一種從井場(chǎng)天然氣回收混烴的系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于天然氣領(lǐng)域，具體涉及一種從井場(chǎng)天然氣回收混烴的系統(tǒng)及方法，包括分離增壓?jiǎn)卧?、蒸餾回收單元，可以廣泛應(yīng)用在國(guó)內(nèi)偏遠(yuǎn)井場(chǎng)氣、放空氣、站點(diǎn)伴生氣的回收具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益；HYSYS軟件進(jìn)行模擬分析對(duì)已建或?qū)⒔ㄉ罾溲b置具有實(shí)時(shí)調(diào)整參數(shù)、優(yōu)化參數(shù)、提高產(chǎn)率、降低能耗等設(shè)計(jì)參考價(jià)值。
【專利說(shuō)明】一種從井場(chǎng)天然氣回收混烴的系統(tǒng)及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于天然氣領(lǐng)域，具體涉及一種從井場(chǎng)天然氣回收混烴的系統(tǒng)及方法。

【背景技術(shù)】
[0002]井場(chǎng)伴生氣中除含有甲烷外，含有一定量的乙烷、丙烷、丁烷、戊烷以及更重?zé)N類。為符合商品天然氣質(zhì)量指標(biāo)或管輸氣對(duì)烴露點(diǎn)的質(zhì)量要求，或?yàn)楂@得寶貴的液體燃料和化工原料，需將天然氣中的烴類按照一定要求分離與回收。
[0003]國(guó)內(nèi)一些天然氣井場(chǎng)，存在供電、供水設(shè)施跟不上，故不適合建造大型天然氣處理裝置，更適合建造一些小型化和橇裝化的混烴回收裝置。由于目前國(guó)內(nèi)沒(méi)有對(duì)該工藝進(jìn)行研究，混烴回收系統(tǒng)也缺乏理論知識(shí)作為依托。
[0004]混烴回收工藝是將C3以上的天然氣組分進(jìn)行充分回收，回收到的天然氣凝液或直接作為商品，或根據(jù)有關(guān)產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)一步分離為乙烷、液化石油氣(LPG)，也可以是丙烷、丁烷的混合物)及天然汽油(C5以上)等產(chǎn)品。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種從井場(chǎng)天然氣回收混烴的系統(tǒng)及方法，該混烴回收工藝方法是將天然氣中的丙烷、丁烷等以上重?zé)N回收。
[0006]為此本發(fā)明提供了一種從井場(chǎng)天然氣回收混烴的系統(tǒng)，包括分離增壓?jiǎn)卧?、蒸餾回收單元，
O分離增壓?jiǎn)卧?包括依次通過(guò)管道聯(lián)接的氣液分離器、換熱器一、壓縮機(jī)一、冷卻器一、壓縮機(jī)二、冷卻器二、分子篩干燥器，所述分子篩干燥器氣體出口聯(lián)接在換熱器一加熱管進(jìn)口，換熱器一加熱管出口依次聯(lián)接換熱器二節(jié)流閥、低溫分離器，所述換熱器二進(jìn)口聯(lián)接低溫分離器頂部，所述換熱器二出口聯(lián)接出氣管道；
2)蒸餾回收單元:包括脫乙烷塔，所述脫乙烷塔底部聯(lián)接平衡器，所述平衡器聯(lián)接出氣管道。
[0007]所述脫乙烷塔頂部聯(lián)接在氣液分離器下部，所述脫乙烷塔與氣液分離器之間還設(shè)置有循環(huán)器。
[0008]所述的換熱器一、換熱器二為板翅式換熱器。
[0009]一種從井場(chǎng)天然氣回收混烴的方法，包括以下步驟:
I)常溫常壓下原料氣首先進(jìn)入氣液分離器上部，除去其中的水分和雜質(zhì)；原料氣在氣液分離器內(nèi)達(dá)到氣液相平衡后，分離出的部分氣相，溫度達(dá)到17?18°c，壓力達(dá)到1.r1.6MPa，從氣液分離器頂部依次進(jìn)入換熱器一，溫度達(dá)到36?38 °C，壓力達(dá)到1.r1.6MPa，進(jìn)入壓縮機(jī)一，溫度達(dá)到85?86°C，壓力達(dá)到1.Cl.5MPa，進(jìn)入冷卻器一，溫度達(dá)到4(T45°C，壓力達(dá)到2.Γ2.5MPa，進(jìn)入壓縮機(jī)二，溫度達(dá)到105?110°C，壓力達(dá)到
4.7?4.9MPa，進(jìn)入冷卻器二，最終溫度達(dá)到40?45°C，壓力4.7?4.9MPa ;進(jìn)入分子篩干燥器脫掉原料氣里面的游離水； 2)經(jīng)過(guò)增壓和脫水后的原料氣，再返回?fù)Q熱器一給原料氣提供熱量，溫度達(dá)到20?25 °C，壓力達(dá)到4.5?4.8MPa，再進(jìn)入換熱器二降溫至-60?_65°C進(jìn)入節(jié)流閥，節(jié)流閥在氣體節(jié)流處形成局部收縮，使得流速增加、溫度和壓力降低，降溫至-70?_74°C進(jìn)入低溫分離器進(jìn)行低溫閃蒸；
氣液分離器操作溫度17?18°C，壓力1.4?1.6MPa ；
3)閃蒸后的原料氣溫度-70?_75°C，壓力3.5?3.SMPa從低溫分離器下部進(jìn)入脫乙烷塔；脫乙烷塔下部產(chǎn)品外輸至下游；
脫乙烷塔塔內(nèi)重沸器中乙烷的摩爾分?jǐn)?shù)控制在5%?15%，脫乙烷塔塔內(nèi)精餾操作壓力
1.5 ?1.7MPa，溫度 65 ?70。。。
[0010]所述低溫分離器頂部出來(lái)的氣體溫度-70?-75°c，壓力3.5?4.0MPa,進(jìn)入換熱器二換熱后，溫度降為15?20°C，壓力3.5?4.0MPa外輸至下游。
[0011]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明提供的這一種從井場(chǎng)天然氣回收混烴的系統(tǒng)及方法，包括分離增壓?jiǎn)卧?、蒸餾回收單元，可以廣泛應(yīng)用在國(guó)內(nèi)偏遠(yuǎn)井場(chǎng)氣、放空氣、站點(diǎn)伴生氣的回收具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益；HYSYS軟件進(jìn)行模擬分析對(duì)已建或?qū)⒔ㄉ罾溲b置具有實(shí)時(shí)調(diào)整參數(shù)、優(yōu)化參數(shù)、提高產(chǎn)率、降低能耗等設(shè)計(jì)參考價(jià)值。
[0012]下面結(jié)合實(shí)施例附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是一種從井場(chǎng)天然氣回收混烴的系統(tǒng)及方法的實(shí)施例示意圖；
圖中:1、原料氣；2、氣液分離器；3、換熱器一 ；4、壓縮機(jī)一 ；5、冷卻器一 ；6、壓縮機(jī)二 ；
7、冷卻器二 ；8、分子篩干燥器；9、平衡器；10、脫乙烷塔；11、低溫分離器；12、節(jié)流閥；13、換熱器二； 14、循環(huán)器。

【具體實(shí)施方式】
[0014]實(shí)施例1:
如圖1所示的一種從井場(chǎng)天然氣回收混烴的系統(tǒng)，包括分離增壓?jiǎn)卧⒄麴s回收單元，其特征在于:
O分離增壓?jiǎn)卧?包括依次通過(guò)管道聯(lián)接的氣液分離器2、換熱器一 3、壓縮機(jī)一 4、冷卻器一 5、壓縮機(jī)二 6、冷卻器二 7、分子篩干燥器8，所述分子篩干燥器8氣體出口聯(lián)接在換熱器一 3加熱管進(jìn)口，換熱器一 3加熱管出口依次聯(lián)接換熱器二 13、節(jié)流閥12、低溫分離器11，所述換熱器二 13進(jìn)口聯(lián)接低溫分離器11頂部，所述換熱器二 13出口聯(lián)接出氣管道；
2)蒸餾回收單元:包括脫乙烷塔10，所述脫乙烷塔10上部與低溫分離器11底部聯(lián)接，所述脫乙烷塔10底部聯(lián)接平衡器9，所述平衡器9聯(lián)接出氣管道。
[0015]所述脫乙烷塔10頂部聯(lián)接在氣液分離器2下部，所述脫乙烷塔10與氣液分離器2之間還設(shè)置有循環(huán)器14。
[0016]所述的換熱器一 3、換熱器二 13為板翅式換熱器。
[0017]一種從井場(chǎng)天然氣回收混烴的方法，包括以下步驟:
I)常溫常壓下原料氣I首先進(jìn)入氣液分離器2上部，除去其中的水分和雜質(zhì)；原料氣I在氣液分離器2內(nèi)達(dá)到氣液相平衡后，分離出的部分氣相從氣液分離器2頂部依次進(jìn)入換熱器一 3、壓縮機(jī)一 4、冷卻器一 5、壓縮機(jī)二 6，冷卻器二 7，最終溫度達(dá)到40?45°C，壓力
4.7?4.9MPa ;進(jìn)入分子篩干燥器8脫掉原料氣(I)里面的游離水；
2)經(jīng)過(guò)增壓和脫水后的原料氣1，再返回?fù)Q熱器一3給原料氣I提供熱量，溫度達(dá)到20?25 °C，壓力達(dá)到4.5?4.8MPa，再進(jìn)入換熱器二 13降溫至-60?-65 °C進(jìn)入節(jié)流閥12，節(jié)流閥12在氣體節(jié)流處形成局部收縮，使得流速增加、溫度和壓力降低，降溫至-70?_74°C進(jìn)入低溫分離器11進(jìn)行低溫閃蒸；
氣液分離器(2)操作溫度17?18°C，壓力1.4?1.6MPa ；
3)閃蒸后的原料氣I溫度-70?_75°C，壓力3.5?3.8MPa從低溫分離器11下部進(jìn)入脫乙烷塔10 ;脫乙烷塔10下部作為產(chǎn)品外輸至下游；
脫乙烷塔10塔內(nèi)重沸器中乙烷的摩爾分?jǐn)?shù)控制在5%?15%，脫乙烷塔10塔內(nèi)精餾操作壓力1.5?1.7MPa，溫度65?70°C。
[0018]所述低溫分離器11頂部出來(lái)的氣體溫度-70?-75°C，壓力3.5?4.0MPa，進(jìn)入換熱器二 13換熱后，溫度降為15?20°C，壓力3.5?4.0MPa外輸至下游。
[0019]本發(fā)明提供的這一種從井場(chǎng)天然氣回收混烴的系統(tǒng)及方法，可以廣泛應(yīng)用在國(guó)內(nèi)偏遠(yuǎn)井場(chǎng)氣、放空氣、站點(diǎn)伴生氣的回收具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
[0020]常溫常壓下從邊遠(yuǎn)井口出來(lái)的原料氣I首先進(jìn)入氣液分離器2，在氣液分離器2內(nèi)達(dá)到氣液相平衡后，分離出部分氣相(溫度17.8°C，壓力1.5MPa)，進(jìn)入板翅式換熱器一 3，換熱后物流溫度38°C，壓力1.49MPa，進(jìn)入壓縮機(jī)一 4進(jìn)行壓縮，壓縮完物流溫度85.3°C，壓力2.42MPa，再進(jìn)入冷卻器一 5進(jìn)行冷卻，冷卻后物流溫度40°C，壓力2.4MPa，再進(jìn)入壓縮機(jī)二 6進(jìn)行壓縮，二次壓縮后物流溫度109°C，壓力4.8MPa，再進(jìn)入冷卻器二 7進(jìn)行冷卻，二次冷卻后物流溫度40°C，壓力4.8MPa，然后進(jìn)入分子篩干燥器8脫掉天然氣里面的游離水，返回板翅式換熱器一 3給原料氣I溫度提供熱量，出來(lái)物流溫度21.6°C，壓力4.78MPa，再進(jìn)入板翅式換熱器二 13降溫至_65°C再進(jìn)入節(jié)流閥12，節(jié)流閥12在氣體節(jié)流處形成局部收縮，使得流速增加溫度和壓力降低，降溫至-73.8°C。節(jié)流后的天然氣進(jìn)入低溫分離器11進(jìn)行低溫閃蒸。
[0021]閃蒸是氣相和液相進(jìn)入容器空間，在一定的壓力和溫度下，氣液兩相迅速分離。閃蒸后的物流溫度-73.8°C，壓力3.8MPa，
進(jìn)入脫乙烷塔10，脫乙烷塔內(nèi)重沸器中乙烷的摩爾分?jǐn)?shù)控制在5%?15%，脫乙烷塔內(nèi)精餾壓力控制在1.5MPa?1.52MPa，塔內(nèi)溫度控制在67.4°C，混烴得到大部分回收，經(jīng)測(cè)定混烴的飽和蒸汽壓在37.8°C下為0.78MPa，滿足液化天然氣規(guī)范的要求，經(jīng)平衡器9外輸至下游。(規(guī)范要求產(chǎn)品混烴飽和蒸汽壓=1.6MPa，常壓水露點(diǎn)=-60°C)。
[0022]脫乙烷塔10頂部出來(lái)的氣相物流溫度-58.1°C，壓力1.5MPa經(jīng)過(guò)循環(huán)器14返回到分離器2 ;氣液分離器2分離出的水由下部排出。
[0023]低溫分離器11頂部出來(lái)的氣相物流溫度(-70?_75°C，壓力3.5?4.0MPa)進(jìn)入換熱器13復(fù)熱后，物流溫度(15?20°C，壓力3.5?4.0MPa)外輸至下游。
[0024]分子篩干燥器8脫出的水由下部排出。
[0025]表I是混烴回收產(chǎn)品組分表；表2是外輸干氣組分表。
表I混烴回收產(chǎn)品組分表
-組分 |CH4 |C2H6 |C3H8 |iC4 |nC4 |iC5 |nC5 |C02 |N2
「分?jǐn)?shù) 1 |θ.1 |θ.2084 |θ.3356 |θ.0053 |θ.0072 |θ.2312 |θ |θ
表2外輸干氣組分表
組分 |CH4 IC2H6 IC3H8 |iC4 |nC4 |iC5 |nC5 |C02 |N2
分?jǐn)?shù) |θ.9157 |θ.022 |0.QQ17 |θ.0008 |θ.0001 |θ |θ |θ |θ
從表中看出回收的混烴產(chǎn)品中，丙烷以上的組分為78.77%，外輸干氣中甲烷、乙烷的總組分為93.77%，丙烷以上組分回收率高。
[0026]通過(guò)對(duì)邊遠(yuǎn)井場(chǎng)的天然氣組分進(jìn)行分析，提出了一種混烴回收的系統(tǒng)方法。采用國(guó)際上著名的HYSYS軟件進(jìn)行模擬分析研究，研究后表明:采用該系統(tǒng)所得到的混烴產(chǎn)品(飽和蒸汽壓=1.6MPa，混烴常壓水露點(diǎn)=-60°C)滿足規(guī)范要求，研究提出的混烴回收系統(tǒng)裝置能根據(jù)不同場(chǎng)站，適應(yīng)不同氣源。該混烴回收系統(tǒng)可以廣泛應(yīng)用在國(guó)內(nèi)偏遠(yuǎn)井場(chǎng)氣、放空氣、站點(diǎn)伴生氣的回收具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
【權(quán)利要求】
1.一種從井場(chǎng)天然氣回收混烴的系統(tǒng)，包括分離增壓?jiǎn)卧?、蒸餾回收單元，其特征在于: 分離增壓?jiǎn)卧?包括依次通過(guò)管道聯(lián)接的氣液分離器(2)、換熱器一(3)、壓縮機(jī)一(4)、冷卻器一(5)、壓縮機(jī)二(6)、冷卻器二(7)、分子篩干燥器(8)，所述分子篩干燥器(8)氣體出口聯(lián)接在換熱器一(3)加熱管進(jìn)口，換熱器一(3)加熱管出口依次聯(lián)接換熱器二(13)節(jié)流閥(12)、低溫分離器(11)，所述換熱器二(13)進(jìn)口聯(lián)接低溫分離器(11)頂部，所述換熱器二(13)出口聯(lián)接出氣管道； 蒸餾回收單元:包括脫乙烷塔(10)，所述脫乙烷塔(10)上部與低溫分離器(11)底部聯(lián)接，所述脫乙烷塔(10)底部聯(lián)接平衡器(9)，所述平衡器(9)聯(lián)接出氣管道。
2.如權(quán)利要求1所述的一種從井場(chǎng)天然氣回收混烴的系統(tǒng)，其特征在于:所述脫乙烷塔(10)頂部聯(lián)接在氣液分離器(2)下部，所述脫乙烷塔(10)與氣液分離器(2)之間還設(shè)置有循環(huán)器(14)。
3.如權(quán)利要求1所述的一種從井場(chǎng)天然氣回收混烴的系統(tǒng)，其特征在于:所述的換熱器一(3)、換熱器二(13)為板翅式換熱器。
4.一種從井場(chǎng)天然氣回收混烴的方法，包括以下步驟: 1)常溫常壓下原料氣(I)首先進(jìn)入氣液分離器(2)上部，除去其中的水分和雜質(zhì)；原料氣(I)在氣液分離器(2)內(nèi)達(dá)到氣液相平衡后，分離出的部分氣相，溫度達(dá)到17?18°C，壓力達(dá)到l.r1.6MPa，從氣液分離器(2)頂部依次進(jìn)入換熱器一(3)，溫度達(dá)到36?38°C，壓力達(dá)到L Π.6MPa，進(jìn)入壓縮機(jī)一(4)，溫度達(dá)到85?86°C，壓力達(dá)到1.Cl.5MPa，進(jìn)入冷卻器一(5)，溫度達(dá)到40?45°C，壓力達(dá)到2.4?2.5MPa，進(jìn)入壓縮機(jī)二(6)，溫度達(dá)到105?110°C，壓力達(dá)到4.7?4.9MPa，進(jìn)入冷卻器二(7)，最終溫度達(dá)到40?45°C，壓力4.7?4.9MPa ;進(jìn)入分子篩干燥器(8)脫掉原料氣(I)里面的游離水； 2)經(jīng)過(guò)增壓和脫水后的原料氣(1)，再返回?fù)Q熱器一(3)給原料氣(I)提供熱量，溫度達(dá)到20?25 °C，壓力達(dá)到4.5?4.8MPa，再進(jìn)入換熱器二( 13)降溫至-60?_65°C進(jìn)入節(jié)流閥(12)，節(jié)流閥(12)在氣體節(jié)流處形成局部收縮，使得流速增加、溫度和壓力降低，降溫至-70?_74°C進(jìn)入低溫分離器(11)進(jìn)行低溫閃蒸； 氣液分離器(2)操作溫度17?18°C，壓力1.4?1.6MPa ； 3)閃蒸后的原料氣(I)溫度-70?-75°C，壓力3.5?3.8MPa從低溫分離器(11)下部進(jìn)入脫乙烷塔(10);脫乙烷塔(10)下部產(chǎn)品外輸至下游； 脫乙烷塔(10)塔內(nèi)重沸器中乙烷的摩爾分?jǐn)?shù)控制在5%?15%，脫乙烷塔(10)塔內(nèi)精餾操作壓力1.5?1.7MPa，溫度65?70°C。
5.如權(quán)利要求4所述的一種從井場(chǎng)天然氣回收混烴的方法，其特征在于:所述低溫分離器(11)頂部出來(lái)的氣體溫度-70?-75°C，壓力3.5?4.0MPa，進(jìn)入換熱器二( 13)換熱后，溫度降為15?20°C，壓力3.5?4.0MPa外輸至下游。
【文檔編號(hào)】F25J3/02GK104132504SQ201410339760
【公開(kāi)日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2014年7月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月17日
【發(fā)明者】王勇, 林罡, 郭亞紅, 何茂林 申請(qǐng)人:西安長(zhǎng)慶科技工程有限責(zé)任公司