CN112980489B - 一种开式制冷油田伴生气轻烃回收的工艺方法 - Google Patents

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Abstract

一种开式制冷油田伴生气轻烃回收的工艺方法，其具体操作步骤为：原料气通过原料气压缩机进行增压到14～25bar，然后经过换热器或空冷器或蒸发冷却器冷却到20℃～45℃进入三相分离器，气相进入脱水干燥***进行脱水干燥，油相进入稳定轻烃塔，水相进入污水罐，经过干燥脱水后的原料气露点在‑40℃～‑70℃之间，进入脱乙烷精馏塔的中部，通过精馏，把轻组分甲烷和乙烷分离出来，脱乙烷塔设置再沸器，本申请提出的开式制冷方式利用自身物料作为冷剂使用，不需要外购冷剂，节省了投资，降低了能耗，C3收率能达到99％。发明合理利用原料气中的组分，作为低温制冷过程的冷剂介质，随时可以得到，不受外购冷剂限制，创新性强，节省成本。

Description

一种开式制冷油田伴生气轻烃回收的工艺方法
技术领域
本发明涉及油田伴生气处理领域，尤其涉及一种开式制冷油田伴生气轻烃回收的工艺方法。
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。
现有的报道采用节流阀制冷，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。直接换热工艺(DHX)适用于C3组分小于8％、气体流量较大的气体处理装置。C3收率受原料气中C1/C2影响较大，关键是吸收气化制冷。冷油吸收，适用于原料气C3含量大于10％的气体，是来自装置自产轻烃作为吸收剂。对于变化范围大的原料气不适用。膨胀制冷原料气的压力及气量需要稳定，原料气进行膨胀时需要较高的压力，一般要大于4MPA，压缩机，膨胀机费用较高，气量和组成变化范围大时，操作比较困难，不能适应气相及组成经常变化的情况，经济成本过高。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种开式制冷油田伴生气轻烃回收的工艺方法，其具体操作步骤为：
原料气通过原料气压缩机进行增压到14～25bar，然后经过换热器或空冷器或蒸发冷却器冷却到20℃～45℃进入三相分离器，气相进入脱水干燥***进行脱水干燥，油相进入稳定轻烃塔，水相进入污水罐，经过干燥脱水后的原料气露点在-40℃～-70℃之间，进入脱乙烷精馏塔的中部，通过精馏，把轻组分甲烷和乙烷分离出来，脱乙烷塔设置再沸器，由导热油作为热源或电加热或蒸汽加热，脱乙烷精馏塔塔顶的气相进入冷箱冷却到-40℃～-70℃，进入低温气液分离器一，低温气液分离器一出来的气相经过节流降温后，压力为3bar～6bar，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；液相减压到8～12bar后进入冷箱复热，作为深冷制冷压缩机冷剂，进入制冷压缩机增压到14～25bar后返回冷箱冷却至-30℃～-70℃，进入低温气液分离器二，气相经过节流降温后，去低温气液分离器一，液相经过节流后返回脱乙烷精馏塔塔顶，作为塔顶回流，脱乙烷塔塔底物料进入液化气精馏塔。
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，塔底轻烃进入液化气精馏塔。
所述液化气精馏塔设有两个进料口，所述进料口分别和两股进料管道连接，通过液化气精馏塔精馏，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。
一种开式制冷油田伴生气轻烃回收***，其特征在于所述原料气压缩机一侧连接有进气管道，所述原料气压缩机另一侧通过管道和原料气冷却器连接，所述原料气冷却器和三相分离罐连接，所述三相分离罐分别和污水罐、稳定轻烃塔、脱水干燥***连接，所述稳定轻烃塔还和进气管道、稳定轻烃泵连接，所述脱水干燥***和脱乙烷精馏塔连接，所述脱乙烷精馏塔还和液化气精馏塔、低温回流泵、冷箱连接，所述冷箱还和预冷压缩机组、深冷压缩机组、低温气液分离器一、低温气液分离器二、干气收集管道连接，所述脱乙烷精馏塔连接的管道穿过冷箱和低温气液分离器一连接，所述低温气液分离器一连接的管道穿过冷箱分别和深冷压缩机组、干气收集管道连接，所述低温气液分离器二连接的管道穿过冷箱和深冷压缩机组连接，所述低温气液分离器二和低温回流泵连接，所述液化气精馏塔和稳定轻烃泵连接，所述液化气精馏塔分别和液化石油气收集管道、C5及以上组分收集管道。
所述脱水干燥***为分子筛干燥器。
本发明的有益效果为：本发明采用开式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。
本申请提出的开式制冷方式利用自身物料作为冷剂使用，不需要外购冷剂，节省了投资，降低了能耗，C3收率能达到99％。发明合理利用原料气中的组分，作为低温制冷过程的冷剂介质，随时可以得到，不受外购冷剂限制，创新性强，节省成本。本申请稳定轻烃塔的设计，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塔的处置能力。本申请工艺简单，流程简短，能耗低，设计合理。
本申请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。
图中：1-原料气压缩机；2-原料气冷却器；3-三相分离罐；4-稳定轻烃塔；5-稳定轻烃泵；6-脱水干燥***；7-脱乙烷精馏塔；8-低温气液分离器一；9-冷箱；10-预冷压缩机组；11-深冷压缩机组；12-低温气液分离器二；13-低温回流泵；14-液化气精馏塔。
实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明创造中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明创造的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、
“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明创造的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。
下面结合实施例来详细说明本发明创造。
实施例1
本申请一种开式制冷油田伴生气轻烃回收***，原料气压缩机一侧连接有进气管道，原料气压缩机另一侧通过管道和原料气冷却器连接，原料气冷却器和三相分离罐连接，三相分离罐分别和污水罐、稳定轻烃塔、脱水干燥***连接，稳定轻烃塔还和进气管道、稳定轻烃泵连接，脱水干燥***和脱乙烷精馏塔连接，脱乙烷精馏塔还和液化气精馏塔、低温回流泵、冷箱连接，冷箱还和预冷压缩机组、深冷压缩机组、低温气液分离器一、低温气液分离器二、干气收集管道连接，脱乙烷精馏塔连接的管道穿过冷箱和低温气液分离器一连接，低温气液分离器一连接的管道穿过冷箱分别和深冷压缩机组、干气收集管道连接，低温气液分离器二连接的管道穿过冷箱和深冷压缩机组连接，低温气液分离器二和低温回流泵连接，液化气精馏塔和稳定轻烃泵连接，液化气精馏塔分别和液化石油气收集管道、C5及以上组分收集管道。气相冷凝的连接的冷箱由两组制冷机组成，一组是闭式制冷循环，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℃，另一组是开式制冷，混合冷媒介质来自原料气，包括氮气、甲烷、乙烷、丙烷、正丁烷、异丁烷，提供深冷段冷源，制冷温度范围为-40℃～-90℃。
实施例2
一种开式制冷油田伴生气轻烃回收的工艺方法，其具体操作步骤为：
原料气通过原料气压缩机进行增压到14～25bar，然后经过换热器或空冷器或蒸发冷却器冷却到20℃～45℃进入三相分离器，气相进入分子筛干燥器进行脱水干燥，油相进入提馏塔，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，塔底轻烃进入液化气精馏塔，水相进入污水罐，经过干燥脱水后的原料气露点在-40℃～-70℃之间，进入脱乙烷精馏塔的中部，通过精馏，把轻组分甲烷和乙烷分离出来，脱乙烷塔设置再沸器，由导热油作为热源或电加热或蒸汽加热，脱乙烷精馏塔塔顶的气相进入冷箱冷却到-40℃～-70℃，进入低温气液分离器一，低温气液分离器一出来的气相经过节流降温后，压力为3bar～6bar，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；液相减压到8～12bar后进入冷箱复热，作为深冷制冷压缩机冷剂，进入制冷压缩机增压到14～25bar后返回冷箱冷却至-30℃～-70℃，进入低温气液分离器二，气相经过节流降温后，去低温气液分离器一，液相经过节流后返回脱乙烷精馏塔塔顶，作为塔顶回流，脱乙烷塔塔底物料进入液化气精馏塔。液化气精馏塔设有两个进料口，所述进料口分别和两股进料管道连接，通过液化气精馏塔精馏，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。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种开式制冷油田伴生气轻烃回收的工艺方法，其具体操作步骤为：
原料气通过原料气压缩机进行增压到14～25bar，然后经过换热器或空冷器或蒸发冷却器冷却到20℃～45℃进入三相分离器，气相进入脱水干燥***进行脱水干燥，油相进入稳定轻烃塔，水相进入污水罐，经过干燥脱水后的原料气露点在-40℃～-70℃之间，进入脱乙烷精馏塔的中部，通过精馏，把轻组分甲烷和乙烷分离出来，脱乙烷塔设置再沸器，由导热油作为热源或电加热或蒸汽加热，脱乙烷精馏塔塔顶的气相进入冷箱冷却到-40℃～-70℃，进入低温气液分离器一，低温气液分离器一出来的气相经过节流降温后，压力为3bar～6bar，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；液相减压到8～12bar后进入冷箱复热，作为深冷制冷压缩机冷剂，进入制冷压缩机增压到14～25bar后返回冷箱冷却至-30℃～-70℃，进入低温气液分离器二，气相经过节流降温后，去低温气液分离器一，液相经过节流后返回脱乙烷精馏塔塔顶，作为塔顶回流，脱乙烷塔塔底物料进入液化气精馏塔。
2.按照权利要求1所述的一种开式制冷油田伴生气轻烃回收的工艺方法，其特征在于所述冷箱冷却温度为-40℃～-70℃。
3.按照权利要求1所述的一种开式制冷油田伴生气轻烃回收的工艺方法，其特征在于所述脱水干燥***为分子筛干燥器。
4.按照权利要求1所述的一种开式制冷油田伴生气轻烃回收的工艺方法，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，塔底轻烃进入液化气精馏塔。
5.按照权利要求1所述的一种开式制冷油田伴生气轻烃回收的工艺方法，其特征在于所述液化气精馏塔设有两个进料口，所述进料口分别和两股进料管道连接，通过液化气精馏塔精馏，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。
6.一种开式制冷油田伴生气轻烃回收***，其特征在于包括原料气压缩机、原料气冷却器、三相分离罐、稳定轻烃塔、稳定轻烃泵、脱水干燥***、脱乙烷精馏塔、低温气液分离器一、冷箱、预冷压缩机组、深冷压缩机组、低温气液分离器二、低温回流泵、液化气精馏塔，所述原料气压缩机一侧连接有进气管道，所述原料气压缩机另一侧通过管道和原料气冷却器连接，所述原料气冷却器和三相分离罐连接，所述三相分离罐分别和污水罐、稳定轻烃塔、脱水干燥***连接，所述稳定轻烃塔还和进气管道、稳定轻烃泵连接，所述脱水干燥***和脱乙烷精馏塔连接，所述脱乙烷精馏塔还和液化气精馏塔、低温回流泵、冷箱连接，所述冷箱还和预冷压缩机组、深冷压缩机组、低温气液分离器一、低温气液分离器二、干气收集管道连接，所述脱乙烷精馏塔连接的管道穿过冷箱和低温气液分离器一连接，所述低温气液分离器一连接的管道穿过冷箱分别和深冷压缩机组、干气收集管道连接，所述低温气液分离器二连接的管道穿过冷箱和深冷压缩机组连接，所述低温气液分离器二和低温回流泵连接，所述液化气精馏塔和稳定轻烃泵连接，所述液化气精馏塔分别和液化石油气收集管道、C5及以上组分收集管道，气相冷凝的连接的冷箱由两组制冷机组成，一组是闭式制冷循环，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℃，另一组是开式制冷，混合冷媒介质来自原料气，包括氮气、甲烷、乙烷、丙烷、正丁烷、异丁烷，提供深冷段冷源，制冷温度范围为-40℃～-90℃；
所述深冷压缩机组的冷媒介质来自于原料气，通过原料气的不断排出和补充来实现冷剂动态循环。
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