CN104987904A - 脱水脱烃装置及脱水脱烃方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了脱水脱烃装置，主要由冷箱、节流阀、三相分离器构成，所述冷箱分别与原料气进入管、原料气输出管、干天然气输入管、干天然气输出管相连接，原料气输出管通过节流阀与三相分离器进口相连接，三相分离器出气口与干天然气输入管相连接，三相分离器出油口与混烃输出管相连接，三相分离器排水口与出水口相连接。本发明还公开了一种脱水脱烃方法，采用节流阀小压降引起的温度降的逐级积累，解决JT节流膨胀制冷需要消耗掉较大部分压力能的困扰，填补了在低压差情况下进行JT节流膨胀制冷的工艺空白；结构紧凑、成本低，操作方便、工艺简化，装置中的设备可紧凑地安装在同一个底板上，集成为橇块装置，在油田开采中，本装置可方便地整体移位。

Description

脱水脱烃装置及脱水脱烃方法

技术领域

 本发明专利是属于一种用于天然气的脱水脱烃装置及脱水脱烃方法，具体来说，是脱水脱烃装置，特别适用于压力不是很高或者压力降不允许太大的天然气脱水脱烃。

背景技术

石油开采中，某些天然气产量不高并且持续性短的试采井，又没有建集输管网，因此经过三相分离器处理之后的原油伴生气往往直接通过放空火炬放空。为了节约能源，很有必要对这些天然气进行回收。

作为原油伴生气的天然气通常含有饱和水蒸汽、凝析油、固体颗粒物等杂质。为确保天然气输送管路和设备的安全，需要在天然气管输前进行脱水和脱烃处理，使进入管网的天然气符合国家标准 GB17820《天然气》对水（烃）露点的要求。由于轻烃必须在较低温度下才能脱出，因此制冷系统是天然气脱烃装置中的一个很重要的环节。常规的天然气脱水脱烃制冷装置包括冷剂制冷、膨胀机制冷、热分离机等、节流阀节流膨胀组成制冷系统，这些装置中，节流阀节流膨胀制冷是利用天然气的节流降压从而引起温度的急剧降低来达到冷凝脱水脱烃效果的，节流阀节流膨胀制冷与其它工艺相比，流程相对比较简单，运行费用相对较低，但是节流阀节流膨胀制冷是利用天然气本身的压力能，通过节流降压从而引起温度降达到脱水脱烃的效果，节流阀节流膨胀制冷一般都会消耗掉80%以上的压力能，才会有比较好的效果。对于有些井站压力不是很高，或则由于后续流程需要高压充装从而不允许有较大的压力能损失的场合，节流阀节流膨胀制冷流程就显得很不合适。

发明内容

本发明专利是提供一种脱水脱烃装置及脱水脱烃方法，特别是适用于压力不是很高或者压力降不允许太大的天然气脱水脱烃。

本发明通过以下技术方案实现：

一种脱水脱烃装置，主要由冷箱、节流阀、三相分离器构成，所述冷箱分别与原料气进入管、原料气输出管、干天然气输入管、干天然气输出管相连接，所述原料气输出管通过节流阀与三相分离器进口相连接，所述三相分离器出气口与干天然气输入管相连接，所述三相分离器出油口与混烃输出管相连接，所述三相分离器排水口与出水口相连接。

进一步地，为更好地实现本发明，在所述干天然气输出管与冷箱之间设置有阀门F1，在所述原料气进入管与冷箱之间设置有阀门F2，在所述三相分离器排水口与出水口之间设置有阀门F6，在所述三相分离器出油口与混烃输出管之间设置有阀门F5，在所述原料气输出管与节流阀之间设置有阀门F4，在所述三相分离器出气口与干天然气输入管之间设置有阀门F3。

进一步地，为更好地实现本发明，所述冷箱、节流阀、三相分离器均集成安装在同一底座上。

进一步地，为更好地实现本发明，所述节流阀为JT节流阀。

本发明还公开了一种脱水脱烃方法，包括以下步骤：

S1：对原料天然气进行降温处理：将原料天然气输入到冷箱（6）进行降温处理，将冷箱（6）安装在底座（10）上，并将连接冷箱（6）的原料气进入管（2）固定在底座（10）上，在原料气进入管（2）上设置控制输气的阀门F2；

S2：对步骤S1输出的原料天然气进行进一步降温：将步骤S1输出的原料天然气输入到JT节流阀（7）进行进一步降温，将JT节流阀（7）安装在底座（10）上；

S3：对步骤S2输出的原料天然气进行水油分离：将步骤S3输出的原料天然气输入到三相分离器（8）中，将三相分离器（8）安装在底座（10）上，使原料天然气在三相分离器（8）中分离为水和混烃，并分别输出；

S4：将步骤S3输出的混烃输出：将步骤S3输出的混烃输入到冷箱（6），利用低温的混烃对输入到冷箱（6）的原料天然气进行换热，然后将混烃从冷箱（6）输出并集中收集处理。

进一步地，为更好地实现本发明，对步骤S3分离的水经过水出口（9）输出后贮存或外运。

进一步地，为更好地实现本发明，所述冷箱（6）与天然气管网相连接，所述步骤S4中从冷箱（6）输出的混烃经过阀门F5输出到天然气管网。

本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：

    （1）本发明采用了节流阀小压降引起的温度降的逐级积累，解决了JT节流膨胀制冷需要消耗掉较大部分压力能的困扰，填补了在低压差情况下进行JT节流膨胀制冷的工艺空白；

（2）本发明结构紧凑、成本低，操作方便、工艺简化，装置中的所有设备可紧凑地安装在同一个底板上，集成为橇块装置，在油田开采中，本装置可方便地整体移位。

附图说明

图1为本发明脱水脱烃装置示意图。

其中：1—混烃输出管 ；2—原料气进入管；3—原料气输出管；4—干天然气输入管；5—干天然气输出管；6—冷箱；7—节流阀；8—三相分离器；9—水出口；10—底座；F1、F2、F3、F4、F5、F6—阀门。

具体实施方式

如图 1，本装置由冷箱6、节流阀7 和三相分离器 8 通过管路连成系统并安装在同一底座10上，集成为可整体移动的橇装设备。

实施例1：

热气流①进入冷箱后，从②出冷箱的温度未变，即T②=T①，气流②经节流阀小压差节流降温度后，经过三相分离器8分离出液烃和水后的冷干气气流③进入冷箱，由冷干气气流③与热气流①之间有温差，两者之间一定会有热交换，因此热气流①会有温度的降低，冷干气气流③会有温度升高；热气流①经过第一次预冷后，温度会有一定量的降低，再经过第二次节流降温，然后分离，冷干气气流③温度会比上一次更低，热气流①与冷干气气流③的温差更大，两者之间的热交换量更大，热气流①温度降低得更低，如此逐级积累，当热气流①与冷干气气流③之间的热交换达到冷箱6的设计负荷的时候，本装置达到热平衡。

热平衡状态对应的温度和压力，是由冷箱6的换热面积决定的，从理论上来讲，只要换热面积足够大，通过节流阀7的小压差节流，可以把气体冷却到任意温度。

本装置开始运行时，原料天然气由原料气进入管2入本装置，经阀门F2入冷箱6，在冷箱6内换取冷量降温，然后出冷箱6，经阀门F4，通过节流阀7进一步降温，然后在三相分离器8中分离所含的混烃和水。混烃通过阀门F5从混烃输出管 1 输出本装置（可回收于贮罐或外运），水溶液经阀门F6从水出口9出装置；分离掉水和混烃后的干天然气则通过阀门F3进入冷箱6，在此作为冷源与原料天然气进行换热后，经阀门F1从干天然气输出管5输出本装置，即可进入集输管网。

实施例2：

本发明在实施例1的基础上还公开了一种脱水脱烃方法，包括以下步骤：

S1：对原料天然气进行降温处理：将原料天然气输入到冷箱6进行降温处理，将冷箱6安装在底座10上，并将连接冷箱6的原料气进入管2固定在底座10上，在原料气进入管2上设置控制输气的阀门F2；

本发明将冷箱6设置在底座10上，使整个能够方便运输，通过阀门F2控制原料天然气的输入量，在冷箱6中对原料天然气进行初步降温，方便后续处理；

S2：对步骤S1输出的原料天然气进行进一步降温：将步骤S1输出的原料天然气输入到JT节流阀7进行进一步降温，将JT节流阀7安装在底座10上；

本发明通过JT节流阀7对原料天然气进行进一步降温，使原料天然气温度进一步降低，以提高三相分离器8中油水分离的效率；本发明中，将JT节流阀7固定在底座10上，方便集中运输。

S3：对步骤S2输出的原料天然气进行水油分离：将步骤S3输出的原料天然气输入到三相分离器8中，将三相分离器8安装在底座10上，使原料天然气在三相分离器8中分离为水和混烃，并分别输出；

本发明通过三相分离器8将原料天然气中的水分分离出来，并将水和混烃分别输出；通过将三相分离器8安装在底座上，使整体结构方便集中运输，可以将三相分离器、JT节流阀、冷箱之间的连接管道均安装在底座上，使结构更加紧凑。将分离出来的水通过管道及出水口输出，可以集中收集，循环使用。

S4：将步骤S3输出的混烃输出：将步骤S3输出的混烃输入到冷箱6，利用低温的混烃对输入到冷箱6的原料天然气进行换热，然后将混烃从冷箱6输出并集中收集处理。

由于讲过冷箱和JT节流阀，分离出来的混烃温度较低，可以将其输入到冷箱用于对原料天然气的降温，使混烃与原料天然气之间实现换热。将经过冷箱的混烃输出到天然气管网，或将其集中收集。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种脱水脱烃装置，其特征在于：主要由冷箱（6）、节流阀（7）、三相分离器（8）构成，所述冷箱（6）分别与原料气进入管（2）、原料气输出管（3）、干天然气输入管（4）、干天然气输出管（5）相连接，所述原料气输出管（3）通过节流阀（7）与三相分离器（8）进口相连接，所述三相分离器（8）出气口与干天然气输入管（4）相连接，所述三相分离器（8）出油口与混烃输出管（1）相连接，所述三相分离器（8）的排水口与出水口（9）相连接。

2.根据权利要求1所述的脱水脱烃装置，其特征在于：在所述干天然气输出管（5）与冷箱（6）之间设置有阀门F1，在所述原料气进入管（2）与冷箱（6）之间设置有阀门F2，在所述三相分离器（8）排水口与出水口（9）之间设置有阀门F6，在所述三相分离器（8）出油口与混烃输出管（1）之间设置有阀门F5，在所述原料气输出管（3）与节流阀（7）之间设置有阀门F4，在所述三相分离器（8）出气口与干天然气输入管（4）之间设置有阀门F3。

3.根据权利要求2所述的脱水脱烃装置，其特征在于：所述冷箱（6）、节流阀（7）、三相分离器（8）均集成安装在同一底座（10）上。

4.根据权利要求1或2或3所述的脱水脱烃装置，其特征在于：所述节流阀（7）为JT节流阀。

5.一种脱水脱烃方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：对原料天然气进行降温处理：将原料天然气输入到冷箱（6）进行降温处理，将冷箱（6）安装在底座（10）上，并将连接冷箱（6）的原料气进入管（2）固定在底座（10）上，在原料气进入管（2）上设置控制输气的阀门F2；

S2：对步骤S1输出的原料天然气进行进一步降温：将步骤S1输出的原料天然气输入到JT节流阀（7）进行进一步降温，将JT节流阀（7）安装在底座（10）上；

S3：对步骤S2输出的原料天然气进行水油分离：将步骤S3输出的原料天然气输入到三相分离器（8）中，将三相分离器（8）安装在底座（10）上，使原料天然气在三相分离器（8）中分离为水和混烃，并分别输出；

S4：将步骤S3输出的混烃输出：将步骤S3输出的混烃输入到冷箱（6），利用低温的混烃对输入到冷箱（6）的原料天然气进行换热，然后将混烃从冷箱（6）输出并集中收集处理。

6.根据权利要求5所述的脱水脱烃方法，其特征在于：对步骤S3分离的水经过水出口（9）输出后贮存或外运。

7.根据权利要求5或6所述的脱水脱烃方法，其特征在于：所述冷箱（6）与天然气管网相连接，所述步骤S4中从冷箱（6）输出的混烃经过阀门F5输出到天然气管网。