CN218665939U - 一种油田伴生气提纯甲烷和二氧化碳的系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种油田伴生气提纯甲烷和二氧化碳的系统，所述系统包括：脱烃系统，用于去除油田伴生气中的重烃和水分，形成脱烃混合气；烃碳分离系统，所述烃碳分离系统的入口和脱烃系统的出口连通，用于将脱烃混合气分离，所述烃碳分离系统包括烃碳分离塔组和缓冲罐，所述烃碳分离塔组的底部出口与缓冲罐的入口连通，脱烃混合气进入所述烃碳分离塔组后，分离形成粗甲烷气体和粗二氧化碳气体；二氧化碳提纯系统，所述缓冲罐的出口与二氧化碳提纯系统的入口连通，所述二氧化碳提纯系统用于对所述粗二氧化碳气体进行提纯处理，得到纯二氧化碳。该系统能够最大程度的回收甲烷和二氧化碳，二氧化碳纯度高，减少资源浪费。

Description

一种油田伴生气提纯甲烷和二氧化碳的系统

技术领域

本实用新型属于油田伴生气资源回收利用技术领域，具体涉及一种油田伴生气提纯甲烷和二氧化碳的系统。

背景技术

油田在开采过程中，在油层间会出现伴随石油液体出现的气体，主要成分是甲烷，通常含有大量的乙烷和碳氢重组分，有的还含有二氧化碳、氮、硫化氢等非烃类气体，一般极少含非饱和烃类气体。伴生气可用于制取液化石油气，也可用作燃料和化工原料。在回收伴生气中的甲烷成分的同时，回收其副产物二氧化碳，用于石油开采，其意义更大。

油田伴生气早期大都采用燃烧后排放的方式，但燃烧不仅造成资源浪费，而且燃烧后还会产生大量的CO₂以及排放的甲烷，都会造成温室效应。

油田伴生气成分复杂，有的甲烷含量高，有的二氧化碳含量高。针对甲烷含量高的伴生气，一般采用直接压缩的方式，对甲烷和重烃进行分离，但是对于甲烷含量低的伴生气，没有更好的解决办法。

因此，很有必要针对甲烷含量低的油田伴生气，提供一种同时提纯甲烷和二氧化碳的系统。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种油田伴生气提纯甲烷和二氧化碳的系统，以至少解决目前针对甲烷含量低的油田伴生气，还没有能同时提纯甲烷和二氧化碳的系统的问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种油田伴生气提纯甲烷和二氧化碳的系统，所述系统包括：

脱烃系统，用于去除油田伴生气中的重烃和水分，形成脱烃混合气；

烃碳分离系统，所述烃碳分离系统的入口和脱烃系统的出口连通，用于将脱烃混合气分离，所述烃碳分离系统包括烃碳分离塔组和缓冲罐，所述烃碳分离塔组的底部出口与缓冲罐的入口连通，脱烃混合气进入所述烃碳分离塔组后，分离形成粗甲烷气体和粗二氧化碳气体；

二氧化碳提纯系统，所述缓冲罐的出口与二氧化碳提纯系统的入口连通，所述二氧化碳提纯系统用于对所述粗二氧化碳气体进行提纯处理，得到纯二氧化碳。

在如上所述的油田伴生气提纯甲烷和二氧化碳的系统，优选，所述脱烃系统包括依次连通的冷却器、气液分离器和脱烃塔组，所述冷却器的出口和气液分离器的入口连通，所述气液分离器的气体出口和脱烃塔组的入口连通。

在如上所述的油田伴生气提纯甲烷和二氧化碳的系统，优选，所述烃碳分离系统还包括第一稳压罐，所述第一稳压罐的入口和脱烃塔组的气体出口连通，所述稳压罐的出口和烃碳分离塔组的入口连通，脱烃混合气先进入稳压罐后再进行烃碳分离。

在如上所述的油田伴生气提纯甲烷和二氧化碳的系统，优选，所述二氧化碳提纯系统包括依次连通的压缩机、第二稳压罐、吸附塔组、液化模块、精馏模块和二氧化碳储罐，经过烃碳分离后的粗二氧化碳经过压缩后进入到第二稳压罐内，第二稳压罐的出口与吸附塔组的入口连通，进一步除杂进入液化模块，液化模块的出口与精馏模块的入口连通，经过精馏后得到纯二氧化碳，进入二氧化碳储罐内储存。

在如上所述的油田伴生气提纯甲烷和二氧化碳的系统，优选，所述烃碳分离系统还包括真空泵，所述真空泵的入口和所述烃碳分离塔组的底部出口连通，所述真空泵的出口和所述缓冲罐的入口连通，所述真空泵用于对烃碳分离塔组吸附的二氧化碳进行真空解吸。

在如上所述的油田伴生气提纯甲烷和二氧化碳的系统，优选，所述冷却器的出口管道上设置有控制阀和温度传感器。

在如上所述的油田伴生气提纯甲烷和二氧化碳的系统，优选，所述气液分离器上设置有液位计，用于检测气液分离器的液位。

在如上所述的油田伴生气提纯甲烷和二氧化碳的系统，优选，所述气液分离器内设置有除沫装置，用于对进入内部的伴生气进行除沫。

有益效果：

(1)本实用新型的油田伴生气提纯甲烷和二氧化碳的系统包括脱烃系统、烃碳分离系统和二氧化碳提纯系统，经过处理后能够得到纯度99.9％的工业级二氧化碳，能够最大程度的回收甲烷和二氧化碳，减少资源浪费。

(2)本实用新型的系统设置有脱烃系统，在烃碳分离之前将重烃和水分脱除，不但延长了烃碳分离塔组中使用的吸附剂的寿命，还提高了分离效率。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。其中：

图1为本实用新型实施例的油田伴生气提纯甲烷和二氧化碳的系统的流程示意图；

图2为本实用新型实施例的脱烃系统的流程示意图；

图3为本实用新型实施例的烃碳分离系统的流程示意图；

图4为本实用新型实施例的二氧化碳提纯系统的流程示意图。

图中：

11-脱烃系统；12-烃碳分离系统；13-二氧化碳提纯系统；

21-冷却器；22-气液分离器；23-脱烃塔组；

31-第一稳压罐；32-烃碳分离塔组；33-真空泵；34-缓冲罐；

41-压缩机；42-第二稳压罐；43-吸附塔组；44-液化模块；45-精馏模块；46-二氧化碳储罐。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”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实用新型而不是要求本实用新型必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。本实用新型中使用的术语“相连”、“连通”应做广义理解，例如，可以是固定连通，也可以是可拆卸连通；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

如图1至图4所示，根据本实用新型的实施例，提供了一种油田伴生气提纯甲烷和二氧化碳的系统，系统包括脱烃系统11、烃碳分离系统12和二氧化碳提纯系统13。

本实用新型中的油田伴生气的压力为0.3-5MPa，甲烷的体积浓度为20-80％。

脱烃系统11，用于去除油田伴生气中的重烃(即大分子烃类)和水分，形成脱烃混合气。

烃碳分离系统12，烃碳分离系统12的入口和脱烃系统11的出口连通，用于将脱烃混合气分离，烃碳分离系统12包括烃碳分离塔组32和缓冲罐34，烃碳分离塔组32的底部出口与缓冲罐34的入口连通，脱烃混合气进入烃碳分离塔组32后，分离形成粗甲烷气体和粗二氧化碳气体。

烃碳分离塔组32包含多个并联设置的吸附塔，吸附塔内填充有烃碳分离吸附剂，吸附剂为现有吸附剂，其具体成分不做限定，用于吸附二氧化碳。吸附塔的入口通过管道连通于脱烃系统11的出口，吸附塔的顶部出气口通过管道连通于下游系统，把粗甲烷气体输送到下游进一步处理。

二氧化碳提纯系统13，缓冲罐34的出口与二氧化碳提纯系统13的入口连通，二氧化碳提纯系统13用于对粗二氧化碳气体进行提纯处理，得到纯二氧化碳。

本实用新型的具体实施例中，脱烃系统11包括依次连通的冷却器21、气液分离器22和脱烃塔组23，冷却器21的出口和气液分离器22的入口连通，气液分离器22的气体出口和脱烃塔组23的入口连通。

本实用新型的具体实施例中，由于油田伴生气的温度较高，不便于进行后续的分离工序，因此需要将油田伴生气采用冷却器21降温，冷却器21可以为空气冷却器21或水冷冷却器21，用于对伴生气进行降温处理，用于将50℃的油田伴生气降低到40℃以下。冷却器21的出口管道上设置有控制阀和温度传感器，温度传感器用于检测冷却后的伴生气的温度。

本实用新型的具体实施例中，气液分离器22上设置有液位计，用于检测气液分离器22的液位，保证伴生气中气液分离过程的顺利进行。

本实用新型的具体实施例中，气液分离器22内设置有除沫装置，用于对进入内部的伴生气进行除沫。充分的进行气液分离，以使其后续顺利的吸附脱烃。需要说明的是，这里除沫装置的具体结构设置不做限定，可参照现有除沫装置的结构，只要能实现上述功能即可。

本实用新型的具体实施例中，脱烃系统11的脱烃塔组23由2个主脱烃塔、1个辅助塔及1个加热器组成。主脱烃塔的入口管道上设置有控制阀、二氧化碳分析仪、甲烷分析仪和流量计，其中，控制阀为自动控制阀门，与控制器连接，实现自动化控制操作；二氧化碳和甲烷分析仪用于检测进入主脱烃塔的伴生气中二氧化碳和甲烷的浓度，流量计用于检测进入脱烃塔组23的伴生气流量。

伴生气经过降温除液后，一路进入主脱烃塔，进行吸附脱烃，脱烃后合格气体经过塔顶流出，另一路进入辅助塔后，然后进入加热器加热，最后进去另一个主脱烃塔吹扫热再生。

本实用新型的具体实施例中，烃碳分离系统12还包括第一稳压罐31，第一稳压罐31的入口和脱烃塔组23的气体出口连通，第一稳压罐31的出口和烃碳分离塔组32的入口连通，脱烃混合气先进入第一稳压罐31后再进行烃碳分离。

本实用新型的具体实施例中，烃碳分离系统12还包括真空泵33，真空泵33的入口和烃碳分离塔组32的底部出口连通，真空泵33的出口和缓冲罐34的入口连通，真空泵33用于对烃碳分离塔组32吸附的二氧化碳进行真空解吸。在本实用新型的其他实施例中，经过烃碳分离塔组32吸附的二氧化碳也可以采用自然解吸，具体选择可根据原料气情况充分考虑二氧化碳的回收率和能耗问题。

本实用新型的具体实施例中，烃碳分离系统12中的烃碳分离塔组32包括多个并联设置的吸附塔，用于吸附二氧化碳，真空泵33的进口通过管道连通于吸附塔的底部出气口，真空泵33的出口通过管道与缓冲罐34的进口连通。优选地，本实用新型中采用真空泵33的方式进行解吸，可以有效地降低能耗，还能提高二氧化碳的回收率。

烃碳分离塔组32的吸附塔设置有多台，并由PLC通过电磁阀控制气动阀，来保证不同吸附塔的不同工作状态，塔顶出气为高浓度粗甲烷气体，塔底出气为≥80％的二氧化碳气体，作为二氧化碳提纯系统13的原料气。

本实用新型的具体实施例中，二氧化碳提纯系统13包括依次连通的压缩机41、第二稳压罐42、吸附塔组43、液化模块44、精馏模块45和二氧化碳储罐46，经过烃碳分离后的粗二氧化碳经过压缩后进入到第二稳压罐42内，第二稳压罐42的出口与吸附塔组43的入口连通，进一步除杂进入液化模块44，液化模块44的出口与精馏模块45的入口连通，经过精馏后得到纯二氧化碳，进入二氧化碳储罐46内储存。

其中，压缩机41将烃碳分离系统12过来的原料，压缩到2.6-5.0MPa，进入到第二稳压罐42的入口，第二稳压罐42的出口连通于吸附塔组43的入口，经过进一步除杂后，进入液化模块44，液化模块44的出口进入精馏模块45的入口，精馏得到的是体积浓度为≥99.5％的工业级二氧化碳产品，从精馏模块45的底部出口进入至二氧化碳储罐46进行储存。

可选地，压缩机41的具体压力可以根据进入该压缩机41的气体的成分来定。

在采用本实用新型的油田伴生气提纯甲烷和二氧化碳系统时，带压的油田伴生气首先进入脱烃系统11中，脱烃系统11对伴生气进行脱烃脱水等除杂处理，之后进入烃碳分离系统12中，伴生气中的大部分二氧化碳气体及少量甲烷、氮气被烃碳分离塔组32中的吸附塔内的二氧化碳吸附剂所吸附，而伴生气中的大量甲烷和少量二氧化碳、氮气组分由吸附塔顶部出气口流出，后续进入下游系统，吸附塔底部气体经过真空泵33抽真空解吸后，得到粗二氧化碳气体进入塔底缓冲罐34中，以进入提纯系统。

需要说明的是，在采用本实用新型的油田伴生气提纯甲烷和二氧化碳系统的伴生气进行回收甲烷和二氧化碳时，伴生气的吸附压力设置为0.3～5MPa，即脱烃混合气进入烃碳分离塔组中的吸附塔之前的压力为0.3～5MPa，具体吸附压力随伴生气情况不同而不同。具体操作时，可以根据原料气中二氧化碳的浓度来选择上述压力范围内的不同压力或者对伴生气进行压缩以提高吸附压力，实现同时回收甲烷和二氧化碳。

当然地，在采用本实用新型的油田伴生气烃碳分离系统12对伴生气进行甲烷和二氧化碳分离时，可以根据伴生气中二氧化碳的浓度来选择吸附塔的数量及相应管路上的控制阀数量，以最大限度上降低投资成本。

下面通过具体实施例来对油田伴生气提纯甲烷和二氧化碳系统详细说明。

本实施例用于对某油田甲烷含量36％的伴生气进行分离回收甲烷和二氧化碳，其中，伴生气的具体成分如表1所示。

表1油田伴生气的成分

成分

二氧化碳

氮气

甲烷

乙烷

丙烷

CnHm

水

温度

实测值

56.99％

1.06％

36.7％

3.55％

061％

0.21％

0.88％

50℃

具体操作为：带压伴生气(压力1.1MPa，温度50℃)，进入冷却器21中进行降温，将其温度降至40℃后，之后进入气液分离器22中进行气液分离，以除去其中的水分和重烃等杂质，然后进入脱烃塔组23进行除杂，降温、除杂后的伴生气进入烃碳分离系统12的烃碳分离塔组32进行吸附分离，烃碳分离塔组32的塔顶流出高纯度的粗甲烷气体(甲烷含量约94％)和少量二氧化碳、氮气，烃碳分离塔组32的塔底经抽真空后流出高浓度二氧化碳(二氧化碳含量约90％)和少量甲烷、乙烷及氮气，进入塔底的缓冲罐34。烃碳分离系统12的烃碳分离塔组32中设置有多个并联吸附塔，多个吸附塔经过吸附、均压、吹扫、冲压后，二氧化碳被富集在每个吸附塔内的吸附剂中，进而塔底经真空泵33解吸、降温后得到的解吸气为二氧化碳体积含量为90％，压力为10KPa的高浓度二氧化碳气体。

该90％的二氧化碳气体经过压缩机41压缩到2.6MPa后，分别经过稳压、吸附除杂、液化后进入精馏塔精馏提纯，最终得到99.9％的工业级二氧化碳产品。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种油田伴生气提纯甲烷和二氧化碳的系统，其特征在于，所述系统包括：

脱烃系统，用于去除油田伴生气中的重烃和水分，形成脱烃混合气；

烃碳分离系统，所述烃碳分离系统的入口和脱烃系统的出口连通，用于将脱烃混合气分离，所述烃碳分离系统包括烃碳分离塔组和缓冲罐，所述烃碳分离塔组的底部出口与缓冲罐的入口连通，脱烃混合气进入所述烃碳分离塔组后，分离形成粗甲烷气体和粗二氧化碳气体；

二氧化碳提纯系统，所述缓冲罐的出口与二氧化碳提纯系统的入口连通，所述二氧化碳提纯系统用于对所述粗二氧化碳气体进行提纯处理，得到纯二氧化碳。

2.如权利要求1所述的油田伴生气提纯甲烷和二氧化碳的系统，其特征在于，所述脱烃系统包括依次连通的冷却器、气液分离器和脱烃塔组，所述冷却器的出口和气液分离器的入口连通，所述气液分离器的气体出口和脱烃塔组的入口连通。

3.如权利要求2所述的油田伴生气提纯甲烷和二氧化碳的系统，其特征在于，所述烃碳分离系统还包括第一稳压罐，所述第一稳压罐的入口和脱烃塔组的气体出口连通，所述稳压罐的出口和烃碳分离塔组的入口连通，脱烃混合气先进入稳压罐后再进行烃碳分离。

4.如权利要求1所述的油田伴生气提纯甲烷和二氧化碳的系统，其特征在于，所述二氧化碳提纯系统包括依次连通的压缩机、第二稳压罐、吸附塔组、液化模块、精馏模块和二氧化碳储罐，经过烃碳分离后的粗二氧化碳经过压缩后进入到第二稳压罐内，第二稳压罐的出口与吸附塔组的入口连通，进一步除杂进入液化模块，液化模块的出口与精馏模块的入口连通，经过精馏后得到纯二氧化碳，进入二氧化碳储罐内储存。

5.如权利要求3所述的油田伴生气提纯甲烷和二氧化碳的系统，其特征在于，所述烃碳分离系统还包括真空泵，所述真空泵的入口和所述烃碳分离塔组的底部出口连通，所述真空泵的出口和所述缓冲罐的入口连通，所述真空泵用于对烃碳分离塔组吸附的二氧化碳进行真空解吸。

6.如权利要求2所述的油田伴生气提纯甲烷和二氧化碳的系统，其特征在于，所述冷却器的出口管道上设置有控制阀和温度传感器。

7.如权利要求2所述的油田伴生气提纯甲烷和二氧化碳的系统，其特征在于，所述气液分离器上设置有液位计，用于检测气液分离器的液位。

8.如权利要求2所述的油田伴生气提纯甲烷和二氧化碳的系统，其特征在于，所述气液分离器内设置有除沫装置，用于对进入内部的伴生气进行除沫。

Images