CN111188993A - 用于集气站放空天然气的回收系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于集气站放空天然气的回收系统,涉及天然气回收技术领域，包括天然气管道依次顺序相连接的三级天气热回收装置，且一级回收装置、二级回收装置、三级回收装置分别与数据控制/采集系统相连，一级回收装置包括第一水合物储罐、第一温度传感器和第一压力传感器；二级回收装置包括第二水合物储罐、第二温度传感器和第二压力传感器；三级回收装置包括吸附罐和第三温度传感器；所述吸附罐的顶部与地面火炬相连接。本发明的有益效果是，三级天然气回收处理集气站放空的天然气，可实现放空天然气的高效回收，具有操作简单、自动化程度高、天然气回收效率高的优点。

Description

用于集气站放空天然气的回收系统
技术领域
本发明涉及天然气回收技术领域，尤其涉及一种用于集气站放空天然气的回收系统。
背景技术
目前，在油气田开发及生产过程中，有很多被放空的天然气。放空天然气主要来自于三个方面：(1)气田的开发过程中，为了保证安全生产，天然气放空不可避免；(2)某些油田由于伴生气含量少、处在边远地区、交通不变，另外，国内的油气田一直处于滚动式开发中，缺少对试采天然气进行回收的设施，只能长期放空；(3)集气站内放空。其中以第三种放空天然气(集气站内)现象最为严重。由于目前高压集气站是将多个气井的天然气集中加热、分离处理的一种采气工艺，它具有管理集中、方便气量调节和自动控制、减少管理人员、节省管理费用、可实现一机多用、节省采气成本的优点，但在我国北方寒冷地区，致密性地层采气过程中，由于站场生产维护，井内积液、水合物堵塞等原因，需要通过放空措施保障站场和气井的正常生产，这样会使大量天然气排放到大气里不仅污染环境，而且造成严重的资源浪费。
放空天然气回收利用的方式多种多样，但传统工艺(场内利用、分离重烃、收集外输等)在试图解决小气量且依托条件差的放空天然气回收利用方面，无论从投资经济性，还是现场操作性来看，均存在明显不足。其中，场内利用方式，以井场发电机为例，虽然技术成熟且有较多应用，但存在不能充分或完全利用套管气资源与价值的问题，推广适用性有较大局限；分离重烃方式相关的工艺种类很多，如冷凝法、膜法等，但主要着眼于回收经济价值较高的重烃，而缺乏对主要成分甲烷的回收利用，同时还存在着设备投资过大、工艺复杂，带来装置投资回收期过长、现场操作管理要求高等弊端；收集外输的方式中，制备压缩天然气产品的经济性差；而将放空天然气直接转化为CNG和LNG的形式则存在条件苛刻，投资成本高等缺点。
因此，开发经济高效的集气站内放空天然气的回收装置及方法对有效利用天然气意义重大。中国专利CN205208144U中涉及一种集气站放空天然气回收系统，包括用于收集井口放空气体的集气主路，集气主路的出气口上连接有供放空气体排放至大气的放空支路，集气主路的出气口上还连接有用于回收放空气体的回收支路，回收支路与放空支路并联，但该系统存在工艺复杂，且天然气回收效率等缺点。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种用于集气站放空天然气的回收系统。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
用于集气站放空天然气的回收系统，包括天然气管道依次顺序相连接的三级天气热回收装置，且一级回收装置、二级回收装置、三级回收装置分别与数据控制/采集系统相连，天然气运输管线上顺序设置有第一截止阀、三通阀和第五截止阀；
一级回收装置包括第一水合物储罐、第一温度传感器和第一压力传感器，第一水合物储罐的外部依次设置有第一温度控制盘管和第一保温层，所述第一水合物储罐的底部通过管线与天然气管道上的三通阀连接，所述第一温度传感器设置于第一水合物储罐的底部，所述第一压力传感器设置于第一水合物储罐的顶部；
二级回收装置包括第二水合物储罐、第二温度传感器和第二压力传感器，第二水合物储罐的外部依次设置有第二温度控制盘管和第二保温层，所述第二水合物储罐的底部通过管线与所述第一水合物储罐的底部连接，所述第二温度传感器设置于第二水合物储罐的底部，所述第二压力传感器设置于第二水合物储罐的顶部，所述第一水合物储罐与第二水合物储罐连接的管线上还设置有第一电磁阀和第二截止阀；
三级回收装置包括吸附罐和第三温度传感器，第三温度传感器设置于吸附罐的中部，第二水合物储罐的顶部通过管线与所述吸附罐的底部相连，所述第二水合物储罐与吸附罐连接的管线上还设置有第二电磁阀和第三截止阀；
所述吸附罐的顶部与地面火炬相连接，吸附罐与地面火炬连接管线上还设置有第三电磁阀和第四截止阀。
进一步地，所述第一水合物储罐、所述第二水合物储罐的顶部还分别设置有第一安全阀和第二安全阀。
进一步地，所述第一温度传感器、第一压力传感器与数据控制/采集系统分别相连。
进一步地，所述第二温度传感器、所述第二压力传感器、所述第一电磁阀与数据控制/采集系统分别相连。
进一步地，所述第三温度传感器、所述第二电磁阀与数据控制/采集系统分别相连。
进一步地，所述第三电磁阀与数据控制/采集系统相连。
进一步地，天然气管道还与所述地面火炬连接。
进一步地，所述吸附罐内部填充的吸附材料为活性炭。
本发明的有益效果是，与现有技术相比，本发明采用水合物法和吸附材料吸附法相结合的天然气回收方法，进行三级天然气回收的方法回收放空天然气，可实现放空天然气的高效回收，具有操作简单、自动化程度高、天然气回收效率高等优点；解决了现有集气站放空天然气回收方法工艺复杂、天然气回收率低的问题。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
其中，1、第一保温层；2、第一温度控制盘管；3、第一水合物储罐；4、第一温度传感器；5、第一压力传感器；6、第一安全阀；7、第一电磁阀；8、第二温度传感器；9、第二压力传感器；10、第二安全阀；11、第二水合物储罐；12、第二电磁阀；13、第二保温层；14、第二温度控制盘管；15、第三温度传感器；16、吸附罐；17、第三电磁阀；18、地面火炬；19、第一截止阀；20、三通阀；21、第二截止阀；22、第三截止阀；23、第四截止阀；24、第五截止阀；25、数据控制/采集系统。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图所示，用于集气站放空天然气的回收系统，包括天然气管道依次顺序相连接的三级天气热回收装置，且一级回收装置、二级回收装置、三级回收装置分别与数据控制/采集系统25相连，天然气运输管线上顺序设置有第一截止阀19、三通阀20和第五截止阀24；
一级回收装置包括第一水合物储罐3、第一温度传感器4和第一压力传感器5，第一水合物储罐3的外部依次设置有第一温度控制盘管2和第一保温层1，第一温度控制盘管2用于对第一水合物储罐3进行温度控制，保证第一水合物储罐3的温度始终符合水合物生成所需温度，保障水合物的顺利生成和储存；第一保温层1用于对第一水合物储罐3进行保温处理，防止天然气在回收过程中产生温度的剧烈变化；第一水合物储罐3的底部通过管线与天然气管道上的三通阀20连接，第一温度传感器4设置于第一水合物储罐3的底部，第一压力传感器5设置于第一水合物储罐3的顶部；
二级回收装置包括第二水合物储罐11、第二温度传感器8和第二压力传感器9，第二水合物储罐11的外部依次设置有第二温度控制盘管14和第二保温层13，第二温度控制盘管14用于对第二水合物储罐11进行温度控制，保证第二水合物储罐11的温度始终符合水合物生成所需温度，保障水合物的顺利生成和储存；第二水合物储罐11的底部通过管线与第一水合物储罐3的底部连接，第二保温层13用于对第二水合物储罐11进行保温处理，防止天然气在回收过程中产生温度的剧烈变化；第二温度传感器8设置于第二水合物储罐11的底部，第二压力传感器9设置于第二水合物储罐11的顶部，第一水合物储罐3与第二水合物储罐11连接的管线上还设置有第一电磁阀7和第二截止阀21；
三级回收装置包括吸附罐16和第三温度传感器15，第三温度传感器15设置于吸附罐16的中部，用于在线监测天然气回收过程中吸附罐16的温度变化情况，第二水合物储罐11的顶部通过管线与吸附罐16的底部相连，第二水合物储罐11与吸附罐16连接的管线上还设置有第二电磁阀12和第三截止阀22；
吸附罐16的顶部与地面火炬18相连接，吸附罐16与地面火炬18连接管线上还设置有第三电磁阀17和第四截止阀23。
特别的，第一水合物储罐3、第二水合物储罐11的顶部还分别设置有第一安全阀6和第二安全阀10，第一安全阀6和第二安全阀10分别用于对第一水合物储罐3和第二水合物储罐11进行压力保护，当第一水合物储罐3和第二水合物储罐11中的压力高于设定压力时，第一安全阀6和第二安全阀10自动打开进行泄压处理。
特别的，第一温度传感器4、第一压力传感器5与数据控制/采集系统25分别相连，第一温度传感器4用于对第一水合物储罐3进行在线温度监测，第一压力传感器5用于对第一水合物储罐3进行在线压力监测。
特别的，第二温度传感器8、第二压力传感器9、第一电磁阀7与数据控制/采集系统25分别相连，第二温度传感器8用于对第二水合物储罐11进行在线温度监测，第二压力传感器9用于对第二水合物储罐11进行在线压力监测。
特别的，第三温度传感器15、第二电磁阀12与数据控制/采集系统25分别相连。
特别的，第三电磁阀17与数据控制/采集系统25相连。
特别的，天然气管道还与地面火炬18连接，地面火炬18用于对经三级回收处理后的天然气尾气进行燃烧处理，以免造成环境污染。
特别的，吸附罐16内部填充的吸附材料为活性炭，通过吸附材料的吸附作用进行第三级天然气的回收处理。
第一水合物储罐3和第二水合物储罐11中装有用于生成水合物所需的介质纯水和水合物生成促进剂，水合物生成促进剂主要用于加速水合物生成速率，提高天然气回收效率；第一水合物储罐3、第二水合物储罐11和吸附罐16均采用天然气从底部进入、顶部排出的结构方式，数据控制/采集系统25主要是用于对装置中涉及到的第一电磁阀7、第二电磁阀12、第三电磁阀17、第一温度传感器4、第二温度传感器8、第三温度传感器15、第一压力传感器5以及第二压力传感器9进行数据控制及在线采集。
一种用于集气站放空天然气的回收方法，依次包括以下步骤：
(1)关闭第一截止阀19和第五截止阀24，将用于生成水合物的介质水和水合物促进剂提前加注至第一水合物储罐3和第二水合物储罐11内，同时，将吸附材料装填入吸附罐16中，分别设定第一水合物储罐3、第二水合物储罐11的温度及第一安全阀6、第二安全阀10的开启压力，待第一水合物储罐3和第二水合物储罐11的温度达到设定温度，并保持2h以上；
(2)依次开启三通阀20、第二截止阀21、第三截止阀22、第四截止阀23、第一电磁阀7、第二电磁阀12和第三电磁阀17；
开启第一截止阀19，将放空的天然气经天然气管道首先进入第一水合物储罐3进行一级回收处理，天然气与水在水合物促进剂的作用下快速形成固态水合物，将天然气以固态水合物的形式进行回收储存，第一水合物储罐3安装的第一温度传感器4和第一压力传感器5能实时的监测第一水合物储罐3和第二水合物储罐11内的温度和压力变化情况，当第一水合物储罐3中的压力高于设定的压力时，第一安全阀6会自动打开，对第一水合物储罐3进行泄压处理；然后，天然气经管线进入第二水合物储罐11进行二级回收处理，天然气与水在水合物促进剂的作用下快速形成固态水合物，将天然气以固态水合物的形式进行回收储存，第二水合物储罐11中安装的第二温度传感器8和第二压力传感器9能实时的监测第二水合物储罐11内的温度和压力变化情况，当第二水合物储罐11中的压力高于设定的压力时，第二安全阀10会自动打开，对第二水合物储罐11进行泄压处理；
(3)放空的天然气经过两级回收处理后，再通入吸附罐16开始进行第三级吸附回收处理，通过吸附罐16中吸附材料的高效吸附，尾气直接进入地面火炬18，经燃烧后排入大气。
本发明采用水合物法和吸附材料吸附法相结合的天然气回收方法，进行三级天然气回收的方法回收放空天然气，可实现放空天然气的高效回收，具有操作简单、自动化程度高、天然气回收效率高等优点。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.用于集气站放空天然气的回收系统，其特征在于，包括天然气管道依次顺序相连接的三级天气热回收装置，且一级回收装置、二级回收装置、三级回收装置分别与数据控制/采集系统相连，天然气运输管线上顺序设置有第一截止阀、三通阀和第五截止阀；
一级回收装置包括第一水合物储罐、第一温度传感器和第一压力传感器，第一水合物储罐的外部依次设置有第一温度控制盘管和第一保温层，第一水合物储罐的底部通过管线与天然气管道上的三通阀连接，第一温度传感器设置于第一水合物储罐的底部，第一压力传感器设置于第一水合物储罐的顶部；
二级回收装置包括第二水合物储罐、第二温度传感器和第二压力传感器，第二水合物储罐的外部依次设置有第二温度控制盘管和第二保温层，第二水合物储罐的底部通过管线与第一水合物储罐的底部连接，第二温度传感器设置于第二水合物储罐的底部，第二压力传感器设置于第二水合物储罐的顶部，第一水合物储罐与第二水合物储罐连接的管线上还设置有第一电磁阀和第二截止阀；
三级回收装置包括吸附罐和第三温度传感器，第三温度传感器设置于吸附罐的中部，第二水合物储罐的顶部通过管线与吸附罐的底部相连，第二水合物储罐与吸附罐连接的管线上还设置有第二电磁阀和第三截止阀；
吸附罐的顶部与地面火炬相连接，吸附罐与地面火炬连接管线上还设置有第三电磁阀和第四截止阀。
2.如权利要求1所述的用于集气站放空天然气的回收系统，其特征在于，所述第一水合物储罐、所述第二水合物储罐的顶部还分别设置有第一安全阀和第二安全阀。
3.如权利要求1所述的用于集气站放空天然气的回收系统，其特征在于，所述第一温度传感器、第一压力传感器与数据控制/采集系统分别相连。
4.如权利要求1所述的用于集气站放空天然气的回收系统，其特征在于，所述第二温度传感器、所述第二压力传感器、所述第一电磁阀与数据控制/采集系统分别相连。
5.如权利要求1所述的用于集气站放空天然气的回收系统，其特征在于，所述第三温度传感器、所述第二电磁阀与数据控制/采集系统分别相连。
6.如权利要求1所述的用于集气站放空天然气的回收系统，其特征在于，所述第三电磁阀与数据控制/采集系统相连。
7.如权利要求1所述的用于集气站放空天然气的回收系统，其特征在于，天然气管道还与所述地面火炬连接。
8.如权利要求1所述的用于集气站放空天然气的回收系统，其特征在于，所述吸附罐内部填充的吸附材料为活性炭。
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