CN108778439B - 油气回收系统和方法 - Google Patents
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Abstract
公开了一种改进的油气回收系统。该油气回收系统包括油气回收塔和油气回收单元。油气回收塔包括内部换热器，该内部换热器适于加热由油气回收塔处理的原油。油气回收单元包括压缩机，该压缩机适于压缩并由此加热由油气回收塔从原油中分离的油气和气体。在油气回收单元内通过压缩而加热的气体随后经过换热器的夹套或壳体。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求2016年1月22日提交的临时专利申请号62/281,961的权益。
发明内容
本公开提供了一种油气回收系统，其包括被配置为接收原油的油气回收塔。油气回收塔包括原油入口、原油出口、气体出口、油气入口和油气出口。该系统还包括油气回收单元，其与油气回收塔的气体出口和油气回收塔的油气入口流体连通。位于油气回收塔内的是换热器(热交换器)，其与油气回收塔的油气入口和油气出口流体连通。
本公开还描述了用于使用油气回收系统的方法。该方法包括使原油在油气回收塔内经过并从原油中分离气态烃和可蒸发的烃的步骤。将气态烃和可蒸发的烃送到油气回收单元并压缩。随后，压缩的、热的气态烃和可蒸发的烃经过位于油气回收塔内的换热器，其中热能被从气态烃和可蒸发的烃传递至经过油气回收塔的原油，从而增强对来自油气回收塔内的原油的气态烃的提取。
附图说明
图1描绘了油气回收系统的第一视图，其包括油气回收塔和油气回收单元。
图2描绘了图1的油气回收系统的第二视图，其采取与图1的视图相差90度。
具体实施方式
参考附图，本文公开了用于从原油中收集气体的系统和方法。附图描绘了一种改进的油气回收系统，其能够提高来自原油的气态烃的产量。在将原油输送到油罐组之前减少原油的气态组分将减少从油罐组排出和外倾的气体的量。
如附图中所描绘，油气回收系统10包括油气回收塔20、油气回收单元40和位于油气回收塔20内的换热器44。油气回收塔20包括与未示出的管道流体连通的原油入口22。油气回收塔20还包括与未示出的第二管道流体连通的原油出口24。导管46在由油气回收塔20承载的气体出口26与油气回收单元40之间提供了流体连通。油气回收单元40包括能够从油气回收塔20清除或抽出气体的压缩机42。油气回收塔20还承载油气入口28和油气出口32。导管48在油气回收单元40与油气入口28之间提供了流体连通。油气入口28与换热器44流体连通。换热器44接收来自油气回收单元40的压缩的、热的气态油气。换热器44提供将热量从一流动的流体传递到另一流动的流体的能力。在这种情况下，换热器44将来自压缩的气态油气的热量传递到原油。换热器44还与油气入口28和油气出口32流体连通。油气出口32继而将压缩的气态油气运送到管道52。因此，系统10占据的占用空间不大于当前的油气回收系统。然而，如下面在操作系统10的方法中所讨论的，所公开的油气回收系统在将原油运送到油库或炼油厂之前增强了来自原油的气态和可蒸发的组分的回收。
换热器44可以是能够将热量从一流动的流体传递到另一流动的流体的若干种设计中的任何一种。适合用于油气回收系统10的一种方便的换热器是管壳式(壳管式)换热器，也称为套管式换热器。管壳式换热器通常用于炼油厂。如本领域技术人员所知，管壳式换热器包括夹套或壳体，使得一流体将经过管，而另一流体通过换热器的壳体穿越管。在这种情况下，管将输送经过油气回收塔20的原油，而热的气态和可蒸发的组分流过夹套并穿越管。因此，在管壳式换热器40内，热量将从热的气态和可蒸发的组分传递到原油。适用于本文的管壳式换热器将具有外径范围为从约0.5英寸至约1英寸，以及壁厚为约.04”至约0.120英寸的管。管壳式换热器40中的管的数量将仅受油气回收单元20的尺寸限制。优选地，对于每天处理的每桶油，换热器40将能够以约2btu/分钟至约10btu/分钟传递热能。
操作油气回收系统的方法开始于来自井或其他源的原油通过管道14经由原油入口22进入油气回收塔20的通道。油气回收塔20通常在约40°F和250°F之间的温度以及约-5psig至约25psig的压力下操作。通过油气回收塔20的原油流速可在约每天10桶至约每天5000桶的范围内。在这些条件下，天然气和其他可蒸发的组分将在油气回收塔20顶部处与油隔离。如附图中所示，原油在原油入口22处进入油气回收塔20。在经过入口管嘴23之后，原油向下经过油气回收塔20并通过换热器44的管。随后，原油流过未示出的内部通道到达管嘴25，并且送到原油出口24。
由油气回收塔20隔离的气体和可蒸发的组分通过气体出口26离开油气回收塔20，并经过导管46到达油气回收单元40。经过导管46的气体和油气可以在约负5psig(即真空)的压力，到约25psig的正压下以及在约70°F和150°F之间的温度。
在进入油气回收单元40时，回收的气体和油气被压缩。结果，离开油气回收单元40的气体和油气的温度将在约180°F和约275°F之间。压缩的气体和油气经过导管48到达油气回收塔20的油气入口28。在经过油气入口28之后，压缩的气体和油气经过换热器40的壳体。换热器40将来自压缩的气体和油气的热量传递到经过油气回收塔20内的换热器40的管的原油。压缩的气相和/或油气相以约每天10000标准立方英尺和约每天2百万标准立方英尺之间的速率经过换热器40的壳体。
因此，油气回收系统10捕获并利用通常损失到大气中的热量。油气回收系统10使用换热器40将捕获的热能传递到经过换热器40的管的原油，从而诱导油气回收塔20内从液体到气体和油气的相变。如上所述，对于每天处理的每桶油，换热器44以约2btu/分钟至约10btu/分钟的范围将热能从压缩的气体和可蒸发的组分传递到经过油气回收塔20内的换热器40的原油。因此，例如在一个实施方式中，当原油以约每天750桶的速率流动时，换热器44将能够传递约2230btu/分钟。
如上所述，换热器44与油气出口32流体连通。因此，在换热步骤之后，压缩的气体和可蒸发的组分从换热器40流到油气出口32，并随后进入销售传输管道52。相应地，油气回收单元40的压缩机42通常将操作以在油气出口32处提供足以允许气体和油气流入销售传输管道52的操作压力。
对于本领域技术人员来说，本发明的其他实施方式是显而易见的。照此，前面的描述仅仅实现和描述了本发明的一般用途和方法。相应地，以下权利要求限定了本发明的真实范围。
Claims (17)
1.一种油气回收系统，包括：
油气回收塔，被配置为接收原油，所述油气回收塔具有原油入口、原油出口、气体出口、油气入口和油气出口，
压缩机，与所述油气回收塔的气体出口和油气入口流体连通；
管壳式换热器，位于所述油气回收塔内，所述管壳式换热器具有外部壳体和穿过所述壳体的多个管，所述换热器的壳体被配置为，将热量从经过所述壳体的压缩的气相和/或油气相传递给经过所述多个管的原油，所述换热器的壳体与所述油气入口和所述油气出口流体连通，
用于所述原油入口的入口管嘴位于所述管壳式换热器的上方；
用于所述原油出口的出口管嘴位于所述管壳式换热器的上方；
所述气体出口位于所述管壳式换热器的下方；
所述油气入口位于所述管壳式换热器的上方；
所述油气出口位于所述管壳式换热器的下方；
导管，被配置为在从0psig至350psig的范围的压力下并且在从70°F至275°F的范围的温度下操作，所述导管在所述油气入口与所述压缩机之间提供流体连通，其中所述换热器经由所述油气入口从所述压缩机接收压缩的气相和/或油气相，并且所述换热器经由所述油气出口与管道流体连通。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述换热器被配置为对于每天每桶油，以2btu/分钟至10btu/分钟传递热能。
3.一种油气回收系统，包括：
油气回收塔，被配置为从生产井接收原油，所述油气回收塔具有原油入口、原油出口、气体出口、油气入口和油气出口，
压缩机，与所述油气回收塔的气体出口和油气入口流体连通；
管壳式换热器，位于所述油气回收塔内，所述管壳式换热器具有外部壳体和穿过所述壳体的多个管，所述换热器的壳体被配置为，将热量从经过所述壳体的压缩的气相和/或油气相传递给经过所述多个管的原油，所述换热器的壳体与所述油气入口和所述油气出口流体连通，
用于所述原油入口的入口管嘴位于所述管壳式换热器的上方；
用于所述原油出口的出口管嘴位于所述管壳式换热器的上方；
所述气体出口位于所述管壳式换热器的下方；
所述油气入口位于所述管壳式换热器的上方；
所述油气出口位于所述管壳式换热器的下方；
导管，被配置为在从0psig至350psig的范围的压力下并且在从70°F至275°F的范围的温度下操作，所述导管在所述油气入口与所述压缩机之间提供流体连通，其中所述换热器经由所述油气入口从所述压缩机接收压缩的气相和/或油气相，并且所述换热器经由所述油气出口与管道流体连通。
4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述流体是先前从经过所述系统的原油获得的油气或气体。
5.根据权利要求3所述的系统，其中，所述换热器被配置为对于每天每桶油以2btu/分钟至10btu/分钟传递热能。
6.一种油气回收方法，包括：
使含有挥发性化合物的原油经过入口管嘴向下经过油气回收塔；
在所述油气回收塔内，诱导所述挥发性化合物的一部分从液相到气相和/或油气相的相变；
将所述气相和/或油气相与原油分离；
将分离的所述气相和/或油气相送到油气回收单元，其中所述油气回收单元是压缩机；
在将所述气相和/或油气相经过位于所述油气回收塔内且低于所述入口管嘴的管壳式换热器之前压缩所述气相和/或油气相，对于经过所述换热器的每天每桶油，所述管壳式换热器具有外部壳体和穿过所述壳体的多个管，具有2btu/分钟至10btu/分钟的热交换速率；
将压缩的所述气相和/或油气相向下经过所述换热器的壳体，从而将热量从压缩的所述气相和/或油气相传递到所述油气回收塔内向下经过所述管壳式换热器的管的原油，从而增强所述原油内挥发性化合物从液态到气态和/或油气态的相变；
将压缩的所述气相和/或油气相经过油气出口进入管道；以及
所述原油随后从所述管壳式换热器的管经过所述油气回收塔的内部通道到达入口管嘴，所述入口管嘴位于所述管壳式换热器的上方。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，压缩所述气相和/或油气相的步骤将所述气相和/或油气相的温度升高到180°F和275°F之间的温度。
8.根据权利要求6所述的方法，其中，当压缩的所述气相和/或油气相经过所述换热器时，压缩步骤将所述气相和/或油气相置于0psig至350psig的压力下。
9.根据权利要求6所述的方法，其中，压缩的所述气相和/或油气相以每天10000标准立方英尺至多达每天2百万标准立方英尺之间的速率经过所述换热器。
10.根据权利要求6所述的方法，其中，所述油气回收塔在-5psig和25psig之间的压力下以及在40°F和250°F之间的温度下操作。
11.根据权利要求6所述的方法，其中，原油以10bbl/天至5000bbl/天的速率流过所述油气回收塔。
12.根据权利要求6所述的方法，其中，压缩的所述气相和/或油气相离开所述换热器和所述油气回收塔并进入管道。
13.一种油气回收系统，包括：
油气回收塔，被配置为接收原油，所述油气回收塔具有原油入口、原油出口、气体出口、油气入口和油气出口，
压缩机，与所述油气回收塔的所述气体出口和所述油气入口流体连通；
管壳式换热器，被配置为对于经过所述换热器的每天每桶油，以从2btu/分钟至10btu/分钟传递热能，所述换热器位于所述油气回收塔内，所述换热器具有外部壳体和穿过所述壳体的多个管，所述换热器的壳体被配置为，将热量从经过所述壳体的压缩的气相和/或油气相传递给经过所述多个管的原油，所述换热器的壳体与所述油气入口和所述油气出口流体连通，
用于所述原油入口的入口管嘴位于所述管壳式换热器的上方；
用于所述原油出口的出口管嘴位于所述管壳式换热器的上方；
所述气体出口位于所述管壳式换热器的下方；
所述油气入口位于所述管壳式换热器的上方；
所述油气出口位于所述管壳式换热器的下方；
导管，在所述油气入口与所述压缩机之间提供流体连通，其中所述换热器经由所述油气入口从所述压缩机接收压缩的气相和/或油气相，并且所述换热器经由所述油气出口与管道流体连通。
14.一种油气回收系统，包括：
油气回收塔，被配置为从生产井接收原油，所述油气回收塔具有原油入口、原油出口、气体出口、油气入口和油气出口，
压缩机，与所述油气回收塔的气体出口和油气入口流体连通；
管壳式换热器，被配置为对于经过所述换热器的每天每桶油，以从2btu/分钟至10btu/分钟传递热能，所述换热器位于所述油气回收塔内，所述管壳式换热器具有外部壳体和穿过所述壳体的多个管，所述换热器的壳体被配置为，将热量从经过所述换热器的压缩的气相和/或油气相传递给经过所述多个管的原油，所述换热器的壳体与所述油气入口和所述油气出口流体连通，
用于所述原油入口的入口管嘴位于所述管壳式换热器的上方；
用于所述原油出口的出口管嘴位于所述管壳式换热器的上方；
所述气体出口位于所述管壳式换热器的下方；
所述油气入口位于所述管壳式换热器的上方；
所述油气出口位于所述管壳式换热器的下方；
导管，在所述油气入口与所述压缩机之间提供流体连通，其中所述换热器经由所述油气入口从所述压缩机接收压缩的气相和/或油气相，并且所述换热器经由所述油气出口与管道流体连通。
15.一种油气回收方法，包括：
使含有挥发性化合物的原油经过入口管嘴向下经过油气回收塔；
在所述油气回收塔内，诱导所述挥发性化合物的一部分从液相到气相和/或油气相的相变；
将所述气相和/或油气相与原油分离；
将分离的气相和/或油气相送到油气回收单元，其中所述油气回收单元是压缩机；
在将所述气相和/或油气相经过位于所述油气回收塔内且低于所述入口管嘴的管壳式换热器之前压缩所述气相和/或油气相，所述管壳式换热器具有外部壳体和穿过所述壳体的多个管，其中压缩所述气相和/或油气相的步骤将所述气相和/或油气相的温度升高到180°F和275°F之间的温度；
将压缩的所述气相和/或油气相向下经过所述换热器的壳体，从而将热量从压缩的所述气相和/或油气相传递到所述油气回收塔内向下经过所述管壳式换热器的管的原油，从而增强所述原油内挥发性化合物从液态到气态和/或油气态的相变；
将压缩的所述气相和/或油气相经过油气出口进入管道；以及
所述原油随后从所述管壳式换热器的管经过所述油气回收塔的内部通道到达入口管嘴(23)，所述入口管嘴位于所述管壳式换热器的上方。
16.一种油气回收方法，包括：
使含有挥发性化合物的原油经过油气回收塔；
在所述油气回收塔内，诱导所述挥发性化合物的一部分从液相到气相和/或油气相的相变；
将所述气相和/或油气相与原油分离；
将分离的所述气相和/或油气相送到油气回收单元，其中所述油气回收单元是压缩机；
在将所述气相和/或油气相经过位于所述油气回收塔内的管壳式换热器之前压缩所述气相和/或油气相，所述管壳式换热器具有外部壳体和穿过所述壳体的多个管；
将所述气相和/或油气相以每天10000标准立方英尺至多达每天2百万标准立方英尺之间的速率向下经过所述管壳式换热器的壳体，而所述含有挥发性化合物的原油向下经过所述管壳式换热器的管，所述管壳式换热器从而将热量从压缩的所述气相和/或油气相传递到所述油气回收塔内的原油，从而增强所述原油内挥发性化合物从液态到气态和/或油气态的相变。
17.一种油气回收方法，包括：
将含有挥发性化合物的原油以10bbl/天至5000bbl/天的速率经过油气回收塔；
在所述油气回收塔内，诱导所述挥发性化合物的一部分从液相到气相和/或油气相的相变；
将所述气相和/或油气相与液体烃分离；
将分离的所述气相和/或油气相送到油气回收单元，其中所述油气回收单元是压缩机；
在将所述气相和/或油气相经过位于所述油气回收塔内的管壳式换热器之前压缩所述气相和/或油气相，所述管壳式换热器具有外部壳体和穿过所述壳体的多个管；
将所述气相和/或油气相向下经过所述换热器的壳体，所述换热器从而将热量从压缩的所述气相和/或油气相传递到向下经过所述管壳式换热器的管的原油，从而增强所述原油内挥发性化合物从液态到气态和/或油气态的相变。
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