一種提高油田伴生氣分離效率并回收二氧化碳的方法
【專(zhuān)利摘要】一種提高油田伴生氣分離效率并回收二氧化碳的方法，屬于化工【技術(shù)領(lǐng)域】。利用雙膜分離器提高油氣田伴生氣的處理效率，并同時(shí)為油田驅(qū)油提供高效去油劑。其中雙膜分離器分別對(duì)不凝氣中輕烴和二氧化碳進(jìn)行提純，在同一裝置內(nèi)實(shí)現(xiàn)提高輕烴回收效率、降低二氧化碳帶來(lái)的裝置操作負(fù)荷和天然氣實(shí)現(xiàn)脫碳三種作用，同時(shí)采用二氧化碳分離膜進(jìn)一步提純二氧化碳并作為油田驅(qū)油注入使用。該方法有效降低了二氧化碳對(duì)伴生氣回收裝置帶來(lái)的影響，減少裝置操作費(fèi)用，輕烴收率可以達(dá)到30％以上，天然氣二氧化碳濃度降至2％以下。該方法天然氣損失率小于0.5％，裝置簡(jiǎn)易且緊湊，適合在線(xiàn)生產(chǎn)，經(jīng)濟(jì)效益較高。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種提高油田伴生氣分離效率并回收二氧化碳的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于化工【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及到一種提高油田伴生氣分離效率并回收二氧化碳 的裝置及其方法，特別涉及到油田伴生氣中輕烴回收、天然氣脫碳的綜合工藝。

【背景技術(shù)】
[0002] 油田伴生氣是隨油氣一同開(kāi)采出的天然氣，隨著石油資源的日益枯竭，對(duì)其中高 價(jià)值輕烴組分的回收和利用成為提高油田產(chǎn)值的重要手段。油田伴生氣輕烴組分最常用的 分離手段為壓縮冷凝技術(shù)，通過(guò)增壓提高伴生氣露點(diǎn)，并降溫實(shí)現(xiàn)氣液分離從而將輕烴組 分高效回收。在一定溫度、壓力條件下，伴生氣由于受到氣液平衡限制，部分輕烴組分無(wú)法 冷凝。這部分輕烴可以采用近年來(lái)高速發(fā)展的膜分離技術(shù)進(jìn)行處理。利用橡膠態(tài)膜對(duì)輕烴 的高透過(guò)性將不凝氣中輕烴組分在低壓側(cè)富集并返回壓縮冷凝裝置，實(shí)現(xiàn)提高伴生氣中輕 烴分壓的效果。由于膜分離技術(shù)節(jié)能、裝置簡(jiǎn)易，且可以提高的輕烴回收率，采用膜分離方 法的伴生氣回收裝置具有更高的利潤(rùn)。
[0003] 近年來(lái)隨著油氣資源不斷枯竭和二氧化碳注入技術(shù)的廣泛應(yīng)用，伴生氣中的二氧 化碳含量逐年增高，目前國(guó)內(nèi)外伴生氣的二氧化碳含量各異，從10%到30%以上均有報(bào) 道。伴生氣中含量巨大的二氧化碳對(duì)其脫碳處理造成了極大的壓力，常用的氨溶液吸收法 脫除二氧化碳負(fù)荷將大幅提高，溶液解吸的能量消耗和溶劑揮發(fā)損耗將極大地制約伴生氣 回收效益。此外，高濃度的二氧化碳也將極大地影響膜裝置的效率。由于二氧化碳在膜材 料中往往具有較高的滲透速率，采用膜分離技術(shù)的油田伴生氣裝置的滲透氣（富集烴類(lèi)） 流股將含有較高濃度的二氧化碳。這部分二氧化碳被引回壓縮機(jī)重新冷凝，提高了裝置負(fù) 荷，也降低了輕烴分壓，不利于輕烴的回收。
[0004] 油田亟需注入高品味的驅(qū)油劑以滿(mǎn)足產(chǎn)油需求，二氧化碳憑借其出色的溶解性能 是驅(qū)油劑的首選。但二氧化碳的分離提純和長(zhǎng)程運(yùn)輸是一直以來(lái)工業(yè)應(yīng)用的最大障礙。膜 分離技術(shù)在二氧化碳提純方面也有長(zhǎng)足發(fā)展，但如何在實(shí)現(xiàn)低濃度的二氧化碳和輕烴高效 綜合分離回收的同時(shí)盡可能降低裝置復(fù)雜程度，降低投資，提高產(chǎn)品附加值是膜分離方法 面臨的關(guān)鍵問(wèn)題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為解決采用氣體注入技術(shù)油田伴生氣回收效率不高的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種提高 油田伴生氣分離效率并回收二氧化碳的方法，該方法的特點(diǎn)是對(duì)壓縮冷凝產(chǎn)生的尾氣（不 凝氣）在同一裝置內(nèi)同時(shí)分離輕烴和二氧化碳組分，并回流富烴流股、進(jìn)一步提純富碳流 股，最終實(shí)現(xiàn)提高油田伴生氣收率、降低天然氣脫碳成本并同時(shí)回收二氧化碳并用作驅(qū)油 氣體。
[0006] 本發(fā)明所述的一種提高油田伴生氣分離效率并回收二氧化碳的裝置，其裝置連接 方式如下：壓縮機(jī)1的入口與油田伴生氣管路連接，壓縮機(jī)1出口連接冷凝器2,經(jīng)冷凝器2 降溫后，冷凝器2的出口與分液罐3入口連接，分液罐3液相出口連接界區(qū)外裝置，分液罐3 氣相出口與雙膜分離器4入口連接，雙膜分離器4 一端的滲透氣出口與壓縮機(jī)1入口連接， 雙膜分離器4另一端的滲透氣出口與單膜分離器5入口連接，單膜分離器5滲余側(cè)出口連 接界區(qū)外天然氣管網(wǎng)，單膜分離器5滲透?jìng)?cè)出口連接真空泵6入口，真空泵6出口與界區(qū)外 驅(qū)油裝置連接，雙膜分離器4滲余側(cè)出口與界區(qū)外天然氣管網(wǎng)連接。
[0007] -種提高油田伴生氣分離效率并回收二氧化碳的方法所采用的技術(shù)方案是：
[0008] 1.油田伴生氣A經(jīng)壓縮機(jī)1增壓至I. 0?2. OMPa并由冷凝器2降溫至-45? KTC后，由分液罐3將氣液兩相分離，得到輕烴B和不凝氣C，不凝氣B進(jìn)入雙膜分離器4， 輕烴C輸送到界區(qū)外裝置；
[0009] 2.不凝氣C進(jìn)入雙膜分離器4并被分為三股，分別為富烴氣體D、富碳?xì)怏wE和天 然氣F，其中富烴氣體D返回壓縮機(jī)1入口，富碳?xì)怏wE去單膜分離器5入口，天然氣F離開(kāi) 界區(qū)；
[0010] 3.富碳?xì)怏wE進(jìn)入單膜分離器5并被分為兩股，其中滲余側(cè)流股與天然氣F合并， 滲透?jìng)?cè)流股氣體去真空泵6 ;
[0011] 4.真空泵6出口氣體為二氧化碳G，進(jìn)入界區(qū)外驅(qū)油裝置。
[0012] 本發(fā)明技術(shù)方案中所述的雙膜分離器4為中空纖維式膜分離組件，包含有兩種中 空纖維膜材料，一種中空纖維膜材料用于分離得到富烴氣體D ;另一種中空纖維膜材料用 于分離得到富碳?xì)怏wE。雙膜分離器4的主要作用為同時(shí)移除輕烴和二氧化碳組分，提高 輕烴的回收效率，并降低裝置中二氧化碳循環(huán)量，同時(shí)產(chǎn)出二氧化碳驅(qū)油氣體。雙膜分離器 4為中空纖維式膜分離組件，包含兩種中空纖維膜材料，一種膜透過(guò)輕烴組分的能力高于甲 烷和二氧化碳（如PDMS等膜材料），負(fù)責(zé)分離得到富烴氣體D ;另一種膜透過(guò)二氧化碳組分 的能力高于甲烷和輕烴（如PI、PEI等材料），負(fù)責(zé)分離得到富碳?xì)怏wE ;兩種膜分離材料同 時(shí)裝填于同一膜組件殼體之中，共同對(duì)一股原料氣進(jìn)行分離，但兩種膜的滲透氣有獨(dú)立管 道，不發(fā)生返混。
[0013] 本發(fā)明技術(shù)方案中所述的分液罐3底部液體輕烴C進(jìn)入其他輕烴分離裝置；頂部 不凝氣B進(jìn)入雙膜分離器4之前需經(jīng)過(guò)過(guò)濾、預(yù)熱等預(yù)處理，預(yù)熱后溫度為10?40°C，且高 于露點(diǎn)5?KTC，以保證雙膜分離器4和單膜分離器5可以在無(wú)凝液的情況下進(jìn)行分離操 作。
[0014] 本發(fā)明技術(shù)方案中雙膜分離器4的滲余氣為脫碳后天然氣，進(jìn)入天然氣管道或其 他設(shè)施。本發(fā)明技術(shù)方案中單膜分離器5滲透?jìng)?cè)可由真空泵制造真空度以提高分離效率， 真空泵5出口氣體為二氧化碳驅(qū)油氣，二氧化碳濃度為90?99%。
[0015] 本發(fā)明的效果和益處是：一種提高油田伴生氣分離效率并回收二氧化碳的方法， 該方法可以同時(shí)對(duì)伴生氣中輕烴和二氧化碳進(jìn)行回收，以提高輕烴回收率并對(duì)天然氣進(jìn)行 脫碳處理。分離過(guò)程連續(xù)穩(wěn)定，可將脫除二氧化碳提純并作為驅(qū)油氣注入油田，提高原油產(chǎn) 量。該方法可降低壓縮冷凝裝置處理負(fù)荷5?15%，提高輕烴收率10?40%，產(chǎn)出二氧化 碳純度高于90 %，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016] 附圖是本發(fā)明的工藝流程圖。
[0017] 圖中：1壓縮機(jī)；2冷凝器；3分液罐；4雙膜分離器；5單膜分離器；
[0018] 6真空泵；A油田伴生氣；B不凝氣；C輕烴；D富烴氣體；
[0019] E富碳?xì)怏w；F天然氣；G二氧化碳。

【具體實(shí)施方式】
[0020] 以下結(jié)合技術(shù)方案和附圖詳細(xì)敘述本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，下述的實(shí)施例將更加 有助于對(duì)本發(fā)明的理解，但并不構(gòu)成對(duì)本
【發(fā)明內(nèi)容】
的限制。
[0021] 實(shí)施例1
[0022] 請(qǐng)結(jié)合附圖1，本實(shí)施例中雙膜分離器4膜材料分別采用PEI和PDMS。油田伴生 氣A壓力為150kPa，經(jīng)壓縮機(jī)1增壓至1500kPa并由冷凝器2降溫至-30°C后，由分液罐3 將氣液兩相分離，得到輕烴B和不凝氣C。不凝氣C經(jīng)過(guò)預(yù)處理后進(jìn)入雙膜分離器4并得 到的富烴氣體D、富碳?xì)怏wE和天然氣F。富烴氣體D壓力為150kPa，被打回壓縮冷凝系統(tǒng) 1提高輕烴收率；富碳?xì)怏wE壓力為150kPa，進(jìn)入單膜分離器5。單膜分離器5對(duì)富集的二 氧化碳進(jìn)行進(jìn)一步提純，其滲余氣與天然氣F合并。真空泵6的入口氣體壓力為10kPa。本 實(shí)施例輕烴回收率為58%，生產(chǎn)驅(qū)油氣體1197kg/h，其中二氧化碳純度達(dá)到99%。
[0023] 表1實(shí)施例1物料平衡
[0024]

【權(quán)利要求】
1. 一種提高油田伴生氣分離效率并回收二氧化碳的方法，其特征在于， 該提高油田伴生氣分離效率并回收二氧化碳的裝置，結(jié)構(gòu)如下：壓縮機(jī)（1)的入口與 油田伴生氣管路連接，壓縮機(jī)（1)出口連接冷凝器（2)，經(jīng)冷凝器（2)降溫后，冷凝器（2)的 出口與分液罐（3)入口連接，分液罐（3)液相出口連接界區(qū)外裝置，分液罐（3)氣相出口與 雙膜分離器（4)入口連接，雙膜分離器（4) 一端的滲透氣出口與壓縮機(jī)（1)入口連接，雙膜 分離器（4)另一端的滲透氣出口與單膜分離器（5)入口連接，單膜分離器（5)滲余側(cè)出口 連接界區(qū)外天然氣管網(wǎng)，單膜分離器（5)滲透?jìng)?cè)出口連接真空泵（6)入口，真空泵（6)出口 與界區(qū)外驅(qū)油裝置連接，雙膜分離器（4)滲余側(cè)出口與界區(qū)外天然氣管網(wǎng)連接； 具體步驟為： (一） 油田伴生氣（A)經(jīng)壓縮機(jī)⑴增壓至1. 0?2. OMPa并由冷凝器⑵降溫至-45? l〇°C后，由分液罐（3)將氣液兩相分離，得到不凝氣（B)和輕烴（C)，不凝氣（B)進(jìn)入雙膜分 離器（4)，輕烴（C)輸送到界區(qū)外裝置； (二） 不凝氣（B)進(jìn)入雙膜分離器（4)并被分為三股，分別為富烴氣體（D)、富碳?xì)怏w (E)和天然氣（F)，其中富烴氣體（D)返回壓縮機(jī)（1)入口，富碳?xì)怏w（E)去單膜分離器（5) 入口，天然氣（F)離開(kāi)界區(qū)； (三） 富碳?xì)怏w（E)進(jìn)入單膜分離器（5)并被分為兩股，其中滲余側(cè)流股與天然氣（F) 合并，滲透?jìng)?cè)流股氣體去真空泵（6); (四） 真空泵（6)出口氣體為二氧化碳（G)，進(jìn)入界區(qū)外驅(qū)油裝置。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：所述的雙膜分離器（4)為中空纖維式膜 分離組件，包含有兩種中空纖維膜材料，一種中空纖維膜材料用于分離得到富烴氣體（D); 另一種中空纖維膜材料用于分離得到富碳?xì)怏w（E)。
【文檔編號(hào)】C10L3/10GK104403710SQ201410526096
【公開(kāi)日】2015年3月11日 申請(qǐng)日期:2014年10月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月8日
【發(fā)明者】賀高紅, 陳博, 阮雪華, 肖武 申請(qǐng)人:大連理工大學(xué)