CN104132504A - 一种从井场天然气回收混烃的系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于天然气领域，具体涉及一种从井场天然气回收混烃的系统及方法，包括分离增压单元、蒸馏回收单元，可以广泛应用在国内偏远井场气、放空气、站点伴生气的回收具有良好的经济效益和社会效益；HYSYS软件进行模拟分析对已建或将建深冷装置具有实时调整参数、优化参数、提高产率、降低能耗等设计参考价值。

Description

一种从井场天然气回收混烃的系统及方法
技术领域
  本发明属于天然气领域，具体涉及一种从井场天然气回收混烃的系统及方法。
背景技术
井场伴生气中除含有甲烷外，含有一定量的乙烷、丙烷、丁烷、戊烷以及更重烃类。为符合商品天然气质量指标或管输气对烃露点的质量要求，或为获得宝贵的液体燃料和化工原料，需将天然气中的烃类按照一定要求分离与回收。
国内一些天然气井场，存在供电、供水设施跟不上，故不适合建造大型天然气处理装置，更适合建造一些小型化和橇装化的混烃回收装置。由于目前国内没有对该工艺进行研究，混烃回收系统也缺乏理论知识作为依托。
混烃回收工艺是将C3以上的天然气组分进行充分回收，回收到的天然气凝液或直接作为商品，或根据有关产品质量指标进一步分离为乙烷、液化石油气（LPG），也可以是丙烷、丁烷的混合物）及天然汽油（C5以上）等产品。
发明内容
本发明的目的是提供一种从井场天然气回收混烃的系统及方法，该混烃回收工艺方法是将天然气中的丙烷、丁烷等以上重烃回收。
  为此本发明提供了一种从井场天然气回收混烃的系统，包括分离增压单元、蒸馏回收单元，
1）分离增压单元：包括依次通过管道联接的气液分离器、换热器一、压缩机一、冷却器一、压缩机二、冷却器二、分子筛干燥器，所述分子筛干燥器气体出口联接在换热器一加热管进口，换热器一加热管出口依次联接换热器二节流阀、低温分离器，所述换热器二进口联接低温分离器顶部，所述换热器二出口联接出气管道；  
2）蒸馏回收单元：包括脱乙烷塔，所述脱乙烷塔底部联接平衡器，所述平衡器联接出气管道。
所述脱乙烷塔顶部联接在气液分离器下部，所述脱乙烷塔与气液分离器之间还设置有循环器。
 所述的换热器一、换热器二为板翅式换热器。
一种从井场天然气回收混烃的方法，包括以下步骤：
1）常温常压下原料气首先进入气液分离器上部，除去其中的水分和杂质；原料气在气液分离器内达到气液相平衡后，分离出的部分气相，温度达到17~18℃，压力达到1.4~1.6MPa，从气液分离器顶部依次进入换热器一，温度达到36~38℃，压力达到1.4~1.6MPa，进入压缩机一，温度达到85~86℃，压力达到2.4~2.5MPa，进入冷却器一，温度达到40~45℃，压力达到2.4~2.5MPa，进入压缩机二，温度达到105~110℃，压力达到4.7~4.9MPa，进入冷却器二，最终温度达到40～45℃，压力4.7～4.9MPa；进入分子筛干燥器脱掉原料气里面的游离水；
2）经过增压和脱水后的原料气，再返回换热器一给原料气提供热量，温度达到20～25℃，压力达到4.5～4.8MPa，再进入换热器二降温至-60～-65℃进入节流阀，节流阀在气体节流处形成局部收缩，使得流速增加、温度和压力降低，降温至-70～-74℃进入低温分离器进行低温闪蒸；
气液分离器操作温度17～18℃，压力1.4～1.6MPa；
3）闪蒸后的原料气温度-70～-75℃，压力3.5～3.8MPa从低温分离器下部进入脱乙烷塔；脱乙烷塔下部产品外输至下游；
脱乙烷塔塔内重沸器中乙烷的摩尔分数控制在5%～15%，脱乙烷塔塔内精馏操作压力1.5～1.7MPa，温度65～70℃。
所述低温分离器顶部出来的气体温度-70～-75℃，压力3.5～4.0MPa，进入换热器二换热后，温度降为15～20℃，压力3.5～4.0MPa外输至下游。
本发明的有益效果是：本发明提供的这一种从井场天然气回收混烃的系统及方法，包括分离增压单元、蒸馏回收单元，可以广泛应用在国内偏远井场气、放空气、站点伴生气的回收具有良好的经济效益和社会效益；HYSYS软件进行模拟分析对已建或将建深冷装置具有实时调整参数、优化参数、提高产率、降低能耗等设计参考价值。
下面结合实施例附图对本发明做进一步说明。
附图说明
图1是一种从井场天然气回收混烃的系统及方法的实施例示意图；
图中：1、原料气；2、气液分离器；3、换热器一；4、压缩机一；5、冷却器一；6、压缩机二；7、冷却器二；8、分子筛干燥器；9、平衡器；10、脱乙烷塔；11、低温分离器；12、节流阀；13、换热器二；14、循环器。
具体实施方式
实施例1：
如图1所示的一种从井场天然气回收混烃的系统，包括分离增压单元、蒸馏回收单元，其特征在于：
1）分离增压单元：包括依次通过管道联接的气液分离器2、换热器一3、压缩机一4、冷却器一5、压缩机二6、冷却器二7、分子筛干燥器8，所述分子筛干燥器8气体出口联接在换热器一3加热管进口，换热器一3加热管出口依次联接换热器二13、节流阀12、低温分离器11，所述换热器二13进口联接低温分离器11顶部，所述换热器二13出口联接出气管道； 
2）蒸馏回收单元：包括脱乙烷塔10，所述脱乙烷塔10上部与低温分离器11底部联接，所述脱乙烷塔10底部联接平衡器9，所述平衡器9联接出气管道。
    所述脱乙烷塔10顶部联接在气液分离器2下部，所述脱乙烷塔10与气液分离器2之间还设置有循环器14。
    所述的换热器一3、换热器二13为板翅式换热器。
    一种从井场天然气回收混烃的方法，包括以下步骤：
1）常温常压下原料气1首先进入气液分离器2上部，除去其中的水分和杂质；原料气1在气液分离器2内达到气液相平衡后，分离出的部分气相从气液分离器2顶部依次进入换热器一3、压缩机一4、冷却器一5、压缩机二6，冷却器二7，最终温度达到40～45℃，压力4.7～4.9MPa；进入分子筛干燥器8脱掉原料气（1）里面的游离水；
2）经过增压和脱水后的原料气1，再返回换热器一3给原料气1提供热量，温度达到20～25℃，压力达到4.5～4.8MPa，再进入换热器二13降温至-60～-65℃进入节流阀12，节流阀12在气体节流处形成局部收缩，使得流速增加、温度和压力降低，降温至-70～-74℃进入低温分离器11进行低温闪蒸；
气液分离器（2）操作温度17～18℃，压力1.4～1.6MPa；
3）闪蒸后的原料气1温度-70～-75℃，压力3.5～3.8MPa从低温分离器11下部进入脱乙烷塔10；脱乙烷塔10下部作为产品外输至下游；
脱乙烷塔10塔内重沸器中乙烷的摩尔分数控制在5%～15%，脱乙烷塔10塔内精馏操作压力1.5～1.7MPa，温度65～70℃。
 所述低温分离器11顶部出来的气体温度-70～-75℃，压力3.5～4.0MPa，进入换热器二13换热后，温度降为15～20℃，压力3.5～4.0MPa外输至下游。
本发明提供的这一种从井场天然气回收混烃的系统及方法，可以广泛应用在国内偏远井场气、放空气、站点伴生气的回收具有良好的经济效益和社会效益。
常温常压下从边远井口出来的原料气1首先进入气液分离器2，在气液分离器2内达到气液相平衡后，分离出部分气相（温度17.8℃，压力1.5MPa），进入板翅式换热器一3，换热后物流温度38℃，压力1.49MPa，进入压缩机一4进行压缩，压缩完物流温度85.3℃，压力2.42MPa，再进入冷却器一5进行冷却，冷却后物流温度40℃，压力2.4MPa，再进入压缩机二6进行压缩，二次压缩后物流温度109℃，压力4.8MPa，再进入冷却器二7进行冷却，二次冷却后物流温度40℃，压力4.8MPa，然后进入分子筛干燥器8脱掉天然气里面的游离水，返回板翅式换热器一3给原料气1温度提供热量，出来物流温度21.6℃，压力4.78MPa，再进入板翅式换热器二13降温至-65℃再进入节流阀12，节流阀12在气体节流处形成局部收缩，使得流速增加温度和压力降低，降温至-73.8℃。节流后的天然气进入低温分离器11进行低温闪蒸。
闪蒸是气相和液相进入容器空间，在一定的压力和温度下，气液两相迅速分离。闪蒸后的物流温度-73.8℃，压力3.8MPa，
进入脱乙烷塔10，脱乙烷塔内重沸器中乙烷的摩尔分数控制在5%～15%，脱乙烷塔内精馏压力控制在1.5MPa～1.52MPa，塔内温度控制在67.4℃，混烃得到大部分回收，经测定混烃的饱和蒸汽压在37.8℃下为0.78MPa，满足液化天然气规范的要求，经平衡器9外输至下游。（规范要求产品混烃饱和蒸汽压≦1.6MPa，常压水露点≦-60℃）。
脱乙烷塔10顶部出来的气相物流温度-58.1℃，压力1.5MPa经过循环器14返回到分离器2；气液分离器2分离出的水由下部排出。
低温分离器11顶部出来的气相物流温度（-70～-75℃，压力3.5～4.0MPa）进入换热器13复热后，物流温度（15～20℃，压力3.5～4.0MPa）外输至下游。
分子筛干燥器8脱出的水由下部排出。
表1是混烃回收产品组分表；表2是外输干气组分表。   
                  表1 混烃回收产品组分表
组分 CH4 C2H6 C3H8 iC4 nC4 iC5 nC5 CO2 N2
分数 0 0.1 0.2084 0.3356 0.0053 0.0072 0.2312 0 0
表2外输干气组分表
组分 CH4 C2H6 C3H8 iC4 nC4 iC5 nC5 CO2 N2
分数 0.9157 0.022 0.0017 0.0008 0.0001 0 0 0 0
从表中看出回收的混烃产品中，丙烷以上的组分为78.77%，外输干气中甲烷、乙烷的总组分为93.77%，丙烷以上组分回收率高。
通过对边远井场的天然气组分进行分析，提出了一种混烃回收的系统方法。采用国际上著名的HYSYS软件进行模拟分析研究，研究后表明：采用该系统所得到的混烃产品（饱和蒸汽压≦1.6MPa，混烃常压水露点≦-60℃）满足规范要求，研究提出的混烃回收系统装置能根据不同场站，适应不同气源。该混烃回收系统可以广泛应用在国内偏远井场气、放空气、站点伴生气的回收具有良好的经济效益和社会效益。

Claims (5)

1.一种从井场天然气回收混烃的系统，包括分离增压单元、蒸馏回收单元，其特征在于：
分离增压单元：包括依次通过管道联接的气液分离器（2）、换热器一（3）、压缩机一（4）、冷却器一（5）、压缩机二（6）、冷却器二（7）、分子筛干燥器（8），所述分子筛干燥器（8）气体出口联接在换热器一（3）加热管进口，换热器一（3）加热管出口依次联接换热器二（13）节流阀（12）、低温分离器（11），所述换热器二（13）进口联接低温分离器（11）顶部，所述换热器二（13）出口联接出气管道； 
蒸馏回收单元：包括脱乙烷塔（10），所述脱乙烷塔（10）上部与低温分离器（11）底部联接，所述脱乙烷塔（10）底部联接平衡器（9），所述平衡器（9）联接出气管道。
2.如权利要求1所述的一种从井场天然气回收混烃的系统，其特征在于：所述脱乙烷塔（10）顶部联接在气液分离器（2）下部，所述脱乙烷塔（10）与气液分离器（2）之间还设置有循环器（14）。
3.如权利要求1所述的一种从井场天然气回收混烃的系统，其特征在于：所述的换热器一（3）、换热器二（13）为板翅式换热器。
4.一种从井场天然气回收混烃的方法，包括以下步骤：
1）常温常压下原料气（1）首先进入气液分离器（2）上部，除去其中的水分和杂质；原料气（1）在气液分离器（2）内达到气液相平衡后，分离出的部分气相，温度达到17~18℃，压力达到1.4~1.6MPa，从气液分离器（2）顶部依次进入换热器一（3），温度达到36~38℃，压力达到1.4~1.6MPa，进入压缩机一（4），温度达到85~86℃，压力达到2.4~2.5MPa，进入冷却器一（5），温度达到40~45℃，压力达到2.4~2.5MPa，进入压缩机二（6），温度达到105~110℃，压力达到4.7~4.9MPa，进入冷却器二（7），最终温度达到40～45℃，压力4.7～4.9MPa；进入分子筛干燥器（8）脱掉原料气（1）里面的游离水；
2）经过增压和脱水后的原料气（1），再返回换热器一（3）给原料气（1）提供热量，温度达到20～25℃，压力达到4.5～4.8MPa，再进入换热器二（13）降温至-60～-65℃进入节流阀（12），节流阀（12）在气体节流处形成局部收缩，使得流速增加、温度和压力降低，降温至-70～-74℃进入低温分离器（11）进行低温闪蒸；
气液分离器（2）操作温度17～18℃，压力1.4～1.6MPa；
3）闪蒸后的原料气（1）温度-70～-75℃，压力3.5～3.8MPa从低温分离器（11）下部进入脱乙烷塔（10）；脱乙烷塔（10）下部产品外输至下游；
脱乙烷塔（10）塔内重沸器中乙烷的摩尔分数控制在5%～15%，脱乙烷塔（10）塔内精馏操作压力1.5～1.7MPa，温度65～70℃。
5.如权利要求4所述的一种从井场天然气回收混烃的方法，其特征在于：所述低温分离器（11）顶部出来的气体温度-70～-75℃，压力3.5～4.0MPa，进入换热器二（13）换热后，温度降为15～20℃，压力3.5～4.0MPa外输至下游。
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