專利名稱：石油天然氣冷凍脫水脫重?zé)N方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于油田油氣集輸站石油天然氣凈化處理的工藝方法，屬石油天然氣集輸處理技術(shù)類。
背景技術(shù)：
石油天然氣(簡稱石油氣)在未經(jīng)回收裝置處理之前常含有高于露點溫度的水和少量低沸點重?zé)N，特別是在裝有稠油大罐收氣的管路中，含水量甚至高達(dá)50％，在冬季輸送過程中隨著氣體溫度下降，水分和輕質(zhì)油將出現(xiàn)自然冷凝，極易造成管路凍堵和設(shè)備熄火或爆燃等安全事故。為防止安全事故發(fā)生，目前寒冷地區(qū)石油天然氣輸送管路通常采用途中二次或多次加熱、摻加防凍液等預(yù)處理方法。上述方法雖然設(shè)備簡單，投資少，但存在著二次資源消耗大、不可控制因素多等問題和不足，往往達(dá)不到預(yù)期效果，事故依然。傳統(tǒng)的石油氣脫水方法主要有吸附法和冷凍法兩種。吸附法是一種利用固體(分子篩)或液體(甲醇、乙二醇等)吸附劑來脫除天然氣中的水分，前者具有脫水完全、純度高等優(yōu)點，但能耗大，操作復(fù)雜，需要加熱再生，加上防火間距的要求，使裝置占地面積大，因此，通常只用于輕烴回收裝置；后者脫水不完全，污染嚴(yán)重，材料消耗成本大，一般作為冬季天然氣管線或設(shè)備發(fā)生凍堵情況時的應(yīng)急措施。傳統(tǒng)的直接冷凍法脫水雖然可以脫除石油氣中的部分水份，但因操作溫度降低到冰點以下而產(chǎn)生的凍結(jié)問題，需要采取周期切換的方法予以解決，因而成本高，效果差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種脫水脫重?zé)N效果好而且流程簡化、投資少、天然氣能耗小的石油天然氣冷凍脫水脫重?zé)N方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下此種石油天然氣凈化處理方法乃是將濕石油天然氣輸入回?zé)崞髋c冷干氣換熱，然后將降溫后的原料氣通過內(nèi)部設(shè)置有蒸發(fā)器的汽液分離器，由制冷機組提供冷媒，使原料氣在蒸發(fā)器中蒸發(fā)，并使其中的水和輕質(zhì)油冷凝分離出來，最終達(dá)到脫水脫重?zé)N的良好凈化處理效果。
本發(fā)明的實施步驟和技術(shù)要點如下1、將濕石油天然氣輸入回?zé)崞髋c其中的冷干氣換熱；2、原料氣溫度降至5～20℃后，進(jìn)入內(nèi)部設(shè)置有蒸發(fā)器的汽液分離器，由制冷機組提供冷媒(氟利昂、丙烷、氨氣等)在蒸發(fā)器中蒸發(fā)，并保證冷凍脫水過程所需的冷量；3、原料氣從汽液分離器下部側(cè)壁斜切進(jìn)入設(shè)備以0.3-1.5m/s的流速自下而上穿過蒸發(fā)器逐漸被冷卻，邊降溫，邊凝析，邊洗滌，起到局部精餾效果，使脫水脫烴效果比一次冷凝效果提高10～20％左右；4、原料氣穿過蒸發(fā)器后，溫度降到脫水深度要求值后，出汽液分離器再進(jìn)入回?zé)崞?，冷干氣被?fù)熱至15～30℃后進(jìn)入外輸氣管網(wǎng)，冷凝下來的水和輕質(zhì)油則沉降在分離器底部，分別通過管道回收或排污，少部分水以冰霜和烴類水化物的形式或被凍結(jié)在蒸發(fā)器翅片表面，等融冰時滴入分離器底部。由于整個流程采用一個分離器，凝析出來的水和輕質(zhì)油沉降在分離器底部，凝液的平均溫度一般情況下不會低于0℃，因此，在寒冷的冬天只要在分離器底部和污水排出管線進(jìn)行電熱帶伴熱即可；5、石油氣冷凍脫水脫輕烴設(shè)備裝置工作的自動控制本發(fā)明進(jìn)行石油氣冷凍脫水脫重?zé)N凈化處理過程所采用的設(shè)備裝置和工藝流程由回?zé)崞?、汽液分離器、蒸發(fā)器、重錘式安全閥、制冷機組、插入式遠(yuǎn)傳溫度計及相應(yīng)的輸入、輸出連接管線組成。在正常工作情況下，濕石油進(jìn)入回?zé)崞鲹Q熱后經(jīng)管線通入汽液分離器，在設(shè)置在其內(nèi)的蒸發(fā)器中蒸發(fā)，冷凝后的水和重?zé)N分別沉降至汽液分離器底部，由輕質(zhì)油回收管線回收利用或由排污管線排走，干氣則由管線回輸至回?zé)崞?，?jīng)管線輸送至外輸氣管網(wǎng)。液汽分離器由制冷機組提供冷媒，外側(cè)設(shè)置有重錘式安全閥，內(nèi)側(cè)設(shè)置有插入式遠(yuǎn)傳溫度計，分別用于裝置工作的自動控制。在工作過程中，當(dāng)蒸發(fā)器通道被冰霜和烴類水化物凍結(jié)到一定厚度后，石油氣流過蒸發(fā)器阻力降達(dá)到0.02～0.05MPa時，設(shè)置在汽液分離器外側(cè)的重錘式安全閥自動打開，未經(jīng)蒸發(fā)器冷卻的石油氣通過插入至汽液分離器內(nèi)部的導(dǎo)管直接進(jìn)入汽液分離器，導(dǎo)管出口面對插入式遠(yuǎn)傳溫度計探頭。當(dāng)溫度計溫度較汽液分離器頂部設(shè)定操作溫度高3-5℃時，溫度計的電訊號立即命令制冷壓縮機停機；此時，蒸發(fā)器也停止提供冷量，而從回?zé)崞鱽淼奶烊粴庖廊豢梢源┻^蒸發(fā)器的通道，被凝結(jié)在蒸發(fā)器翅片通道內(nèi)壁上的冰霜和烴類水化物冷卻，同時也達(dá)到蒸發(fā)器翅片壁面融冰的目的。當(dāng)制冷壓縮機自動停機5-30分鐘(自動停機時間根據(jù)脫水深度要求確定)后，時間繼電器動作，自控系統(tǒng)命令制冷壓縮機再次啟動。
本發(fā)明提供的石油天然氣冷凍脫水脫重?zé)N方法具有所采用的設(shè)備裝置工藝流程簡單、投資少、能耗低、凈化效果好等優(yōu)點，利用該方法可以解決采用傳統(tǒng)直接冷凍方法時由于溫度降至冰點以下而產(chǎn)生的凍結(jié)問題，獲得良好的石油氣凈化效果。


附圖為本發(fā)明所采用設(shè)備裝置、工藝流程示意圖。
具體實施例方式本發(fā)明由以下實施例給出，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
如圖所示，本發(fā)明所采用的設(shè)備裝置工藝流程由回?zé)崞?、汽液分離器2、蒸發(fā)器3、重錘式安全閥4、插入式遠(yuǎn)傳溫度計5、制冷機組6及相應(yīng)的連接管線組成，其工藝流程連接關(guān)系如下回?zé)崞?上部分別與濕石油氣輸入管線7和來自汽液分離器2的干氣輸入管線8相連接，下部分別與輸入汽液分離器2的濕石油氣管線9和凈化處理后的干氣輸出管線10相連接；汽液分離器2內(nèi)中部設(shè)有蒸發(fā)器3，上部設(shè)有插入式遠(yuǎn)傳溫度計5探頭，汽液分離器2外側(cè)設(shè)有與之相連通的重錘式安全閥4；汽液分離器2底部分別接出輕質(zhì)油回收閘門管線11和污水排放閘門管線12，側(cè)壁設(shè)有與制冷機組6相連的冷媒循環(huán)管線13。
實施例按照本發(fā)明提供的上述技術(shù)方案和實施步驟在中國遼河油田某油氣集輸站對石油氣進(jìn)行脫水脫重?zé)N凈化處理工作。在此過程中，主要工作參數(shù)如下濕石油氣在回?zé)崞髦信c冷干氣換熱，原料氣降至10℃后進(jìn)入汽液分離器；原料氣穿過蒸發(fā)器的流速為1.5m/s；原料氣降至-5℃后出汽液分離器進(jìn)回?zé)崞鳎焕涓蓺鈴?fù)熱至28℃后進(jìn)入外輸氣管網(wǎng)；凝液平均溫度為3℃。此次實施過程中，處理石油氣量為6000-15000Nm3/d，處理后的天然氣露點溫度達(dá)到-25℃～-30℃，滿足礦區(qū)自用和并網(wǎng)外輸氣要求，同時獲得1.5t/d輕質(zhì)油，經(jīng)濟效益顯著。
權(quán)利要求
1.一種石油天然氣冷凍脫水脫重?zé)N方法，其特征在于該方法乃是將濕石油天然氣輸入回?zé)崞髋c冷干氣換熱，然后將降溫后的原料氣通過內(nèi)部設(shè)置有蒸發(fā)器的汽液分離器，由制冷機組提供冷媒，使原料氣在蒸發(fā)器中蒸發(fā)，并使其中的水和輕質(zhì)油冷凝分離出來，最終達(dá)到石油天然氣脫水脫輕烴的良好凈化處理效果；本發(fā)明的實施步驟和技術(shù)要點如下(1)、將濕石油天然氣輸入回?zé)崞髋c冷干氣換熱；(2)、原料氣溫度降至5～20℃后，進(jìn)入內(nèi)部設(shè)置有蒸發(fā)器的汽液分離器，由制冷機組提供冷媒在蒸發(fā)器中蒸發(fā)，并保證冷凍脫水過程所需的冷量；(3)、原料氣從汽液分離器下部側(cè)壁斜切進(jìn)入設(shè)備以0.3-1.5m/s的流速自下而上穿過蒸發(fā)器逐漸被冷卻，邊降溫，邊凝析，邊洗滌，起到局部精餾效果，使脫水脫烴效果比一次冷凝效果提高10～20％左右；(4)、原料氣穿過蒸發(fā)器后，溫度降到脫水深度要求值后，出汽液分離器再進(jìn)入回?zé)崞?，冷干氣被?fù)熱至15～30℃后進(jìn)入外輸氣管網(wǎng)，冷凝下來的水和輕質(zhì)油則沉降在分離器底部，分別通過管道回收或排污，少部分水以冰霜和烴類水化物的形式或被凍結(jié)在蒸發(fā)器翅片表面，等融冰時滴入分離器底部；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石油天然氣冷凍脫水脫重?zé)N方法，其特征在于本發(fā)明進(jìn)行石油氣冷凍脫水脫重?zé)N凈化處理過程所采用的設(shè)備裝置和工藝流程由回?zé)崞?、汽液分離器、蒸發(fā)器、重錘式安全閥、制冷機組、插入式遠(yuǎn)傳溫度計及相應(yīng)的輸入、輸出連接管線組成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于石油天然氣凈化處理的石油天然氣冷凍脫水脫重?zé)N方法，該方法乃是將濕石油天然氣輸入回?zé)崞髋c冷干氣換熱，然后將降溫后的原料氣通過內(nèi)部設(shè)置有蒸發(fā)器的汽液分離器，由制冷機組提供冷媒，使原料氣在蒸發(fā)器中蒸發(fā)，并使其中的水和輕質(zhì)油冷凝分離出來，最終達(dá)到石油天然氣脫水脫重?zé)N的良好凈化處理效果。本發(fā)明提供的石油天然氣冷凍脫水脫輕烴方法具有所采用的設(shè)備裝置工藝流程簡單、投資少、能耗低、凈化效果好等優(yōu)點，利用該方法可以解決采用傳統(tǒng)冷凍方法時由于溫度降至冰點以下而產(chǎn)生的凍結(jié)問題，獲得良好的石油氣凈化效果。
文檔編號C10G5/00GK1844334SQ20061004623
公開日2006年10月11日 申請日期2006年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月31日
發(fā)明者王英偉, 王占斌, 郭蘊崇, 沈永年 申請人:遼河石油勘探局