CN114774157B - 一种富含二氧化碳的页岩油伴生气回收方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种富含二氧化碳的页岩油伴生气回收方法，其采用回收系统进行实施，回收系统包括原料气压缩机组橇、CNG压缩机组橇、二氧化碳增压机组橇、脱水干燥橇、混烃分离橇和膜分离橇；脱水干燥橇包括一号干燥塔、二号干燥塔、三号干燥塔、再生气加热器、再生气冷却器和再生气分离器；混烃分离橇包括换热器、低温分离器、混烃分离器和制冷压缩机组，膜分离橇包括膜分离器。本富含二氧化碳的页岩油伴生气回收方法不仅能够生产混烃和压缩天然气（CNG）产品，而且能够回收生产高压液体二氧化碳，实现循环驱油使用。

Description

一种富含二氧化碳的页岩油伴生气回收方法
技术领域
本发明涉及页岩油伴生气处理技术，具体地讲，涉及一种富含二氧化碳的页岩油伴生气回收方法。
背景技术
页岩油是指以页岩为主的页岩层系中所含的石油资源。页岩油伴生气是指页岩油开采过程中伴生产生的富含甲烷、乙烷、丙烷、丁烷及其以上碳氢组分的伴生气，是一种有用的天然气资源。由于页岩层地质深、压力大，一般采用高压裂解驱油方法，如采用超临界液体二氧化碳驱油技术开采页岩油，导致产生的伴生气中富含二氧化碳，从而降低了页岩油伴生气的利用价值，一般直接去火炬燃烧排放，这不仅造成天然气资源浪费，而且会造成环境的污染，不符合国家的环保要求。
针对上述情况，有必要提出一种富含二氧化碳的页岩油伴生气回收方法来提高页岩油伴生气的使用价值。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种富含二氧化碳的页岩油伴生气回收方法。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种富含二氧化碳的页岩油伴生气回收方法，其采用富含二氧化碳的页岩油伴生气回收系统进行实施，所述富含二氧化碳的页岩油伴生气回收系统包括原料气压缩机组橇、CNG压缩机组橇、二氧化碳增压机组橇、脱水干燥橇、混烃分离橇和膜分离橇；所述脱水干燥橇包括一号干燥塔、二号干燥塔、三号干燥塔、再生气加热器、再生气冷却器和再生气分离器；所述混烃分离橇包括换热器、低温分离器、混烃分离器和制冷压缩机组，所述膜分离橇包括膜分离器；所述换热器的内部设置有通道A1、通道A2、通道A3和通道A4；其特征在于：富含二氧化碳的页岩油伴生气回收方法步骤为：
步骤一：页岩油伴生气经过原料气压缩机组橇增压冷却后分为两股，其中一股经过控制压力后进入一号干燥塔、二号干燥塔和三号干燥塔三者中的某一个干燥塔脱除伴生气中的饱和水，达到脱水干燥指标；另外一股作为干燥塔再生气，首先对一号干燥塔、二号干燥塔和三号干燥塔三者中的其中一个未在进行吸附作业的干燥塔进行冷却吹扫，然后经过再生气加热器加热后进入一号干燥塔、二号干燥塔和三号干燥塔三者中的其中另一个未在进行吸附作业的干燥塔进行加热再生，再生后的气体进入再生气冷却器进行冷却，冷却后的气体进入再生气分离器分离出游离水，从再生气分离器出来的气体与第一股气体混合后再次进入干燥塔；
步骤二：干燥后的页岩油伴生气进入换热器的通道A2中进行冷却，从通道A2出来的页岩油伴生气进入低温分离器，从低温分离器底部出来的液体返回换热器的通道A3，为换热器提供冷量，从通道A3出来的液体进入混烃分离器，从混烃分离器低温出来的液体作为混烃产品去界外储罐储存；
步骤三：从低温分离器顶部出来的气体返回换热器的通道A1，为换热器提供冷量，从通道A1出来的气体与混烃分离器顶部出来的气体混合，然后去膜分离橇；
步骤四：从膜分离器底部出来的是容易穿透膜的渗透气，渗透气经过二氧化碳增压机组橇增压冷却后，变成超临界状态下的液体二氧化碳产品，实现二氧化碳循环驱油利用；从膜分离器顶部出来的是不容易穿透膜的非渗透气，非渗透气经过CNG压缩机组橇增压冷却，作为压缩天然气产品；
步骤五：换热器需要的冷量由制冷压缩机组提供，冷媒经过制冷压缩机组压缩冷却后变成液体，液体冷媒经过节流制冷后返回换热器的通道A4，为换热器提供冷量，汽化复温后的低压冷媒进入制冷压缩机组，实现循环压缩膨胀制冷。
优选的，所述原料气压缩机组橇的进气口连接有用于通入页岩油伴生气的一号管路，原料气压缩机组橇的出气口与一号干燥塔的底部进气口通过二号管路接通；所述一号干燥塔的顶部出气口与换热器的通道A2的进口端通过三号管路接通，通道A2的出口端与低温分离器的进气口接通，低温分离器的顶部出气口与通道A1接通，通道A1与膜分离器的进气口接通，膜分离器的顶部出气口与CNG压缩机组橇接通，膜分离器的底部出气口与二氧化碳增压机组橇接通；所述低温分离器的底部出液口与通道A3接通，通道A3与混烃分离器的进口端接通，所述混烃分离器的顶部出气口与膜分离器的进气口接通，混烃分离器的底部出液口连接有重烃产品输出管路。
优选的，所述一号干燥塔、二号干燥塔和三号干燥塔三者的顶部出气口与换热器的通道A2的进口端均是通过三号管路接通；所述二号管路还与二号干燥塔和三号干燥塔两者的底部进气口接通；所述一号干燥塔、二号干燥塔和三号干燥塔三者的底部进气口均与再生气输入管路接通，所述再生气输入管路与二号管路接通；所述一号干燥塔、二号干燥塔和三号干燥塔三者的顶部出气口均与再生气输出管路接通，所述再生气加热器安装在再生气输出管路上，所述一号干燥塔、二号干燥塔和三号干燥塔三者的顶部出气口均与加热再生气输入管路接通，再生气输出管路与加热再生气输入管路接通；所述一号干燥塔、二号干燥塔和三号干燥塔三者的底部进气口均与加热再生气输出管路接通，所述再生气冷却器安装在加热再生气输出管路上，加热再生气输出管路的输出末端与再生气分离器的进气口接通，再生气分离器的顶部出气口通过四号管路与一号干燥塔、二号干燥塔和三号干燥塔三者的底部进气口均接通，再生气分离器的底部出液口连接有游离水输出管路。
优选的，所述二号管路上安装有一号调节阀。
优选的，制冷压缩机组的出口端与通道A4的进口端接通，并在其接通管路上安装有膨胀阀，通道A4的出口端与制冷压缩机组的进口端接通。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：本富含二氧化碳的页岩油伴生气回收方法不仅能够生产混烃和压缩天然气（CNG）产品，而且能够回收生产高压液体二氧化碳，实现循环驱油使用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例的结构示意图。
附图标记说明：原料气压缩机组橇1；一号干燥塔2；二号干燥塔3；三号干燥塔4；再生气加热器5；再生气冷却器6；再生气分离器7；换热器8；低温分离器9；混烃分离器10；制冷压缩机组11；膜分离器12；CNG压缩机组橇13；二氧化碳增压机组橇14；一号管路15；二号管路16；三号管路17；重烃产品输出管路18；再生气输入管路19；再生气输出管路20；加热再生气输入管路21；加热再生气输出管路22；四号管路23；游离水输出管路24；一号调节阀25；膨胀阀26；脱水干燥橇61；混烃分离橇62；膜分离橇63。
具体实施方式
下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
实施例
参见图1
本实施例中公开了一种富含二氧化碳的页岩油伴生气回收系统，其包括原料气压缩机组橇1、CNG压缩机组橇13、二氧化碳增压机组橇14、脱水干燥橇61、混烃分离橇62和膜分离橇63，以上六部分撬布置在移动的车板上，对边远页岩油伴生气进行处理与回收，其中脱水干燥橇61包括一号干燥塔2、二号干燥塔3、三号干燥塔4、再生气加热器5、再生气冷却器6和再生气分离器7；混烃分离橇62包括换热器8、低温分离器9、混烃分离器10和制冷压缩机组11，其中换热器8采用四通道铝制板翅式换热器，其内部设置有通道A1、通道A2、通道A3和通道A4；膜分离橇63包括膜分离器12。
本实施例中，原料气压缩机组橇1、CNG压缩机组橇13和二氧化碳增压机组橇14采用往复式压缩机，制冷压缩机组11采用螺杆压缩机。一号干燥塔2、二号干燥塔3和三号干燥塔4结构相同，其内填充不同的吸附剂，从下往上依次填充φ8~φ6瓷球、C型硅胶、3A型分子筛和φ6~φ8瓷球。
本实施例中，原料气压缩机组橇1用于对页岩油伴生气进行增压冷却，其进气口连接有用于通入页岩油伴生气的一号管路15，原料气压缩机组橇1的出气口与一号干燥塔2的底部进气口通过二号管路16接通，二号管路16还与二号干燥塔3和三号干燥塔4两者的底部进气口接通，并且二号管路16上安装有一号调节阀25。同时一号干燥塔2、二号干燥塔3和三号干燥塔4三者的底部进气口均与再生气输入管路19接通，再生气输入管路19与二号管路16接通，本系统在工作时，页岩油伴生气经过原料气压缩机组橇1增压冷却后分为两股，其中一股经过一号调节阀25控制压力后进入干燥塔脱除伴生气中的饱和水，达到脱水干燥指标，另外一股作为干燥塔再生气，通过再生气输入管路19通入相应的干燥塔中，对干燥塔进行再生。
本实施例中，一号干燥塔2、二号干燥塔3和三号干燥塔4三者的顶部出气口均与再生气输出管路20接通，再生气加热器5安装在再生气输出管路20上，一号干燥塔2、二号干燥塔3和三号干燥塔4三者的顶部出气口均与加热再生气输入管路21接通，再生气输出管路20与加热再生气输入管路21接通。
本实施例中，一号干燥塔2、二号干燥塔3和三号干燥塔4三者的底部进气口均与加热再生气输出管路22接通，再生气冷却器6安装在加热再生气输出管路22上，加热再生气输出管路22的输出末端与再生气分离器7的进气口接通，再生气分离器7的顶部出气口通过四号管路23与一号干燥塔2、二号干燥塔3和三号干燥塔4三者的底部进气口均接通，再生气分离器7的底部出液口连接有游离水输出管路24。
本实施例中，一号干燥塔2、二号干燥塔3和三号干燥塔4三者的顶部出气口与换热器8的通道A2的进口端均是通过三号管路17接通。通道A2的出口端与低温分离器9的进气口接通，低温分离器9的顶部出气口与通道A1接通，通道A1与膜分离器12的进气口接通，膜分离器12的顶部出气口与CNG压缩机组橇13接通，膜分离器12的底部出气口与二氧化碳增压机组橇14接通。
本实施例中，低温分离器9的底部出液口与通道A3接通，通道A3与混烃分离器10的进口端接通，混烃分离器10的顶部出气口与膜分离器12的进气口接通，混烃分离器10的底部出液口连接有重烃产品输出管路18。
本实施例中，制冷压缩机组11的出口端与通道A4的进口端接通，并在其接通管路上安装有膨胀阀26，通道A4的出口端与制冷压缩机组11的进口端接通。
本富含二氧化碳的页岩油伴生气回收系统的具体工作方法为：
步骤一：页岩油伴生气经过原料气压缩机组橇1增压冷却后分为两股，其中一股经过一号调节阀25控制压力后进入一号干燥塔2、二号干燥塔3和三号干燥塔4三者中的某一个干燥塔脱除伴生气中的饱和水，达到脱水干燥指标；另外一股作为干燥塔再生气，首先对一号干燥塔2、二号干燥塔3和三号干燥塔4三者中的其中一个未在进行吸附作业的干燥塔进行冷却吹扫，然后经过再生气加热器5加热后进入一号干燥塔2、二号干燥塔3和三号干燥塔4三者中的其中另一个未在进行吸附作业的干燥塔进行加热再生，再生后的气体进入再生气冷却器6进行冷却，冷却后的气体进入再生气分离器7分离出游离水，从再生气分离器7出来的气体与第一股气体混合后再次进入干燥塔；
步骤二：干燥后的页岩油伴生气进入换热器8的通道A2中进行冷却，从通道A2出来的页岩油伴生气进入低温分离器9，从低温分离器9底部出来的液体返回换热器8的通道A3，为换热器8提供冷量，从通道A3出来的液体进入混烃分离器10，从混烃分离器10低温出来的液体作为混烃产品去界外储罐储存；
步骤三：从低温分离器9顶部出来的气体返回换热器8的通道A1，为换热器8提供冷量，从通道A1出来的气体与混烃分离器10顶部出来的气体混合，然后去膜分离橇63；
步骤四：从膜分离器12底部出来的是容易穿透膜的渗透气，主要成分为二氧化碳和少量的甲烷；渗透气经过二氧化碳增压机组橇14增压冷却后，变成超临界状态下的液体二氧化碳产品，实现二氧化碳循环驱油利用；从膜分离器12顶部出来的是不容易穿透膜的非渗透气，主要为甲烷、乙烷、氮气等组分；非渗透气经过CNG压缩机组橇13增压冷却，作为压缩天然气CNG产品；
步骤五：换热器8需要的冷量由制冷压缩机组11提供，冷媒经过制冷压缩机组11压缩冷却后变成液体，液体冷媒经过膨胀阀26节流制冷，返回换热器8的通道A4，为换热器提供冷量，汽化复温后的低压冷媒进入制冷压缩机组11，实现循环压缩膨胀制冷。
在步骤一中，一号干燥塔2、二号干燥塔3和三号干燥塔4采用三塔切换工艺进行工作，例如当一号干燥塔2吸附水份达到饱和时，通过程控阀将二号干燥塔3切换到吸附状态、三号干燥塔4切换到冷吹状态、一号干燥塔2切换到加热再生状态；当二号干燥塔3吸附水份达到饱和时，通过程控阀将三号干燥塔4切换到吸附状态、一号干燥塔2切换到冷吹状态、二号干燥塔3切换到加热再生状态；当三号干燥塔4吸附水份达到饱和时，通过程控阀将一号干燥塔2切换到吸附状态、二号干燥塔3切换到冷吹状态、三号干燥塔4切换到加热再生状态，从而实现循环“吸附——加热再生——冷却”。
此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例说明。凡依据本发明专利构思的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种富含二氧化碳的页岩油伴生气回收方法，其采用富含二氧化碳的页岩油伴生气回收系统进行实施，所述富含二氧化碳的页岩油伴生气回收系统包括原料气压缩机组橇（1）、CNG压缩机组橇（13）、二氧化碳增压机组橇（14）、脱水干燥橇（61）、混烃分离橇（62）和膜分离橇（63）；所述脱水干燥橇（61）包括一号干燥塔（2）、二号干燥塔（3）、三号干燥塔（4）、再生气加热器（5）、再生气冷却器（6）和再生气分离器（7）；所述混烃分离橇（62）包括换热器（8）、低温分离器（9）、混烃分离器（10）和制冷压缩机组（11），所述膜分离橇（63）包括膜分离器（12）；所述换热器（8）的内部设置有通道A1、通道A2、通道A3和通道A4；其特征在于：富含二氧化碳的页岩油伴生气回收方法步骤为：
步骤一：页岩油伴生气经过原料气压缩机组橇（1）增压冷却后分为两股，其中一股经过控制压力后进入一号干燥塔（2）、二号干燥塔（3）和三号干燥塔（4）三者中的某一个干燥塔脱除伴生气中的饱和水，达到脱水干燥指标；另外一股作为干燥塔再生气，首先对一号干燥塔（2）、二号干燥塔（3）和三号干燥塔（4）三者中的其中一个未在进行吸附作业的干燥塔进行冷却吹扫，然后经过再生气加热器（5）加热后进入一号干燥塔（2）、二号干燥塔（3）和三号干燥塔（4）三者中的其中另一个未在进行吸附作业的干燥塔进行加热再生，再生后的气体进入再生气冷却器（6）进行冷却，冷却后的气体进入再生气分离器（7）分离出游离水，从再生气分离器（7）出来的气体与第一股气体混合后再次进入干燥塔；
步骤二：干燥后的页岩油伴生气进入换热器（8）的通道A2中进行冷却，从通道A2出来的页岩油伴生气进入低温分离器（9），从低温分离器（9）底部出来的液体返回换热器（8）的通道A3，为换热器（8）提供冷量，从通道A3出来的液体进入混烃分离器（10），从混烃分离器（10）低温出来的液体作为混烃产品去界外储罐储存；
步骤三：从低温分离器（9）顶部出来的气体返回换热器（8）的通道A1，为换热器（8）提供冷量，从通道A1出来的气体与混烃分离器（10）顶部出来的气体混合，然后去膜分离橇（63）；
步骤四：从膜分离器（12）底部出来的是容易穿透膜的渗透气，渗透气经过二氧化碳增压机组橇（14）增压冷却后，变成超临界状态下的液体二氧化碳产品，实现二氧化碳循环驱油利用；从膜分离器（12）顶部出来的是不容易穿透膜的非渗透气，非渗透气经过CNG压缩机组橇（13）增压冷却，作为压缩天然气产品；
步骤五：换热器（8）需要的冷量由制冷压缩机组（11）提供，冷媒经过制冷压缩机组（11）压缩冷却后变成液体，液体冷媒经过节流制冷后返回换热器（8）的通道A4，为换热器提供冷量，汽化复温后的低压冷媒进入制冷压缩机组（11），实现循环压缩膨胀制冷；
所述原料气压缩机组橇（1）的进气口连接有用于通入页岩油伴生气的一号管路（15），原料气压缩机组橇（1）的出气口与一号干燥塔（2）的底部进气口通过二号管路（16）接通；
所述一号干燥塔（2）的顶部出气口与换热器（8）的通道A2的进口端通过三号管路（17）接通，通道A2的出口端与低温分离器（9）的进气口接通，低温分离器（9）的顶部出气口与通道A1接通，通道A1与膜分离器（12）的进气口接通，膜分离器（12）的顶部出气口与CNG压缩机组橇（13）接通，膜分离器（12）的底部出气口与二氧化碳增压机组橇（14）接通；
所述低温分离器（9）的底部出液口与通道A3接通，通道A3与混烃分离器（10）的进口端接通，所述混烃分离器（10）的顶部出气口与膜分离器（12）的进气口接通，混烃分离器（10）的底部出液口连接有重烃产品输出管路（18）；
所述一号干燥塔（2）、二号干燥塔（3）和三号干燥塔（4）三者的顶部出气口与换热器（8）的通道A2的进口端均是通过三号管路（17）接通；
所述二号管路（16）还与二号干燥塔（3）和三号干燥塔（4）两者的底部进气口接通；
所述一号干燥塔（2）、二号干燥塔（3）和三号干燥塔（4）三者的底部进气口均与再生气输入管路（19）接通，所述再生气输入管路（19）与二号管路（16）接通；
所述一号干燥塔（2）、二号干燥塔（3）和三号干燥塔（4）三者的顶部出气口均与再生气输出管路（20）接通，所述再生气加热器（5）安装在再生气输出管路（20）上，所述一号干燥塔（2）、二号干燥塔（3）和三号干燥塔（4）三者的顶部出气口均与加热再生气输入管路（21）接通，再生气输出管路（20）与加热再生气输入管路（21）接通；
所述一号干燥塔（2）、二号干燥塔（3）和三号干燥塔（4）三者的底部进气口均与加热再生气输出管路（22）接通，所述再生气冷却器（6）安装在加热再生气输出管路（22）上，加热再生气输出管路（22）的输出末端与再生气分离器（7）的进气口接通，再生气分离器（7）的顶部出气口通过四号管路（23）与一号干燥塔（2）、二号干燥塔（3）和三号干燥塔（4）三者的底部进气口均接通，再生气分离器（7）的底部出液口连接有游离水输出管路（24）。
2.根据权利要求1所述的富含二氧化碳的页岩油伴生气回收方法，其特征在于：所述二号管路（16）上安装有一号调节阀（25）。
3.根据权利要求1所述的富含二氧化碳的页岩油伴生气回收方法，其特征在于：制冷压缩机组（11）的出口端与通道A4的进口端接通，并在其接通管路上安装有膨胀阀（26），通道A4的出口端与制冷压缩机组（11）的进口端接通。
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