根据权利要求1所述的撬装式井口气三塔分离回收装置，其特征在于，在所述甲乙烷精馏塔中以1.8～2.0MPa的操作压力和-30℃～100℃的操作温度，对所述气体组份进行分离回收。
3.根据权利要求1所述的撬装式井口气三塔分离回收装置，其特征在于，在所述丙烷精馏塔中以1.8～2.0MPa的操作压力和60℃～135℃的操作温度，对所述甲乙烷精馏塔的塔釜出料进行分离回收。
4.根据权利要求1所述的撬装式井口气三塔分离回收装置，其特征在于，在所述重组份精馏塔中以1.8～2.0MPa的操作压力和95℃～170℃的操作温度，对所述丙烷精馏塔的塔釜出料进行分离回收。
5.根据权利要求1所述的撬装式井口气三塔分离回收装置，其特征在于，还包括与所述甲乙烷精馏塔相连通的脱硫反应分离器；将所述井口气和碱液输入到所述脱硫反应分离器中进行脱硫除杂。
6.根据权利要求5所述的撬装式井口气三塔分离回收装置，其特征在于，在所述脱硫反应分离器和所述甲乙烷精馏塔之间还依次连通有压缩机、换热器和气液分离罐，以对脱硫除杂的井口气进行压缩制冷。
7.一种撬装式井口气三塔分离回收方法，其特征在于，包括以下步骤：
在甲乙烷精馏塔中对经脱硫除杂和压缩制冷后的进口气的气体组份进行分离回收，从而在所述甲乙烷精馏塔的塔顶得到纯度至少为95％的干气，并将所述甲乙烷精馏塔的塔釜出料输入丙烷精馏塔；
在所述丙烷精馏塔中对所述甲乙烷精馏塔的塔釜出料进行分离回收，从而在所述丙烷精馏塔的塔顶得到纯度至少为90％的丙烷，并将所述丙烷精馏塔的塔釜出料输入重组份精馏塔；
在所述重组份精馏塔中对所述丙烷精馏塔的塔釜出料进行分离回收，从而在所述重组份精馏塔的塔顶得到纯度至少为90％的丁烷，并在所述重组份精馏塔的塔釜得到纯度至少为90％的轻油。
8.根据权利要求7所述的撬装式井口气三塔分离回收方法，其特征在于，在所述甲乙烷精馏塔中以1.8～2.0MPa的操作压力和-30℃～100℃的操作温度，对所述气体组份进行分离回收。
9.根据权利要求7所述的撬装式井口气三塔分离回收方法，其特征在于，在所述丙烷精馏塔中以1.8～2.0MPa的操作压力和60℃～135℃的操作温度，对所述甲乙烷精馏塔的塔釜出料进行分离回收。
10.根据权利要求7所述的撬装式井口气三塔分离回收方法，其特征在于，在所述重组份精馏塔中以1.8～2.0MPa的操作压力和95℃～170℃的操作温度，对所述丙烷精馏塔的塔釜出料进行分离回收。
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