CN102504860A - 油田伴生气稳定混合烃回收工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明的油田伴生气稳定混合烃回收工艺主要改进点在于：在所述一级气液分离与二级冷凝之间增加二级预换热器，所述二级预换热器利用从所述二级冷凝中分离出的二级冷凝液态混合烃，对从所述一级气液分离中分离出的一级冷凝气体进行预冷，利用二级冷凝液态混合烃的冷量，减少了冷量的浪费，而且降低了二级冷凝器的冷负荷。
Description
技术领域
本发明涉及石油化工领域，尤其是一种油田伴生气混合烃的回收工艺。
背景技术
伴生气也叫油田气，是在石油开采过程中伴随原油溢出的可燃性气体混合物，其组分通常为甲烷、乙烷、丙烷、丁烷等。由于其回收再利用工艺复杂但又不能直接排放，而且过去的环保要求也比较低，所以目前多数油田都是将其直接燃烧排放，伴生气的排放和燃烧对环境造成严重污染，这样既造成大量能源浪费，又排放大量的温室气体造成巨大的环境污染。
目前在使用的用于伴生气回收的工艺技术，主要工艺皆为压缩+冷凝，冷凝后直接出来混合烃产品，根据工艺路线不同，使用的压缩后的压力和冷凝的温度各有不同。无论使用何种压力何种温度，由于伴生气是含有大量甲烷、乙烷等轻组分的混合物，在带压冷凝时，由于烃类物质的夹带和溶解作用，部分甲烷和乙烷被溶解于低温的产品中，致使产品的饱和蒸汽压相当高，混合烃产出时为低于-30℃以下的低温液体，而目前混合烃产品皆用设计为常温的LPG(液化石油气)储罐储存和运输，混合烃的饱和蒸汽压远远大于LPG的饱和蒸汽压，因此，不稳定的混合烃的储存和运输存在安全隐患。
为此，也有借鉴轻烃回收的工艺，在混合烃产出后，再使之进入脱乙烷塔脱去除甲烷和乙烷的工艺，其典型流程如说明书附图1所示：伴生气经预分离器过滤及分离掉游离水和杂质后，进入天然气压缩机压缩，压力从0.1MPa～0.3MPa压缩至1.5MPa～3.0MPa，温度升至80℃～140℃；再进入冷却器，使原料气温度降低至60℃内；降温后的原料气进入气液分离器，分离掉液态水和少部分凝结的混合烃；经分离后的气体进入一级冷凝器，与二级分离器分离后产生的低温气及脱乙烷塔顶产生的低温混合气换热，油气的温度从60℃降到10℃～20℃；冷凝后的气液混合物进入第一级气液分离器，分离出的气体进一步进入二级冷凝器深冷，温度降至-30℃～-45℃，部分气体被冷凝为混合烃，进入二级气液分离器；分离出的低温气体经调压阀PV3降压后与脱乙烷塔顶排出并经PV4降压的气体汇合，进入一级冷凝器换热，进行低温气再利用。换热后气体温度升高，再进入稳定混合烃换热器，与从再沸器出来的高温混合烃换热，之后排出至发电机发电。
一级气液分离器底部出来的混合烃，经调压阀PV1降压后进入脱乙烷塔底部。
二级气液分离器底部出来的混合烃，经调压阀PV2降压后进入脱乙烷塔顶；脱乙烷塔底部的再沸器被导热硅油系统不断加热，使混合烃温度升至80℃～150℃，轻组分的混合烃不断蒸发，剩下的高温稳定混合烃从再沸器底部流出，进入稳定混合烃换热器，与从一级冷凝器出来未利用完低温的气体换热，使混合烃的温度降低至30℃～40℃，产出稳定混合烃。
此工艺中的低温混合烃冷量未能很好利用，脱乙烷塔底需要额外提供大量热量使混合烃蒸发，能耗大；由于使用了轻烃工艺的脱乙烷塔，由此需要大量辅助措施，如导热硅油加热系统，塔内压力稳定调节系统等，装置复杂，控制点多，一次性投资大，故主要用于大型的轻烃加工厂和伴生气量比较大的情况。而油井所产生的伴生气，气量大的油井可以通过管网集输，气量小的建一套脱乙烷塔工艺的投资大，能耗又高，故难于推广。
发明内容
本发明针对油田零散井伴生气难于集输的特点，结合多年实践经验，对前述的油田伴生气混合烃回收工艺进行改进，主要改进方案为：所述伴生气依次经过以下工序：压缩机压缩、冷却及分离、分子筛脱水、一级冷凝、一级气液分离、二级冷凝、二级气液分离；并在所述一级气液分离与二级冷凝之间增加二级预换热器，所述二级预换热器利用从所述二级冷凝中分离出的二级冷凝液态混合烃，对从所述一级气液分离中分离出的一级冷凝气体进行预冷。
本发明在传统的混合烃回收工艺上增加了所述二级预换热器，利用二级冷凝液态混合烃的冷量，减少了冷量的浪费，而且降低了二级冷凝器的冷负荷。
本发明中的伴生气进行所述的一级气液分离后，分离的一级冷凝气体进入所述二级预换热器中换热，分离的一级冷凝液态混合烃与所述二级冷凝液态混合烃混合后，进入所述二级预换热器中，对所述一级冷凝气体进行预冷。
优选地，本发明在所述的压缩、冷却及分离工序之间还设置有稳定混合烃换热器，经过所述二级预换热器换热后的混合烃，在所述稳定混合烃换热器中与所述压缩机产生的部分热气换热。所以，所述一级气液分离后，分离的一级冷凝气体进入所述二级预换热器中换热，换热后的混合烃可以与所述一级气液分离的一级冷凝液态混合烃混合，再进入所述稳定混合烃换热器。
在所述稳定混合烃换热器在换热后，进行稳定混合烃气液分离步骤，分离出的气体与所述一级冷凝换热后的尾气汇合，再回收至发电机组；分离出的稳定混合烃可直接采用液化石油气储罐储存和运输。
根据本发明所述的改进方案，本发明主要的有益效果有：
1.本发明的能量利用合理，不需要额外的电热器加热，而且通过利用低温液态混合烃的冷量，减少了制冷压缩机的制冷功率。
2.原压缩机出口风冷却器的热负荷降低，风冷却器所需面积减小，减少了风冷却器的金属消耗。
附图说明
附图1为现有技术的油田伴生气混合烃回收工艺；
附图2为本发明优选实施例的油田伴生气稳定混合烃回收工艺；
附图3为本发明另一实施例的油田伴生气稳定混合烃回收工艺；
附图4为图3所示的另一实施例的设备效果图；
附图标号说明：风冷却分离器1，分子筛脱水设备2，二级气液分离器3，稳定混合烃气液分离器4，稳定混合烃换热器5，一级气液分离器6，一级冷凝器7，电控箱8，二级预换热器9，二级冷凝器10，压缩机11。
具体实施方式
参见图2-图4所示，本发明技术方案中的伴生气主要依次经过以下工序：压缩机压缩、冷却及分离、分子筛脱水、一级冷凝、一级气液分离、二级冷凝和二级气液分离工序。主要改进点在于：在所述一级气液分离与二级冷凝之间增加二级预换热器9，所述二级预换热器9利用从所述二级冷凝中分离出的二级冷凝液态混合烃，对从所述一级气液分离中分离出的一级冷凝气体进行预冷。
本发明在所述的压缩、冷却及分离工序之间还可设置稳定混合烃换热器5，经过所述二级预换热器9换热后的混合烃，在所述稳定混合烃换热器5中与所述压缩机11产生的部分热气换热。
本发明中的伴生气进行所述的一级气液分离后，可以分为两种技术方案，一种技术方案是：分离的一级冷凝气体进入所述二级预换热器9中换热，分离的一级冷凝液态混合烃与所述二级冷凝液态混合烃混合后，进入所述二级预换热器9中，对所述一级冷凝气体进行预冷；另一种技术方案是：所述一级气液分离后，分离的一级冷凝气体进入所述二级预换热器9中换热，换热后的混合烃可以与所述一级气液分离的一级冷凝液态混合烃混合，再进入所述稳定混合烃换热器5。
针对上述两种技术方案，本发明结合附图对所述的两种具体的回收工艺做进一步的说明。
参见图2所示的优选实施例，所述回收工艺具体包括以下步骤：
步骤1：将伴生气进行预分离，过滤及分离掉部分游离水和杂质；步骤2：采用压缩机11压缩所述伴生气，使其压力为P2，温度为T2。在本优选实施例中，压缩机11采用天然气压缩机，压力从0.1MPa～0.3MPa压缩至1.5MPa～3.0MPa，温度升至80℃～140℃。
步骤3：压缩后的伴生气一部分进入稳定混合烃换热器5换热后，再进行风冷和分离，另一部分伴生气直接进行风冷和分离。一部分压缩高温气进入稳定混合烃换热器5与低温的不稳定混合烃换热，温度降低；然后再与从压缩机11出口通过KV1阀直接出来的高温气汇合，再进入风冷却分离器1，使原料气温度降低至60℃内。
步骤4：风冷和分离后的伴生气在分子筛脱水设备2中脱水，再进入一级冷凝器7中冷凝，即原料气的温度降低后进入气液分离器，分离掉液态水和少部分凝结的混合烃，经分离后的气体进入分子筛脱水设备2脱水。
步骤5：经冷凝后的伴生气进入一级气液分离器6中进行气液分离，分离出一级冷凝气体和一级冷凝液态混合烃，所述一级冷凝气体进入二级预换热器9换热。脱水后，原料气进入所述一级冷凝器7，与从二级冷凝器10中分离出的二级冷凝液态混合烃节流后形成的低温尾气换热。换热后，温度降至10℃～20℃，部分混合烃被冷凝，然后进入一级气液分离器6分离，一级气液分离器6底部为一级冷凝下来的混合烃，上部为气体进入二级预换热器9，与从一级气液分离器6、二级气液分离器3底部出来的低温液体换热降温，温度降至0℃～-20℃。
步骤6：所述换热后的气体进入二级冷凝器10冷凝后，通过二级气液分离器3进行气液分离。所述换热后的气体在二级冷凝器10继续降温冷凝，此时气液混合物温度被降至-30℃～-45℃，然后进入二级气液分离器3，底部为二级冷凝的液态混合烃，上部为低温尾气。
步骤7：分离出的二级冷凝液态混合烃在所述二级预换热器9中换热。从一级气液分离器6底部排出的混合烃与从二级气液分离器3底部排出的混合烃汇合，汇合后的混合烃温度升高至-10℃～-25℃。
步骤8：换热后的混合烃与所述步骤5分离出的中的一级冷凝液态混合烃混合后，温度升高至-5℃～10℃；再进入所述稳定混合烃换热器5中，再与所述步骤2中压缩机11排出的热气换热，混合烃温度升高至30℃～45℃，然后进入稳定混合烃气液分离器4。
步骤9：分离出的干气经节流后，与所述一级冷凝器7的尾气汇合，回收至发电机组发电；分离出的稳定混合烃采用液化石油气储罐储存。稳定混合烃气液分离器4分离的上部气体经调压阀PV1节流，使稳定混合烃压力维持在1.1MPa～1.4Mpa，底部排出的即为压力1.1MPa～1.4MPa、温度30℃～40℃的可以用LPG储罐安全储存和运输的稳定混合烃。
本发明还可通过图3所示的另一实施例的替代工艺实现，如图所示，所述回收工艺的前6个步骤相同，步骤7和步骤8与前述的优选实施例不同，具体为：
步骤7：分离出的二级冷凝液态混合烃与所述步骤5分离出的中的一级冷凝液态混合烃混合后，在所述二级预换热器9中换热；
步骤8：换热后的混合烃进入所述稳定混合烃换热器5中，再与所述步骤2中压缩机排出的热气换热后，进入所述稳定混合烃气液分离器4分离；
即二级气液分离器3底部排出的二级冷凝液态混合烃先经过二级预冷换热器换热后，再与一级气液分离器6底部排出的一级冷凝液态混合烃汇合，再一同进入稳定混合烃换热器5，这样所述二级预冷换热器9排出的气液混合物的温度低2℃～5℃。
本发明的回收设备中还设置有一电控箱8，其内部设置有一些控制部件、监控部件等。所述两个回收工艺最终获得的稳定混合烃的压力P1和温度T1均满足：1.1MPa≤P1≤1.4MPa，30℃≤T1≤40℃，可用LPG储罐安全储存和运输。
通过ASPEN等软件的模拟和现场实际装置的运行发现，传统的混合烃产出后的低温混合烃，在被升温后只有饱和蒸汽压高的轻组分和极少量的C3+的组分被蒸发，故传统的低温混合烃产出后，把它的冷量有效利用，不单减少了冷量的浪费，而且使混合烃达到了便于储存和运输的稳定条件。
本发明在传统混合烃回收装置上增加二级预换热器9，利用低温混合烃的冷量来降低二级冷凝器10的冷负荷；还可利用压缩机11排气口的热量，使溶于低温混合烃的甲烷乙烷等轻组分因加热而蒸发。同时，稳定混合烃气液分离器4的顶部还设置调压阀PV1，使回收的混合烃压力维持在储存所允许的条件范围内。
根据所述的改进方案的实施例，本发明还可达到如下五个有益效果：
1.通过升温降压排出掉部分饱和蒸汽压高的甲烷和乙烷的方法，使产出的混合烃的压力和温度与LPG(液化石油气)的压力和温度相当，以方便采用LPG的储存运输条件来储存和运输混合烃。
2.与轻烃工艺中采用塔式蒸馏的方式相比，本发明的能量利用更合理，不仅不需要额外的电热器加热，而且通过利用低温液态混合烃的冷量，减少了制冷压缩机11的制冷功率，在此两方面节省的电能约占图1所示的现有工艺第一部分工艺能耗的30％。
3.由于低温混合烃冷量的利用，使原压缩机11出口风冷却分离器1的热负荷降低，出口风冷却分离器1所需面积减小，减少了金属消耗。
4.现有工艺第一部分的脱乙烷塔再沸器等制造周期长，金属耗量大，需控制的压力和温度点多，给操作和维护带来很大不便；本发明的新工艺结合现场实际运行的经验，利用能量的合理交换，减少了冗杂流程，完全解决了混合烃在储存和运输上存在的难题。
5.本发明的工艺比现有工艺第一部分的设备制造周期更短，更便于工厂撬块化。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照优选实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (10)
1.一种油田伴生气稳定混合烃回收工艺，所述伴生气依次经过以下工序：压缩机压缩、冷却及分离、分子筛脱水、一级冷凝、一级气液分离、二级冷凝、二级气液分离，其特征在于：所述回收工艺在所述一级气液分离与二级冷凝之间增加二级预换热器，所述二级预换热器利用从所述二级冷凝中分离出的二级冷凝液态混合烃，对从所述一级气液分离中分离出的一级冷凝气体进行预冷。
2.如权利要求1所述的油田伴生气稳定混合烃回收工艺，其特征在于：在所述的压缩、冷却及分离工序之间设置有稳定混合烃换热器，经过所述二级预换热器换热后的混合烃，在所述稳定混合烃换热器中与所述压缩机产生的部分热气换热。
3.如权利要求2所述的油田伴生气稳定混合烃回收工艺，其特征在于：进行所述一级气液分离后，分离的一级冷凝气体进入所述二级预换热器中换热，分离的一级冷凝液态混合烃与所述二级冷凝液态混合烃混合后，进入所述二级预换热器中，对所述一级冷凝气体进行预冷。
4.如权利要求2所述的油田伴生气稳定混合烃回收工艺，其特征在于：所述一级气液分离后，分离的一级冷凝气体进入所述二级预换热器中换热，换热后的混合烃与所述一级气液分离的一级冷凝液态混合烃混合，再进入所述稳定混合烃换热器。
5.如权利要求1-4所述的任一油田伴生气稳定混合烃回收工艺，其特征在于：所述稳定混合烃换热器换热后，进行稳定混合烃气液分离步骤；分离出的气体与所述一级冷凝换热后的尾气汇合后，回收至发电机组。
6.如权利要求5所述的油田伴生气稳定混合烃回收工艺，其特征在于：所述稳定混合烃气液分离步骤分离出的稳定混合烃可直接采用液化石油气储罐储存和运输。
7.如权利要求5所述的油田伴生气稳定混合烃回收工艺，其特征在于：所述回收工艺具体包括以下步骤：
步骤1：将伴生气进行预分离，过滤及分离掉部分游离水和杂质；
步骤2：采用压缩机压缩所述伴生气，使其压力为P2，温度为T2；
步骤3：压缩后的伴生气一部分进入稳定混合烃换热器换热后，再进行风冷和分离，另一部分伴生气直接进行风冷和分离；
步骤4：风冷和分离后的伴生气在分子筛中脱水，再进入一级冷凝器中冷凝；
步骤5：经冷凝后的伴生气进入一级气液分离器中进行气液分离，分离出一级冷凝气体和一级冷凝液态混合烃，所述一级冷凝气体进入二级预换热器换热；
步骤6：所述换热后的气体进入二级冷凝器冷凝后，通过二级气液分离器进行气液分离；
步骤7：分离出的二级冷凝液态混合烃在所述二级预换热器中换热；
步骤8：换热后的混合烃与所述步骤5分离出的中的一级冷凝液态混合烃混合后，进入所述稳定混合烃换热器中，再与所述步骤2中压缩机排出的热气换热后，进入所述稳定混合烃气液分离器分离；
步骤9：分离出的干气经节流后，与所述一级冷凝器的尾气汇合，回收至发电机组发电；分离出的稳定混合烃采用液化石油气储罐储存。
8.如权利要求5所述的油田伴生气稳定混合烃回收工艺，其特征在于：所述回收工艺具体包括以下步骤：
步骤1：将伴生气进行预分离，过滤及分离掉部分游离水和杂质；
步骤2：采用压缩机压缩所述伴生气，使其压力为P2，温度为T2；
步骤3：压缩后的伴生气一部分进入稳定混合烃换热器换热后，再进行风冷和分离，另一部分伴生气直接进行风冷和分离；
步骤4：风冷和分离后的伴生气在分子筛中脱水，再进入一级冷凝器中冷凝；
步骤5：经冷凝后的伴生气进入一级气液分离器中进行气液分离，分离出一级冷凝气体和一级冷凝液态混合烃，所述一级冷凝气体进入二级预换热器换热；
步骤6：所述换热后的气体进入二级冷凝器冷凝后，通过二级气液分离器进行气液分离；
步骤7：分离出的二级冷凝液态混合烃与所述步骤5分离出的中的一级冷凝液态混合烃混合后，在所述二级预换热器中换热；
步骤8：换热后的混合烃进入所述稳定混合烃换热器中，再与所述步骤2中压缩机排出的热气换热后，进入所述稳定混合烃气液分离器分离；
步骤9：分离出的干气经节流后，与所述一级冷凝器的尾气汇合，回收至发电机组发电；分离出的稳定混合烃采用液化石油气储罐储存。
9.如权利要求7或8所述的油田伴生气稳定混合烃回收工艺，其特征在于：分离出的所述稳定混合烃的压力P1的范围为：1.1MPa≤P1≤1.4MPa，温度T1的范围为：30℃≤T1≤40℃。
10.如权利要求1-4所述的任一油田伴生气稳定混合烃回收工艺，其特征在于：所述压缩机压缩后的伴生气的压力P2的范围为：1.5MPa≤P1≤3.0MPa，温度T2的范围为：80℃≤T1≤140℃。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20120620 |