CN115140452A - 一种油气回收装置、系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种油气回收装置、系统和方法，其中，油气回收装置包括稳压罐、增压系统和分离系统，所述稳压罐用于与原油储罐连通，以收集和储存挥发油气，所述增压系统与所述稳压罐连通，用于引射增压挥发油气，所述分离系统与所述增压系统连通，用于挥发油气的分离和回收。本发明通过集成过膨胀热分离技术和引射增压技术，使原油储罐挥发油气回收率达到100％，解决了储罐VOCs排放问题，回收部分轻烃，经济效益和环保效益显著。
Description
技术领域
本发明涉及油气集输技术领域，具体的，涉及一种油气回收装置、系统和方法。
背景技术
原油在集输、储存过程中，受到温度变化、收发油作业等因素的影响，存在储罐蒸发损失，造成原油损失，影响罐区安全，污染大气环境。根据《中华人民共和国大气污染防治法》规定，储油库应安装并正常使用油气回收装置。
储罐呼吸损失具有流量波动大、重烃含量较高等特点。目前油田普遍采用大罐抽气技术回收储罐挥发油气，该技术应用压缩机收集挥发气送至站内轻烃回收装置，技术局限性包括：由于原油储罐受大小呼吸影响，油气挥发量变化幅度较大，造成压缩机运行不稳定，压缩机频繁启停，操作管理难度较大，储罐挥发气中C3+组分占70％以上，对于站内没有轻烃回收装置的储罐站场，收集挥发气不能进一步利用，只能作为燃料气烧掉，造成资源浪费。
针对现有技术中的问题，本发明提供了一种通过集成过膨胀热分离技术和引射增压技术，使原油储罐挥发油气回收率达到100％，解决了储罐VOCs排放问题，回收部分轻烃，经济效益和环保效益显著的油气回收装置、系统和方法。
发明内容
针对上述现有技术中的问题，本发明提出了一种油气回收装置、系统和方法，通过集成过膨胀热分离技术和引射增压技术，使原油储罐挥发油气回收率达到100％，解决了储罐VOCs排放问题，回收部分轻烃，经济效益和环保效益显著。
第一方面，本发明提供了一种油气回收装置，包括稳压罐、增压系统和分离系统，所述稳压罐用于与原油储罐连通，以收集和储存挥发油气，所述增压系统与所述稳压罐连通，用于引射增压挥发油气，所述分离系统与所述增压系统连通，用于挥发油气的分离和回收。
在一个实施方式中，所述增压系统包括导管增压器，所述导管增压器与所述稳压罐连通，用于引射增压挥发油气。
采用上述实施方式的有益效果是：利用导管增压器引射增压挥发油气。
在一个实施方式中，所述分离系统包括过膨胀热分离机和气液分离器，所述过膨胀热分离机与所述导管增压器连通，用于对挥发油气进行冷却，所述气液分离器与所述过膨胀热分离机连通，用于挥发油气的分离。
采用上述实施方式的有益效果是：利用过膨胀热分离机和气液分离器对挥发油气进行冷却、分离。
在一个实施方式中，所述分离系统还包括轻烃泵，所述轻烃泵与所述气液分离器连通，用于将分离的轻烃增压输送回原油储罐或轻烃回收系统。
采用上述实施方式的有益效果是：通过轻烃泵将分离的轻烃增压输送回原油储罐或轻烃回收系统，进行轻烃的回收，经济效益和环保效益显著。
在一个实施方式中，所述分离系统还包括冷箱，所述冷箱分别与所述导管增压器和所述过膨胀热分离机连通，用于对从所述导管增压器进入所述过膨胀热分离机内的挥发油气进行外冷或预冷。
采用上述实施方式的有益效果是：冷箱用于对从导管增压器进入过膨胀热分离机内的挥发油气进行外冷或预冷。
在一个实施方式中，所述冷箱与所述气液分离器连通，所述冷箱用于对经所述气液分离器分离的干气进行预冷。
采用上述实施方式的有益效果是：冷箱用于对经气液分离器分离的干气进行预冷。
在一个实施方式中，油气回收装置还包括注醇模块，所述注醇模块与所述导管增压器的出口连通，用于防止生成水合物，堵塞管路。
采用上述实施方式的有益效果是：注醇模块用于向与导管增压器出口连通的管路中注醇，防止管路中生成水合物，堵塞管路。
在一个实施方式中，所述稳压罐、所述增压系统和所述分离系统共同构成撬装式结构。
采用上述实施方式的有益效果是：采用撬装式结构，移动方便，可重复利用。
第二方面，本发明还提供了一种油气回收系统，包括如上述所述的油气回收装置。
第三方面，本发明还提供了一种油气回收方法，其采用上述所述的油气回收装置。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
(1)通过集成过膨胀热分离技术和引射增压技术，使原油储罐挥发油气回收率达到100％，解决了储罐VOCs排放问题，回收部分轻烃，经济效益和环保效益显著。
(2)采用撬装式结构，移动方便，可重复利用。
(3)采用引射增压技术，利用压力能，实现对挥发油气的抽吸和增压，克服了传统的大罐抽气压缩机处理量变化幅度大，频繁启停，操作管理不便等问题。
(4)采用过膨胀气波制冷技术，回收储罐挥发油气中的轻烃组分，提高了油田经济效益，储罐挥发油气回收率达到100％，满足了VOCs治理要求，安全环保效益显著，市场前景十分广阔。
上述技术特征可以以各种适合的方式组合或由等效的技术特征来替代，只要能够达到本发明的目的。
附图说明
在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：
图1显示了油气回收装置结构示意图；
图2显示了油气回收工艺流程示意图；
在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例。
10-油气回收装置；11-稳压罐；13-增压系统；131-导管增压器；15-分离系统；151-过膨胀热分离机；153-气液分离器；155-轻烃泵；157-冷箱；17-注醇模块；19-变频电动机；21-外冷机组。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。
实施例1：
如图1、图2所示，一种油气回收装置10，包括稳压罐11、增压系统13和分离系统15，稳压罐11用于与原油储罐连通，以收集和储存挥发油气，增压系统13与稳压罐11连通，用于引射增压挥发油气，分离系统15与增压系统13连通，用于挥发油气的分离和回收。
具体的，本实施例中，稳压罐11、增压系统13和分离系统15共同构成撬装式结构，采用撬装式结构，移动方便，可重复利用。
实施例2：
如图1、图2所示，一种油气回收装置10，包括稳压罐11、增压系统13和分离系统15，稳压罐11用于与原油储罐连通，以收集和储存挥发油气，增压系统13与稳压罐11连通，用于引射增压挥发油气，分离系统15与增压系统13连通，用于挥发油气的分离和回收。
其中，增压系统13包括导管增压器131，导管增压器131与稳压罐11连通，用于引射增压挥发油气。
具体的，本实施例中，稳压罐11、导管增压器131和分离系统15共同构成撬装式结构，采用撬装式结构，移动方便，可重复利用。
本实施例中，油气回收装置10适用于油田联合站和具备分气功能的接转站、预脱水站等大中小型站场的储罐油气回收，处理能力根据站内中压气量、储罐挥发油气最大量进行核算。
本实施例中，导管增压器131包括高压气入口、低压气入口和中压气出口，联合站/接转站三相分离器出口气体接入导管增压器131的高压气入口，稳压罐11上的挥发油气出口接入导管增压器131的低压气入口。三相分离器来气经过导管增压器131上的喷嘴后，气体压力能转化为动能，引起局部压力降低，抽吸挥发油气，在导管增压器131的混合室内，两股气体混合，伴随着动量的交换，使得两股流体压力趋于一致，混合气体进入导管增压器131的扩压室，流速进一步降低，混合气体压力逐渐升高，实现动能向压力能的转化，达到给挥发油气增压的目的。
实施例3：
如图1、图2所示，一种油气回收装置10，包括稳压罐11、增压系统13和分离系统15，稳压罐11用于与原油储罐连通，以收集和储存挥发油气，增压系统13与稳压罐11连通，用于引射增压挥发油气，分离系统15与增压系统13连通，用于挥发油气的分离和回收。
其中，增压系统13包括导管增压器131，导管增压器131与稳压罐11连通，用于引射增压挥发油气。
其中，分离系统15包括过膨胀热分离机151、气液分离器153和轻烃泵155，过膨胀热分离机151与导管增压器131连通，用于对挥发油气进行冷却，气液分离器153与过膨胀热分离机151连通，用于挥发油气的分离，轻烃泵155与气液分离器153连通，用于将分离的轻烃增压输送回原油储罐或轻烃回收系统。
具体的，本实施例中，稳压罐11、导管增压器131、过膨胀热分离机151、气液分离器153和轻烃泵155共同构成撬装式结构，采用撬装式结构，移动方便，可重复利用。
本实施例中，油气回收装置10适用于油田联合站和具备分气功能的接转站、预脱水站等大中小型站场的储罐油气回收，处理能力根据站内中压气量、储罐挥发油气最大量进行核算。
本实施例中，导管增压器131包括高压气入口、低压气入口和中压气出口，联合站/接转站三相分离器出口气体接入导管增压器131的高压气入口，稳压罐11上的挥发油气出口接入导管增压器131的低压气入口。三相分离器来气经过导管增压器131上的喷嘴后，气体压力能转化为动能，引起局部压力降低，抽吸挥发油气，在导管增压器131的混合室内，两股气体混合，伴随着动量的交换，使得两股流体压力趋于一致，混合气体进入导管增压器131的扩压室，流速进一步降低，混合气体压力逐渐升高，实现动能向压力能的转化，达到给挥发油气增压的目的。
过膨胀热分离机151包括高压进气端口、低温排气端口、低温进气端口和中压排气端口，过膨胀热分离机151的高压进气端口与导管增压器131的中压气出口相连，过膨胀热分离机151的低温排气端口通过管路与气液分离器153入口相连，在过膨胀热分离机151内，挥发油气利用自身的压力能等熵膨胀，温度、压力降低，膨胀后的低温低压气体从低温排气端口排出进入气液分离器153，在气液分离器153中，利用过膨胀制冷的冷量，挥发油气中重组分析出，分离出的轻烃通过轻烃泵155增压输送回原油储罐或轻烃回收系统。
实施例4：
如图1、图2所示，一种油气回收装置10，包括稳压罐11、增压系统13和分离系统15，稳压罐11用于与原油储罐连通，以收集和储存挥发油气，增压系统13与稳压罐11连通，用于引射增压挥发油气，分离系统15与增压系统13连通，用于挥发油气的分离和回收。
其中，增压系统13包括导管增压器131，导管增压器131与稳压罐11连通，用于引射增压挥发油气。
其中，分离系统15包括过膨胀热分离机151、气液分离器153、轻烃泵155和冷箱157，过膨胀热分离机151与导管增压器131连通，用于对挥发油气进行冷却，气液分离器153与过膨胀热分离机151连通，用于挥发油气的分离，轻烃泵155与气液分离器153连通，用于将分离的轻烃增压输送回原油储罐或轻烃回收系统，冷箱157分别与导管增压器131和过膨胀热分离机151连通，用于对从导管增压器131进入过膨胀热分离机151内的挥发油气进行外冷或预冷。
具体的，本实施例中，稳压罐11、导管增压器131、过膨胀热分离机151、气液分离器153、轻烃泵155和冷箱157共同构成撬装式结构，采用撬装式结构，移动方便，可重复利用。
本实施例中，油气回收装置10适用于油田联合站和具备分气功能的接转站、预脱水站等大中小型站场的储罐油气回收，处理能力根据站内中压气量、储罐挥发油气最大量进行核算。
本实施例中，导管增压器131包括高压气入口、低压气入口和中压气出口，联合站/接转站三相分离器出口气体接入导管增压器131的高压气入口，稳压罐11上的挥发油气出口接入导管增压器131的低压气入口。三相分离器来气经过导管增压器131上的喷嘴后，气体压力能转化为动能，引起局部压力降低，抽吸挥发油气，在导管增压器131的混合室内，两股气体混合，伴随着动量的交换，使得两股流体压力趋于一致，混合气体进入导管增压器131的扩压室，流速进一步降低，混合气体压力逐渐升高，实现动能向压力能的转化，达到给挥发油气增压的目的。
过膨胀热分离机151包括高压进气端口、低温排气端口、低温进气端口和中压排气端口，导管增压器131的中压气出口与冷箱157的第一入口相连，过膨胀热分离机151的高压进气端口与冷箱157的第一出口相连，从导管增压器131进入过膨胀热分离机151内的挥发油气在冷箱157内进行外冷或预冷，过膨胀热分离机151的低温排气端口通过管路与气液分离器153入口相连，在过膨胀热分离机151内，挥发油气利用自身的压力能等熵膨胀，温度、压力降低，膨胀后的低温低压气体从低温排气端口排出进入气液分离器153，在气液分离器153中，利用过膨胀制冷的冷量，挥发油气中重组分析出，分离出的轻烃通过轻烃泵155增压输送回原油储罐或轻烃回收系统。
实施例5：
如图1、图2所示，一种油气回收装置10，包括稳压罐11、增压系统13和分离系统15，稳压罐11用于与原油储罐连通，以收集和储存挥发油气，增压系统13与稳压罐11连通，用于引射增压挥发油气，分离系统15与增压系统13连通，用于挥发油气的分离和回收。
其中，增压系统13包括导管增压器131，导管增压器131与稳压罐11连通，用于引射增压挥发油气。
其中，分离系统15包括过膨胀热分离机151、气液分离器153、轻烃泵155和冷箱157，过膨胀热分离机151与导管增压器131连通，用于对挥发油气进行冷却，气液分离器153与过膨胀热分离机151连通，用于挥发油气的分离，轻烃泵155与气液分离器153连通，用于将分离的轻烃增压输送回原油储罐或轻烃回收系统，冷箱157分别与导管增压器131和过膨胀热分离机151连通，用于对从导管增压器131进入过膨胀热分离机151内的挥发油气进行外冷或预冷，冷箱157与气液分离器153连通，冷箱157用于对经气液分离器153分离的干气进行预冷。
具体的，本实施例中，稳压罐11、导管增压器131、过膨胀热分离机151、气液分离器153、轻烃泵155和冷箱157共同构成撬装式结构，采用撬装式结构，移动方便，可重复利用。
本实施例中，油气回收装置10适用于油田联合站和具备分气功能的接转站、预脱水站等大中小型站场的储罐油气回收，处理能力根据站内中压气量、储罐挥发油气最大量进行核算。
本实施例中，导管增压器131包括高压气入口、低压气入口和中压气出口，联合站/接转站三相分离器出口气体接入导管增压器131的高压气入口，稳压罐11上的挥发油气出口接入导管增压器131的低压气入口。三相分离器来气经过导管增压器131上的喷嘴后，气体压力能转化为动能，引起局部压力降低，抽吸挥发油气，在导管增压器131的混合室内，两股气体混合，伴随着动量的交换，使得两股流体压力趋于一致，混合气体进入导管增压器131的扩压室，流速进一步降低，混合气体压力逐渐升高，实现动能向压力能的转化，达到给挥发油气增压的目的。
过膨胀热分离机151包括高压进气端口、低温排气端口、低温进气端口和中压排气端口，导管增压器131的中压气出口与冷箱157的第一入口相连，过膨胀热分离机151的高压进气端口与冷箱157的第一出口相连，从导管增压器131进入过膨胀热分离机151内的挥发油气在冷箱157内进行外冷或预冷，过膨胀热分离机151的低温排气端口通过管路与气液分离器153入口相连，在过膨胀热分离机151内，挥发油气利用自身的压力能等熵膨胀，温度、压力降低，膨胀后的低温低压气体从低温排气端口排出进入气液分离器153，在气液分离器153中，利用过膨胀制冷的冷量，挥发油气中重组分析出，分离出的轻烃通过轻烃泵155增压输送回原油储罐或轻烃回收系统。
气液分离器153的干气出口与冷箱157的第二入口相连，冷箱157的第二出口与过膨胀热分离机151的低温进气端口相连，在气液分离器153中分离出的低温干气通过管路经冷箱157换热后，进入过膨胀热分离机151增压端端增压，压力得到部分恢复，最后从过膨胀热分离机151的中压排气端口排出。
具体的：
原油储罐的挥发油气经稳压罐11进入导管增压器131的低压气入口，被联合站/接转站三相分离器出口的中/高压气引射增压至165kPa，混合后的气体从导管增压器131的中压气出口排出，随后经冷箱157外冷或预冷至-30℃，进入过膨胀热分离机151深冷至-59℃，进入气液分离器153，分离出的轻烃通过轻烃泵155增压输送回原油储罐或轻烃回收系统，分离的干气进入冷箱157为干气预冷，再进入过膨胀热分离机151增压端增压后进入燃料气系统。
以4座2000m3中质油拱顶罐为例，日最大挥发气量为80m3/h，站内三相分离器气相出口压力约400kPa，利用本发明，轻烃回收量达到195.8kg/h，油气回收率达到100％。回收轻烃量是传统大罐抽气工艺的3倍，直接经济效益提高1.5倍。
其中，本实施例中，油气回收装置10还包括注醇模块17，注醇模块17与导管增压器131的出口连通，能够向管路内注醇，用于防止管路内生成水合物，堵塞管路。
其中，稳压罐11或原油储罐通过管路与联合站/接转站内的中压伴生气出口连通，管路上设置有中压伴生气调节阀，通过调节中压伴生气调节阀可以为稳压罐11或原油储罐补气。
其中，变频电动机19与过膨胀热分离机151传动连接，变频电动机19用于驱动过膨胀热分离机151工作。
外冷机组21与冷箱157配合连接，外冷机组21用于为冷箱157内制冷。
其中，导管增压器131为连续可调导管增压器，过膨胀热分离机151为旋转管式过膨胀热分离机。
导管增压器131亦可用风机压缩机替代。
应用连续可调导管增压器(或风机压缩机)引射并增压储罐挥发油气，进入旋转管式过膨胀热分离机冷却回收轻烃组分，解决了储罐VOCs排放问题，回收部分轻烃，经济效益和环保效益显著。
实施例6：
本发明还公开了一种油气回收系统，包括上述油气回收装置10。
实施例7：
本发明还公开了一种油气回收方法，其采用上述油气回收装置10，包括如下步骤：
原油储罐的挥发油气经稳压罐11进入导管增压器131引射增压至165kPa；
经冷箱157外冷和过膨胀热分离机151预冷至-30℃；
进入过膨胀热分离机151深冷至-59℃；
进入气液分离器153，分离出的轻烃经轻烃泵155增压输送回原油储罐/轻烃回收系统，分离出的干气进冷箱157为来气预冷，再进入过膨胀热分离机151增压端增压后进入燃料气系统。
本发明的有益效果：
(1)采用撬装式结构，移动方便，可重复利用。
(2)采用引射增压技术，利用站内高压气源的压力能，实现了对大罐挥发油气的抽吸和增压，克服了传统的大罐抽气压缩机处理量变化幅度大，频繁启停，操作管理不便等问题。
(3)采用过膨胀气波制冷技术，回收储罐挥发油气中的重组分，提高了油田经济效益。
(4)储罐挥发油气回收率达到100％，满足了VOCs治理要求，安全环保效益显著，市场前景十分广阔。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“底”、“顶”、“前”、“后”、“内”、“外”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。
Claims (10)
1.一种油气回收装置，其特征在于，包括：
稳压罐，其用于与原油储罐连通，以收集和储存挥发油气；
增压系统，其与所述稳压罐连通，用于引射增压挥发油气；以及
分离系统，其与所述增压系统连通，用于挥发油气的分离和回收。
2.根据权利要求1所述的油气回收装置，其特征在于，所述增压系统包括：
导管增压器，其与所述稳压罐连通，用于引射增压挥发油气。
3.根据权利要求2所述的油气回收装置，其特征在于，所述分离系统包括：
过膨胀热分离机，其与所述导管增压器连通，用于对挥发油气进行冷却；以及
气液分离器，其与所述过膨胀热分离机连通，用于挥发油气的分离。
4.根据权利要求3所述的油气回收装置，其特征在于，所述分离系统还包括：
轻烃泵，其与所述气液分离器连通，用于将分离的轻烃增压输送回原油储罐或轻烃回收系统。
5.根据权利要求3或4所述的油气回收装置，其特征在于，所述分离系统还包括：
冷箱，其分别与所述导管增压器和所述过膨胀热分离机连通，用于对从所述导管增压器进入所述过膨胀热分离机内的挥发油气进行外冷或预冷。
6.根据权利要求5所述的油气回收装置，其特征在于，所述冷箱与所述气液分离器连通，所述冷箱用于对经所述气液分离器分离的干气进行预冷。
7.根据权利要求2所述的油气回收装置，其特征在于，还包括注醇模块，其与所述导管增压器的出口连通，用于防止生成水合物，堵塞管路。
8.根据权利要求1所述的油气回收装置，其特征在于，所述稳压罐、所述增压系统和所述分离系统共同构成撬装式结构。
9.一种油气回收系统，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的油气回收装置。
10.一种油气回收方法，其特征在于，其采用根据权利要求1-8任一项所述的油气回收装置。
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