CN105567363A - 一种天然气脱蜡脱水脱烃装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种天然气脱蜡脱水脱烃装置及方法，装置包括依次连接的原料气预冷器、原料气分离器、原料气后冷器、制冷设施、低温分离器和醇烃液注入泵。本发明的积极效果是：有效地利用低温醇烃液改变天然气组成，经预冷后分离脱除原料气中的石蜡组分，再经原料气后冷器和制冷设施降温分离后脱除原料气中的水和重烃。本发明可以避免降温过程中由于石蜡造成堵塞的情况，并且可以进一步降低分离温度，降低水合物抑制剂的注入量，有效地减少操作费用，提高天然气低温分离效率。

Description

一种天然气脱蜡脱水脱烃装置及方法

技术领域

本发明涉及一种利用回注低温醇烃液以改变原料天然气组成后低温分离脱除天然气中石蜡、水和重烃的装置及方法。

背景技术

随着全球天然气资源的大量开发，以及天然气作为清洁能源在工业与民用中的应用，天然气在能源领域担任着越来越重要的部分，天然气脱蜡工艺已成为天然气加工和处理的一个重要组成部分。

在不含硫天然气处理中，低温分离脱水脱烃工艺为一种常用的处理工艺，其工艺原理主要是利用天然气中各组分露点温度的不同，通过制冷装置降温后进行低温分离，从而得到满足烃水露点要求的产品气。而在低温分离处理工艺中，冻堵问题是该工艺的一个关键点和难点。其中水合物造成的堵塞可以采用加入水合物抑制剂来降低水合物形成温度，避免水合物的生成；但是石蜡造成的堵塞只能采用加热或升温的方式进行解决，而加热升温又与低温分离工艺相冲突，从而导致天然气处理装置减产直至停产，原料气脱蜡处理非常必要。

在天然气处理中没有明确有效的天然气脱蜡工艺，由于石蜡是高级烷烃的混合物，主要成分的分子式为C_nH_2n+2，其中n＝17～35。主要组分为直链烷烃，还有少量带个别支链的烷烃和带长侧链的单环环烷烃；直链烷烃中主要是正二十二烷(C₂₂H₄₆)和正二十八烷(C₂₈H₅₈)，没有严格的熔点和凝固点，并且如果天然气压力较高，对于天然气脱蜡就更为困难。

发明内容

为了克服现有技术的缺点，本发明提供了一种天然气脱蜡脱水脱烃装置及方法。

本发明所采用的技术方案是：一种天然气脱蜡脱水脱烃装置，包括原料气预冷器、原料气分离器、原料气后冷器、制冷设施、低温分离器和醇烃液注入泵，其中：原料气预冷器的管程入口接原料天然气进口管线，原料气预冷器的管程出口与原料气分离器的进口连接，原料气分离器的顶部出口与原料气后冷器的管程进口连接，原料气后冷器的管程出口与制冷设施的进口连接；制冷设施的出口与低温分离器的进口连接；低温分离器的顶部出口与原料气后冷器的壳程进口连接，原料气后冷器的壳程出口与原料气预冷器的壳程进口连接，原料气预冷器壳程出口的产品气与外输装置相连接，原料气预冷器的壳程进口与壳程出口之间设置旁通管道。低温分离器的底部出口与醇烃液注入泵连接，醇烃液注入泵出口管线与原料天然气进口管线相连接。

进一步地，在所述原料气预冷器管程入口的原料天然气进口管线上设置管道雾化器；更进一步地，在所述管道雾化器和醇烃液注入泵之间的管线上设置低温醇烃液流量调节阀。

进一步地，在所述低温分离器底部出口的低温醇烃液出口管线上设置低温分离器液位调节阀。

进一步地，在所述原料气分离器底部出口的含蜡醇烃液出口管线上设置原料气分离器液位调节阀。

进一步地，在原料气预冷器的旁通管道上设置旁通管道调节阀，在原料气预冷器和原料气分离器之间的管道上设置温度变送器，所述温度变送器通过数据线与旁通管道调节阀连接。

本发明还提供了一种天然气脱蜡脱水脱烃方法，包括如下步骤：

步骤一、原料天然气经过管道雾化器进入原料气预冷器，然后依次进入原料气分离器、原料气后冷器和制冷设施，经制冷设施降温后进入低温分离器进行低温分离，待低温分离器的液位达到正常工作液位为止；

步骤二、低温分离器分离出的天然气经顶部的气相出口进入原料气后冷器，再经上部出口进入原料气预冷器，然后经原料气预冷器上部出口至外输装置成为产品天然气；根据温度变送器检测到的原料气预冷器和原料气分离器之间的管道温度，旁通管道调节阀通过调节其开度来控制原料气预冷器和原料气分离器之间的管道温度；

步骤三、低温分离器分离出的低温醇烃液经底部的液相出口进入低温醇烃液注入泵，然后通过管道雾化器经原料气预冷器入口注入到原料气预冷器中；根据检测到的管道雾化器和醇烃液注入泵之间管线内的醇烃液流量，流量调节阀通过调节其开度来控制循环注入原料气预冷器中的低温醇烃液的注入量。

进一步地，经原料气预冷器入口注入到原料气预冷器中的低温醇烃液占低温分离器分离出的低温醇烃液的10％～20％。

进一步地，所述旁通管道调节阀将原料气预冷器和原料气分离器之间的管道温度调节至原料气水合物形成温度的3～5℃以上。

进一步地，所述低温醇烃液注入到原料气预冷器时的注入压力高于原料气压力1～2MPa。

与现有技术相比，本发明的积极效果是：为了解决天然气处理中由于石蜡而造成的堵塞问题，弥补国内天然气低温分离中脱蜡工艺的空白，保障天然气处理厂的安全生产，本发明提供了一种回注低温醇烃液以改变天然气组成进行低温脱蜡脱水脱烃装置及方法，采用原料气预冷器、原料气分离器、原料气后冷器、制冷设施、低温分离器和低温醇烃液注入泵组成的低温分离脱蜡脱水脱烃系统。有效地利用低温醇烃液改变天然气组成，经预冷后分离脱除原料气中的石蜡，再经原料气后冷器和制冷设施降温分离后脱除原料气中的水和重烃。本发明可以进一步降低分离温度，降低水合物抑制剂的注入量，有效地减少操作费用，提高天然气低温分离效率。具体表现如下：

(1)本发明通过回注醇烃液改变了进料天然气的组成，能够有效地分离出天然气中的石蜡组分，避免后续的节流制冷低温分离中由于结蜡出现冻堵的问题。

(2)本发明降低了天然气的预冷温度，能够有效地减少乙二醇循环量，从而减少整个系统的操作费用。

(3)部分高压低温醇烃液在节流前通过泵回注到原料气中，很大程度上的利用了低温醇烃液的压力能，有效地降低了运行费用。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1为本发明的工艺流程图。

具体实施方式

一种天然气脱蜡脱水脱烃装置，如图1所示，包括：原料气预冷器1、原料气分离器2、原料气后冷器3、制冷设施4、低温分离器5、醇烃液注入泵6、旁通管道调节阀7、管道雾化器8、低温醇烃液流量调节阀9和低温分离器液位调节阀10等，其中：

原料气预冷器1的管程出口与原料气分离器2的进口连接，原料气分离器2的顶部出口与原料气后冷器3的管程进口连接，原料气后冷器3的管程出口与制冷设施4的进口连接；制冷设施4的出口与低温分离器5的进口连接；低温分离器5的顶部出口与原料气后冷器3的壳程进口连接，原料气后冷器3的壳程出口与原料气预冷器1的壳程进口连接，原料气预冷器1的壳程进口与壳程出口之间设置旁通管道。，低温分离器5的底部出口与醇烃液注入泵6连接，醇烃液注入泵6的出口管线与原料天然气进口管线连接。在原料气预冷器1管程入口的原料天然气进口管线上设置管道雾化器8，在管道雾化器8和醇烃液注入泵6之间的管线上设置低温醇烃液流量调节阀9，在低温分离器5底部出口的低温醇烃液管线上设置低温分离器液位调节阀10；在原料气预冷器1的旁通管道上设置旁通管道调节阀7，用于对原料气预冷器1和原料气分离器2之间的管道温度进行检测，并据此调节原料气预冷器1管程出口管线的温度。

本发明还提供了一种天然气脱蜡脱水脱烃的方法，包括如下步骤：

步骤一、原料天然气经过管道雾化器8进入原料气预冷器1，然后依次进入原料气分离器2、原料气后冷器3和制冷设施4，经制冷设施4降温至设定制冷温度后进入低温分离器5进行低温分离，待低温分离器5的液位达到正常工作液位为止；

步骤二、低温分离器5分离出的天然气经顶部的气相出口进入原料气后冷器3，再经上部出口进入原料气预冷器1，然后经上部出口至外输装置成为产品天然气；

其中：原料气预冷器1的旁通管道上设置有旁通管道调节阀7，根据温度变送器检测到的原料气预冷器1和原料气分离器2之间的管道温度，并将温度传送至调节阀7，通过调整调节阀7的开度来控制原料气预冷器1和原料气分离器2之间的管道温度(调节至原料气水合物形成温度以上3～5℃)；

步骤三、低温分离器5分离出的低温醇烃液经底部的液相出口进入低温醇烃液注入泵6，然后通过管道雾化器8经原料气预冷器1入口注入到原料气预冷器1中，注入压力高于原料气压力1～2MPa，完成一个循环；

其中：在管道雾化器8和醇烃液注入泵6之间的管线上设置有流量调节阀9，通过检测到的醇烃液流量来控制调节阀9的开度，从而控制循环注入原料气预冷器1中的低温醇烃液的注入量；低温分离器5的液位由设置在低温分离器5出口的低温醇烃液管线上的低温分离器液位调节阀10进行控制，将检测到的分离器的液位传送至液位调节阀10，通过调整调节阀10的开度来控制低温分离器的液位；原料气分离器2的液位由设置在原料气分离器2出口的含蜡醇烃液管线上的原料气分离器液位调节阀进行控制，将检测到的原料气分离器2的液位传送至液位调节阀，通过调整调节阀的开度来控制原料气分离器2的液位。

本发明的工作原理是：将低温分离器5底部的小部分低温醇烃液(约10％～20％)回注到原料气预冷器1入口的原料天然气中，改变原料天然气组成，使天然气中的石蜡组成在原料气分离器中分离出来，然后再经过换热和制冷设施降温后，进入低温分离器，进一步分离出水、重烃以获得满足要求的产品天然气，整个过程自成体系。在这个系统中，由于低温醇烃液中含有C₅～C₁₀的油品组分，而这些油品组分与石蜡组分成分相近，根据物质“相似相溶”的原理，将其注入到原料气中，有利于石蜡在原料气分离器中的分离；此外，低温醇烃液中含有醇液，醇液注入到原料气中还起到了水合物抑制剂的作用，可以降低原料气的水合物形成温度，从而可以适当降低原料气初级分离的温度，可以使得更多的蜡质组分从原料气分离器中分出，同时分离温度降低也可以使原料气中大量的饱和水析出继而被分离出去，从而有利于降低原料气后冷器中醇液的注入量，降低了醇液再生装置的负荷，起到节能降耗的作用；并且充分利用了高压醇烃液的压力能，减少了低温醇烃液注入泵的负荷，也起到了节能降耗的作用，充分利用了能量。

Claims (10)

1.一种天然气脱蜡脱水脱烃装置，其特征在于：包括原料气预冷器、原料气分离器、原料气后冷器、制冷设施、低温分离器和醇烃液注入泵，其中：原料气预冷器的管程入口接原料天然气进口管线，原料气预冷器的管程出口与原料气分离器的进口连接，原料气分离器的顶部出口与原料气后冷器的管程进口连接，原料气后冷器的管程出口与制冷设施的进口连接；制冷设施的出口与低温分离器的进口连接；低温分离器的顶部出口与原料气后冷器的壳程进口连接，原料气后冷器的壳程出口与原料气预冷器的壳程进口连接，原料气预冷器壳程出口的产品气与外输装置相连接，原料气预冷器的壳程进口与壳程出口之间设置旁通管道；低温分离器的底部出口与醇烃液注入泵进口连接，醇烃液注入泵出口管线与原料天然气进口管线相连接。

2.根据权利要求1所述的一种天然气脱蜡脱水脱烃装置，其特征在于：在所述原料气预冷器管程入口的原料天然气进口管线上设置管道雾化器。

3.根据权利要求2所述的一种天然气脱蜡脱水脱烃装置，其特征在于：在所述管道雾化器和醇烃液注入泵之间的管线上设置低温醇烃液流量调节阀。

4.根据权利要求1所述的一种天然气脱蜡脱水脱烃装置，其特征在于：在所述低温分离器底部出口的低温醇烃液出口管线上设置低温分离器液位调节阀。

5.根据权利要求1所述的一种天然气脱蜡脱水脱烃装置，其特征在于：在所述原料气分离器底部出口的含蜡醇烃液管线上设置原料气分离器液位调节阀。

6.根据权利要求1所述的一种天然气脱蜡脱水脱烃装置，其特征在于：在原料气预冷器的旁通管道上设置旁通管道调节阀，在原料气预冷器和原料气分离器之间的管道上设置温度变送器，所述温度变送器通过数据线与旁通管道调节阀连接。

7.一种天然气脱蜡脱水脱烃方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一、原料天然气经过管道雾化器进入原料气预冷器，然后依次进入原料气分离器、原料气后冷器和制冷设施，经制冷设施降温后进入低温分离器进行低温分离，待低温分离器的液位达到正常工作液位为止；

步骤二、低温分离器分离后的天然气经顶部的气相出口进入原料气后冷器，再经上部出口进入原料气预冷器，然后经原料气预冷器上部出口至外输装置成为产品天然气；根据温度变送器检测到的原料气预冷器和原料气分离器之间的管道温度，旁通管道调节阀通过调节其开度来控制原料气预冷器和原料气分离器之间的管道温度；

步骤三、低温分离器分离出的低温醇烃液经底部的液相部分进入低温醇烃液注入泵，然后通过管道雾化器经原料气预冷器管程入口注入到原料气预冷器中；根据检测到的管道雾化器和醇烃液注入泵之间管线内的醇烃液流量，流量调节阀通过调节其开度来控制循环注入原料气预冷器中的低温醇烃液的注入量。

8.根据权利要求7所述的一种天然气脱蜡脱水脱烃方法，其特征在于：经原料气预冷器入口注入到原料气预冷器中的低温醇烃液占低温分离器分离出的低温醇烃液的10％～20％。

9.根据权利要求7所述的一种天然气脱蜡脱水脱烃方法，其特征在于：所述旁通管道调节阀将原料气预冷器和原料气分离器之间的管道温度调节至原料气水合物形成温度的3～5℃以上。

10.根据权利要求7所述的一种天然气脱蜡脱水脱烃方法，其特征在于：所述低温醇烃液注入到原料气预冷器时的注入压力高于原料气压力1～2MPa。