CN112980490B - 一种干气低压膨胀油田伴生气轻烃回收系统及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明为一种干气低压膨胀油田伴生气轻烃回收系统，其特征在于包括原料气压缩机、原料气冷却器一、三相分离器一、重烃泵一等，所述原料气压缩机一端和原理进气管道连接，本发明采用制冷技术与精馏技术相结合，能够有效适应油田伴生气不同气质的工况，为获得较高C3+收率，提供了必要条件。

Description

一种干气低压膨胀油田伴生气轻烃回收系统及使用方法

技术领域

本发明涉及油田伴生气处理领域，尤其涉及一种干气低压膨胀油田伴生气轻烃回收系统。

背景技术

原油开采的过程中，通常溶解在原油中的甲烷、乙烷、丙烷、正丁烷、异丁烷、正戊烷、异戊烷、新戊烷等相对较轻的组分会析出，称为油田伴生气，也是天然气的另一种来源。这些碳氢化合物是重要的燃料来源和化工原料，如果把他们回收起来，既有利于解决环境问题，又能增加经济效益。油田伴生气中，含有C3+以上的组成，是一种优质燃料，一般采用直冷液化工艺，但是C3+的收率较低，造成大量C3+以上组分放空，形成严重的资源浪费。由于伴生气组成变化范围较大，气量冬季和夏季气量不稳定，一般工艺回收较为困难，通过工艺优化，设计一种适应范围广高效的回收方法成为当务之急。

现今的处理中采用节流阀制冷，直接换热工艺，膨胀制冷工艺，冷油吸收工艺。节流阀制冷适用于压力很高的气层气(10MPA或更高)，伴生气的压力通常比较低，不适合采用这种形式回收混烃。

发明内容

根据以上技术问题，本发明提供一种干气低压膨胀油田伴生气轻烃回收系统，其特征在于包括原料气压缩机、原料气冷却器一、三相分离器一、重烃泵一、膨胀压缩机、原料气冷却器二、三相分离器二、脱水干燥系统、脱乙烷精馏塔、脱乙烷精馏塔再沸器、低温气液分离器、重烃回流泵、膨胀机、预冷压缩机组、冷箱、稳定轻烃塔、稳定轻烃塔再沸器、液化气精馏塔、液化气精馏塔冷凝器、液化气精馏塔回流罐、液化气精馏塔回流泵、液化气精馏塔再沸器，所述原料气压缩机一端和原理进气管道连接，另一端通过管道和原料气冷却器一连接，所述原料气冷却器一和三相分离器一连接，所述三相分离器一还和废水回收管道、膨胀压缩机、重烃泵一连接，所述重烃泵一通过管道和三相分离器二连接，所述膨胀压缩机通过管道和原料气冷却器二连接，所述原料气冷却器二和三相分离器二连接，所述三相分离器二还和脱水干燥系统、稳定轻烃塔连接，所述脱水干燥系统通过管道和冷箱连接，所述稳定轻烃塔通过管道和稳定轻烃塔再沸器连接，所述稳定轻烃塔再沸器和稳定轻烃塔互为循环结构，所述稳定轻烃塔通过管道还和液化气精馏塔连接，所述脱水干燥系统管道穿过冷箱和脱乙烷精馏塔连接，所述脱乙烷精馏塔和脱乙烷精馏塔再沸器为循环结构，所述脱乙烷精馏塔通过管道和重烃回流泵连接，所述重烃回流泵和低温气液分离器连接，所述冷箱还和干气回收管道、预冷压缩机组、膨胀机、低温气液分离器连接，所述低温气液分离器通过管道穿过冷箱和膨胀机连接，所述低温气液分离器通过管道穿过冷箱和脱乙烷精馏塔连接，所述膨胀机通过管道穿过冷箱和干气回收管道连接，所述脱乙烷精馏塔和液化气精馏塔连接，所述液化气精馏塔和液化气精馏塔再沸器为循环结构，所述液化气精馏塔还和气体回收管道、液化气精馏塔回流泵、液化石油气回收管路、液化气精馏塔冷凝器连接，所述液化气精馏塔回流泵和液化气精馏塔回流罐连接，所述液化气精馏塔回流罐和液化气精馏塔冷凝器连接。

所述稳定轻烃塔为提馏塔，油相进入稳定轻烃塔塔顶，作为回流，塔底设置有再沸器，通过加热，把轻组分从塔顶蒸发出去，进入原料气压缩机重新增压然后进入三相分离器二，塔底轻烃进入液化气精馏塔。

所述液化气精馏塔分别和两股进料端口连接，通过精馏，塔顶得到液化气合格产品，塔底得到轻质油，主要为C5及以上组分，进入油品储罐或进一步深加工处理。

气相冷凝的冷量由预冷制机组和膨胀机组提供。

气相冷凝的冷量由两组制冷机提供，一组是闭式制冷循环的预冷机组，冷媒介质为单一介质，包括丙烷、氨、R134a、R22其中之一，提供高温段的冷源，制冷温度范围为-10℃～-40℃，另一组是膨胀机制冷，高压原料气通过熵膨胀，焓值降低，温度降低到-60℃～-90℃，为装置液化提供大量冷量，同时为原料气增压端做功，减少增压端的能耗。节省了投资，降低了能耗，C3收率能达到99％。

所述冷箱分别和预冷压缩机、低温气液分离器、膨胀机通过管道连接，所述预冷压缩机还和预冷压缩机气液分离罐、预冷压缩机出口冷却器连接，所述预冷压缩机出口冷却器通过管道和预冷压缩机气液分离罐连接，该管道上安装有节流阀。

所述膨胀压缩机和膨胀机为连轴结构，膨胀机通过绝热膨胀，内能转化为机械能，通过联轴器膨胀压缩机又将机械能转化为内能，原料气得到增压，节省原料气增压所需的能耗。

一种干气低压膨胀油田伴生气轻烃回收系统，其具体使用步骤为：

原料气通过原料气压缩机进行增压到14～25bar，经过换热器冷却到40℃进入三相分离器一，气相进入膨胀压缩机，液相经过重烃泵输送三相分离器二，水相进入到污水罐，气相经过膨胀压缩机压缩到20bar～30bar后换热器冷却到40℃进入三相分离器二，气相进入脱水干燥系统，所述脱水干燥系统包括分子筛干燥脱水、乙二醇脱水，三甘醇脱水三者其中一个，油相进入稳定轻烃塔，水相进入污水罐，经过干燥系统脱水后的原料气先进入冷箱冷却到-5℃，进入脱乙烷精馏塔的中部，把轻组分甲烷和乙烷分离出来，脱乙烷精馏塔塔顶的气相进入冷箱进一步冷却液化后进入低温气液分离器，气相经过冷箱复温后，进入膨胀机，膨胀后的低温气体，重新返回冷箱复热，最终进入天然气管网中，输送到用户终端。液相通过低温泵输送到脱乙烷精馏塔的顶部，作为脱乙烷精馏塔塔顶作为回流，脱乙烷精馏塔塔底物料进入液化气精馏塔。

本发明的有益效果为：本发明采用制冷技术与精馏技术相结合，能够有效适应油田伴生气不同气质的工况，为获得较高C3+收率，提供了必要条件。本发明采用的脱乙烷精馏塔为精馏塔，把甲烷、乙烷分离出去，塔顶气相几乎不含C3及以上的组分，塔顶靠低温液体回流，塔釜靠再沸器加热；本工艺设计稳定轻烃塔，能够把富含C3及以上组分的原料，直接输送到液化气精馏塔进行精馏，降低制冷装置的负荷和脱乙烷精馏塔的处置能力；冷量由两组不同品位的冷量组成，一组是单一冷媒介质(包括丙烷、氨、R134a、R22)提供高温段的冷源，另一组是利用原料气通过膨胀机膨胀制冷，提供深冷段冷源，制冷温度范围为-60℃～-90℃。本装置的C3收率大于99％。

本申将制冷机制冷、膨胀制冷，精馏相结合，能有效解决C3+收率低的问题。膨胀机组通过熵膨胀，焓值降低，为装置液化提供大量冷量，同时为原料气增压端做功，减少整个装置的能耗。本发明稳定轻烃塔的设计，能够面对富含C3及以上组分的原料，降低制冷装置的负荷和脱乙烷精馏塔的处置能力。本发明增加了预冷压缩机组，能够解决富气较重的时候，膨胀机制冷能力不足的问题，能够面对不同的气质组成，适应性更强。本发明工艺简单，流程简短，能耗低，设计合理，投资低，C3+收率高。

本发明同样适用于天然气井口气，天然气凝析气，原油罐区闪蒸气等轻烃回收场所。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为发明冷箱和预冷压缩机连接示意图。

如图，1-原料气压缩机；2-原料气冷却器一；3-三相分离器一；4-重烃泵一；5-膨胀压缩机；6-原料气冷却器二；7-三相分离器二；8-脱水干燥系统；9-脱乙烷精馏塔；10-脱乙烷精馏塔再沸器；11-低温气液分离器；12-重烃回流泵；13-膨胀机；14-预冷压缩机组；15-冷箱；16-稳定轻烃塔；17-稳定轻烃塔再沸器；18-液化气精馏塔。19-液化气精馏塔冷凝器；20-液化气精馏塔回流罐；21-液化气精馏塔回流泵；22-液化气精馏塔再沸器。

实施方式

根据图所示，对本发明进行进一步说明：

实施例1

本发明提出一种干气低压膨胀油田伴生气轻烃回收系统，原料气压缩机1一端和原料进气管道连接，另一端通过管道和原料气冷却器一2连接，原料气冷却器一2和三相分离器一3连接，三相分离器一3还和废水回收管道、膨胀压缩机、重烃泵一4连接，重烃泵一4通过管道和三相分离器二7连接，膨胀压缩机通过管道和原料气冷却器二6连接，原料气冷却器二6和三相分离器二7连接，三相分离器二7还和脱水干燥系统8、稳定轻烃塔16连接，脱水干燥系统8和管道连接，稳定轻烃塔16通过管道和稳定轻烃塔再沸器17连接，稳定轻烃塔再沸器17和稳定轻烃塔16互为循环结构，稳定轻烃塔16通过管道还和液化气精馏塔18连接，脱水干燥系统8管道穿过冷箱15和脱乙烷精馏塔9连接，脱乙烷精馏塔9和脱乙烷精馏塔再沸器10为循环结构，脱乙烷精馏塔9通过管道和重烃回流泵12连接，重烃回流泵12和低温气液分离器11连接，冷箱15还和干气回收管道、预冷压缩机组14、膨胀机13、低温气液分离器11连接，低温气液分离器11通过管道穿过冷箱15和膨胀机13连接，低温气液分离器11通过管道穿过冷箱15和脱乙烷精馏塔9连接，膨胀机13通过管道穿过冷箱15和干气回收管道连接，脱乙烷精馏塔9和液化气精馏塔18连接，液化气精馏塔18和液化气精馏塔再沸器22为循环结构，液化气精馏塔18还和气体回收管道、液化气精馏塔回流泵21、液化石油气回收管路、液化气精馏塔冷凝器19连接，液化气精馏塔回流泵21和液化气精馏塔回流罐20连接，液化气精馏塔回流罐20和液化气精馏塔冷凝器19连接。冷箱15分别和预冷压缩机、预冷压缩机气液分离罐通过管道连接，预冷压缩机还和预冷压缩机气液分离罐、预冷压缩机出口冷却器连接，预冷压缩机出口冷却器通过管道和预冷压缩机气液分离罐连接，该管道上安装有节流阀，所述的膨胀机13通过管道与冷箱15连接。

实施例2

本发明提供一种干气低压膨胀油田伴生气轻烃回收系统，其具体操作步骤为：

原料气通过原料气压缩机1进行增压到14～25bar，经过换热器冷却到40℃左右进入三相分离器一3，气相进入膨胀压缩机，液相经过重烃泵输送三相分离器二7，水相进入到污水罐，气相经过膨胀压缩机压缩到20bar～30bar后换热器冷却到40℃左右进入三相分离器二7，气相进入脱水干燥系统8，脱水干燥系统8包括分子筛干燥脱水、乙二醇脱水，三甘醇脱水三者其中一个，油相进入稳定轻烃塔16，稳定轻烃塔16为提馏塔，油相进入稳定轻烃塔16塔顶，作为回流，塔底设置有再沸器，通过加热，把轻组分从塔顶蒸发出去，进入三相分离器二，塔底轻烃进入液化气精馏塔18。液化气精馏塔18分别和两股进料端口连接，通过精馏，塔顶得到液化气合格产品，塔底得到轻质油，主要为C5及以上组分，进入油品储罐或进一步深加工处理。水相进入污水罐，经过干燥系统脱水后的原料气先进入冷箱15冷却到-5℃，进入脱乙烷精馏塔9的中部，把轻组分甲烷和乙烷分离出来，脱乙烷精馏塔9塔顶的气相进入冷箱15进一步冷却液化后进入低温气液分离器，气相经过冷箱15复温后，进入膨胀机

13，膨胀后的低温气体，重新返回冷箱15复热，最终进入天然气管网中，输送到用户终端。液相通过低温泵输送到脱乙烷精馏塔9的顶部，作为脱乙烷精馏塔9塔顶作为回流，脱乙烷精馏塔9塔底物料进入液化气精馏塔18。

气相冷凝的冷量由预冷制机组和膨胀机组提供。气相冷凝的冷量由两组制冷机提供，一组是闭式制冷循环的预冷机组，冷媒介质为单一介质，包括丙烷、氨、R134a、R22其中之一，提供高温段的冷源，制冷温度范围为-10℃～-40℃，另一组是膨胀机制冷，高压原料气通过熵膨胀，焓值降低，温度降低到-60℃～-90℃。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种干气低压膨胀油田伴生气轻烃回收系统，其特征在于包括原料气压缩机、原料气冷却器一、三相分离器一、重烃泵一、膨胀压缩机、原料气冷却器二、三相分离器二、脱水干燥系统、脱乙烷精馏塔、脱乙烷精馏塔再沸器、低温气液分离器、重烃回流泵、膨胀机、预冷压缩机组、冷箱、稳定轻烃塔、稳定轻烃塔再沸器、液化气精馏塔、液化气精馏塔冷凝器、液化气精馏塔回流罐、液化气精馏塔回流泵、液化气精馏塔再沸器，所述原料气压缩机一端和原料进气管道连接，另一端通过管道和原料气冷却器一连接，所述原料气冷却器一和三相分离器一连接，所述三相分离器一还和废水回收管道、膨胀压缩机、重烃泵一连接，所述重烃泵一通过管道和三相分离器二连接，所述膨胀压缩机通过管道和原料气冷却器二连接，所述原料气冷却器二和三相分离器二连接，所述三相分离器二还和脱水干燥系统、稳定轻烃塔连接，所述脱水干燥系统通过管道和冷箱连接，所述稳定轻烃塔通过管道和稳定轻烃塔再沸器连接，所述稳定轻烃塔再沸器和稳定轻烃塔互为循环结构，所述稳定轻烃塔通过管道还和液化气精馏塔连接，所述脱水干燥系统管道穿过冷箱和脱乙烷精馏塔连接，所述脱乙烷精馏塔和脱乙烷精馏塔再沸器为循环结构，所述脱乙烷精馏塔通过管道和重烃回流泵连接，所述重烃回流泵和低温气液分离器连接，所述冷箱还和干气回收管道、预冷压缩机组、膨胀机、低温气液分离器连接，所述低温气液分离器通过管道穿过冷箱和膨胀机连接，所述低温气液分离器通过管道穿过冷箱和脱乙烷精馏塔连接，所述膨胀机通过管道穿过冷箱和干气回收管道连接，所述脱乙烷精馏塔和液化气精馏塔连接，所述液化气精馏塔和液化气精馏塔再沸器为循环结构，所述液化气精馏塔还和气体回收管道、液化气精馏塔回流泵、液化石油气回收管路、液化气精馏塔冷凝器连接，所述液化气精馏塔回流泵和液化气精馏塔回流罐连接，所述液化气精馏塔回流罐和液化气精馏塔冷凝器连接；

其具体使用步骤为：

原料气通过原料气压缩机进行增压到14～25bar，经过换热器冷却到40℃进入三相分离器一，气相进入膨胀压缩机，液相经过重烃泵输送三相分离器二，水相进入到污水罐，气相经过膨胀压缩机压缩到20bar～30bar后换热器冷却到40℃进入三相分离器二，气相进入脱水干燥系统，所述脱水干燥系统包括分子筛干燥脱水、乙二醇脱水，三甘醇脱水三者其中一个，油相进入稳定轻烃塔，水相进入污水罐，经过干燥系统脱水后的原料气先进入冷箱冷却到-5℃，进入脱乙烷精馏塔的中部，把轻组分甲烷和乙烷分离出来，脱乙烷精馏塔塔顶的气相进入冷箱进一步冷却液化后进入低温气液分离器，气相经过冷箱复温后，进入膨胀机，膨胀后的低温气体，重新返回冷箱复热，最终进入天然气管网中，输送到用户终端，液相通过低温泵输送到脱乙烷精馏塔的顶部，作为脱乙烷精馏塔塔顶作为回流，脱乙烷精馏塔塔底物料进入液化气精馏塔。

2.按照权利要求1所述的一种干气低压膨胀油田伴生气轻烃回收系统，其特征在于所述稳定轻烃塔为提馏塔，油相进入稳定轻烃塔塔顶，作为回流，塔底设置有再沸器，通过加热，把轻组分从塔顶蒸发出去，进入原料气压缩机重新增压然后进入三相分离器二，塔底轻烃进入液化气精馏塔。

3.按照权利要求1所述的一种干气低压膨胀油田伴生气轻烃回收系统，其特征在于所述液化气精馏塔分别和两股进料端口连接，通过精馏，塔顶得到液化气合格产品，塔底得到轻质油，主要为C5及以上组分，进入油品储罐或进一步深加工处理。

4.按照权利要求1所述的一种干气低压膨胀油田伴生气轻烃回收系统，其特征在于气相冷凝的冷量由两组制冷机提供，一组是闭式制冷循环的预冷机组，冷媒介质为单一介质，包括丙烷、氨、R134a、R22其中之一，提供高温段的冷源，制冷温度范围为-10℃～-40℃，另一组是膨胀机制冷，高压原料气通过熵膨胀，焓值降低，温度降低到-60℃～-90℃，为装置液化提供大量冷量，同时为原料气增压端做功，减少增压端的能耗，节省了投资，降低了能耗，C3收率能达到99％。

5.按照权利要求1所述的一种干气低压膨胀油田伴生气轻烃回收系统，其特征在于所述冷箱分别和预冷压缩机、膨胀机、低温气液分离器通过管道连接，所述预冷压缩机还和预冷压缩机气液分离罐、预冷压缩机出口冷却器连接，所述预冷压缩机出口冷却器通过管道和预冷压缩机气液分离罐连接，该管道上安装有节流阀。

6.按照权利要求1所述的一种干气低压膨胀油田伴生气轻烃回收系统，其特征在于所述膨胀压缩机和膨胀机为连轴结构，膨胀机通过绝热膨胀，内能转化为机械能，通过联轴器膨胀压缩机又将机械能转化为内能，原料气得到增压，节省原料气增压所需的能耗。