CN1844334A - 石油天然气冷冻脱水脱重烃方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于石油天然气净化处理的石油天然气冷冻脱水脱重烃方法，该方法乃是将湿石油天然气输入回热器与冷干气换热，然后将降温后的原料气通过内部设置有蒸发器的汽液分离器，由制冷机组提供冷媒，使原料气在蒸发器中蒸发，并使其中的水和轻质油冷凝分离出来，最终达到石油天然气脱水脱重烃的良好净化处理效果。本发明提供的石油天然气冷冻脱水脱轻烃方法具有所采用的设备装置工艺流程简单、投资少、能耗低、净化效果好等优点，利用该方法可以解决采用传统冷冻方法时由于温度降至冰点以下而产生的冻结问题，获得良好的石油气净化效果。

Description

石油天然气冷冻脱水脱重烃方法

技术领域：

本发明涉及一种用于油田油气集输站石油天然气净化处理的工艺方法，属石油天然气集输处理技术类。

背景技术：

石油天然气(简称石油气)在未经回收装置处理之前常含有高于露点温度的水和少量低沸点重烃，特别是在装有稠油大罐收气的管路中，含水量甚至高达50％，在冬季输送过程中随着气体温度下降，水分和轻质油将出现自然冷凝，极易造成管路冻堵和设备熄火或爆燃等安全事故。为防止安全事故发生，目前寒冷地区石油天然气输送管路通常采用途中二次或多次加热、掺加防冻液等预处理方法。上述方法虽然设备简单，投资少，但存在着二次资源消耗大、不可控制因素多等问题和不足，往往达不到预期效果，事故依然。传统的石油气脱水方法主要有吸附法和冷冻法两种。吸附法是一种利用固体(分子筛)或液体(甲醇、乙二醇等)吸附剂来脱除天然气中的水分，前者具有脱水完全、纯度高等优点，但能耗大，操作复杂，需要加热再生，加上防火间距的要求，使装置占地面积大，因此，通常只用于轻烃回收装置；后者脱水不完全，污染严重，材料消耗成本大，一般作为冬季天然气管线或设备发生冻堵情况时的应急措施。传统的直接冷冻法脱水虽然可以脱除石油气中的部分水份，但因操作温度降低到冰点以下而产生的冻结问题，需要采取周期切换的方法予以解决，因而成本高，效果差。

发明内容：

本发明目的在于提供一种脱水脱重烃效果好而且流程简化、投资少、天然气能耗小的石油天然气冷冻脱水脱重烃方法。

本发明的技术方案如下：此种石油天然气净化处理方法乃是将湿石油天然气输入回热器与冷干气换热，然后将降温后的原料气通过内部设置有蒸发器的汽液分离器，由制冷机组提供冷媒，使原料气在蒸发器中蒸发，并使其中的水和轻质油冷凝分离出来，最终达到脱水脱重烃的良好净化处理效果。

本发明的实施步骤和技术要点如下：

1、将湿石油天然气输入回热器与其中的冷干气换热；

2、原料气温度降至5～20℃后，进入内部设置有蒸发器的汽液分离器，由制冷机组提供冷媒(氟利昂、丙烷、氨气等)在蒸发器中蒸发，并保证冷冻脱水过程所需的冷量；

3、原料气从汽液分离器下部侧壁斜切进入设备以0.3-1.5m/s的流速自下而上穿过蒸发器逐渐被冷却，边降温，边凝析，边洗涤，起到局部精馏效果，使脱水脱烃效果比一次冷凝效果提高10～20％左右；

4、原料气穿过蒸发器后，温度降到脱水深度要求值后，出汽液分离器再进入回热器，冷干气被复热至15～30℃后进入外输气管网，冷凝下来的水和轻质油则沉降在分离器底部，分别通过管道回收或排污，少部分水以冰霜和烃类水化物的形式或被冻结在蒸发器翅片表面，等融冰时滴入分离器底部。由于整个流程采用一个分离器，凝析出来的水和轻质油沉降在分离器底部，凝液的平均温度一般情况下不会低于0℃，因此，在寒冷的冬天只要在分离器底部和污水排出管线进行电热带伴热即可；

5、石油气冷冻脱水脱轻烃设备装置工作的自动控制：

本发明进行石油气冷冻脱水脱重烃净化处理过程所采用的设备装置和工艺流程由回热器、汽液分离器、蒸发器、重锤式安全阀、制冷机组、插入式远传温度计及相应的输入、输出连接管线组成。在正常工作情况下，湿石油进入回热器换热后经管线通入汽液分离器，在设置在其内的蒸发器中蒸发，冷凝后的水和重烃分别沉降至汽液分离器底部，由轻质油回收管线回收利用或由排污管线排走，干气则由管线回输至回热器，经管线输送至外输气管网。液汽分离器由制冷机组提供冷媒，外侧设置有重锤式安全阀，内侧设置有插入式远传温度计，分别用于装置工作的自动控制。在工作过程中，当蒸发器通道被冰霜和烃类水化物冻结到一定厚度后，石油气流过蒸发器阻力降达到0.02～0.05MPa时，设置在汽液分离器外侧的重锤式安全阀自动打开，未经蒸发器冷却的石油气通过插入至汽液分离器内部的导管直接进入汽液分离器，导管出口面对插入式远传温度计探头。当温度计温度较汽液分离器顶部设定操作温度高3-5℃时，温度计的电讯号立即命令制冷压缩机停机；此时，蒸发器也停止提供冷量，而从回热器来的天然气依然可以穿过蒸发器的通道，被凝结在蒸发器翅片通道内壁上的冰霜和烃类水化物冷却，同时也达到蒸发器翅片壁面融冰的目的。当制冷压缩机自动停机5-30分钟(自动停机时间根据脱水深度要求确定)后，时间继电器动作，自控系统命令制冷压缩机再次启动。

本发明提供的石油天然气冷冻脱水脱重烃方法具有所采用的设备装置工艺流程简单、投资少、能耗低、净化效果好等优点，利用该方法可以解决采用传统直接冷冻方法时由于温度降至冰点以下而产生的冻结问题，获得良好的石油气净化效果。

附图说明：

附图为本发明所采用设备装置、工艺流程示意图。

具体实施方式：

本发明由以下实施例给出，下面结合附图对本发明作进一步描述。

如图所示，本发明所采用的设备装置工艺流程由回热器1、汽液分离器2、蒸发器3、重锤式安全阀4、插入式远传温度计5、制冷机组6及相应的连接管线组成，其工艺流程连接关系如下：回热器1上部分别与湿石油气输入管线7和来自汽液分离器2的干气输入管线8相连接，下部分别与输入汽液分离器2的湿石油气管线9和净化处理后的干气输出管线10相连接；汽液分离器2内中部设有蒸发器3，上部设有插入式远传温度计5探头，汽液分离器2外侧设有与之相连通的重锤式安全阀4；汽液分离器2底部分别接出轻质油回收闸门管线11和污水排放闸门管线12，侧壁设有与制冷机组6相连的冷媒循环管线13。

实施例：按照本发明提供的上述技术方案和实施步骤在中国辽河油田某油气集输站对石油气进行脱水脱重烃净化处理工作。在此过程中，主要工作参数如下：湿石油气在回热器中与冷干气换热，原料气降至10℃后进入汽液分离器；原料气穿过蒸发器的流速为1.5m/s；原料气降至-5℃后出汽液分离器进回热器；冷干气复热至28℃后进入外输气管网；凝液平均温度为3℃。此次实施过程中，处理石油气量为6000-15000Nm³/d，处理后的天然气露点温度达到-25℃～-30℃，满足矿区自用和并网外输气要求，同时获得1.5t/d轻质油，经济效益显著。

Claims (2)

1、一种石油天然气冷冻脱水脱重烃方法，其特征在于：该方法乃是将湿石油天然气输入回热器与冷干气换热，然后将降温后的原料气通过内部设置有蒸发器的汽液分离器，由制冷机组提供冷媒，使原料气在蒸发器中蒸发，并使其中的水和轻质油冷凝分离出来，最终达到石油天然气脱水脱轻烃的良好净化处理效果；

本发明的实施步骤和技术要点如下：

(1)、将湿石油天然气输入回热器与冷干气换热；

(2)、原料气温度降至5～20℃后，进入内部设置有蒸发器的汽液分离器，由制冷机组提供冷媒在蒸发器中蒸发，并保证冷冻脱水过程所需的冷量；

(3)、原料气从汽液分离器下部侧壁斜切进入设备以0.3-1.5m/s的流速自下而上穿过蒸发器逐渐被冷却，边降温，边凝析，边洗涤，起到局部精馏效果，使脱水脱烃效果比一次冷凝效果提高10～20％左右；

(4)、原料气穿过蒸发器后，温度降到脱水深度要求值后，出汽液分离器再进入回热器，冷干气被复热至15～30℃后进入外输气管网，冷凝下来的水和轻质油则沉降在分离器底部，分别通过管道回收或排污，少部分水以冰霜和烃类水化物的形式或被冻结在蒸发器翅片表面，等融冰时滴入分离器底部；

2、根据权利要求1所述的石油天然气冷冻脱水脱重烃方法，其特征在于：本发明进行石油气冷冻脱水脱重烃净化处理过程所采用的设备装置和工艺流程由回热器、汽液分离器、蒸发器、重锤式安全阀、制冷机组、插入式远传温度计及相应的输入、输出连接管线组成。