油田伴生氣混合烴回收系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及石油化工領(lǐng)域，特別涉及一種油田伴生氣混合烴回收系統(tǒng)和方法。
[0002]
【背景技術(shù)】
[0003]油田伴生氣，也叫伴生氣，是在石油開采過(guò)程中伴隨原油溢出的可燃性氣體混合物，其組分通常為甲烷、乙烷、丙烷、丁烷等。由于其回收再利用工藝復(fù)雜但又不能直接排放，而且過(guò)去的環(huán)保要求也比較低，所以多數(shù)油田都是將其直接燃燒排放，油田伴生氣的燃燒排放對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染，這樣既造成大量能源浪費(fèi)，又排放大量的溫室氣體造成巨大的環(huán)境污染。
[0004]關(guān)于油田伴生氣回收的工藝技術(shù)，目前使用的主要工藝皆為壓縮+冷凝，冷凝后直接出來(lái)混合烴產(chǎn)品，根據(jù)工藝路線不同，使用的壓縮后的壓力和冷凝的溫度各有不同。無(wú)論使用何種壓力和溫度，由于油田伴生氣是含有大量甲烷、乙烷等輕組分的混合物，在帶壓冷凝時(shí)，由于烴類物質(zhì)的夾帶和溶解作用，部分甲烷和乙烷被溶解于低溫的產(chǎn)品中，致使產(chǎn)品的飽和蒸汽壓相當(dāng)高，混合烴產(chǎn)出時(shí)為低于-30 °C以下的低溫液體，但目前混合烴產(chǎn)品皆用設(shè)計(jì)為常溫的LPG (液化石油氣)儲(chǔ)罐儲(chǔ)存和運(yùn)輸，混合烴的飽和蒸汽壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于LPG的飽和蒸汽壓，因此，上述工藝產(chǎn)出的不穩(wěn)定的混合烴的儲(chǔ)存和運(yùn)輸存在安全隱患。
[0005]為此，也有借鑒輕烴回收的工藝，在混合烴產(chǎn)出后，再使之進(jìn)入脫乙烷塔去除甲烷和乙烷的工藝，如說(shuō)明書附圖圖1所示，其典型流程如下:
油田伴生氣經(jīng)預(yù)分離器進(jìn)行過(guò)濾及分離去掉游離水和雜質(zhì)后，進(jìn)入天然氣壓縮機(jī)壓縮，壓力從0.1-0.3MPa壓縮至1.5-3.0MPa,同時(shí)溫度升至80~140°C，然后再進(jìn)入風(fēng)冷卻器，使原料氣溫度降低至60°C內(nèi)，降溫后的原料氣進(jìn)入氣液分離器，分離掉液態(tài)水和少部分凝結(jié)的混合烴，經(jīng)分離后的氣體進(jìn)入一級(jí)冷凝器，與二級(jí)分離器分離后產(chǎn)生的低溫氣及脫乙烷塔頂產(chǎn)生的低溫混合氣換熱，油氣的溫度從60°C降到10~20°C，冷凝后的氣液混合物進(jìn)入一級(jí)氣液分離器，分離出的氣體進(jìn)一步進(jìn)入二級(jí)冷凝器深冷，溫度降至-30°C~_45°C，部分氣體被冷凝為混合烴，進(jìn)入二級(jí)氣液分離器，分離出的低溫氣體經(jīng)調(diào)壓閥PV3降壓后與脫乙烷塔頂排出并經(jīng)PV4降壓的氣體匯合，并進(jìn)入一級(jí)冷凝器換熱(低溫氣再利用)，溫度升高，再進(jìn)入穩(wěn)定混合烴換熱器，與從再沸器出來(lái)的高溫混合烴換熱，之后排出至發(fā)電機(jī)發(fā)電；
一級(jí)氣液分離器底部出來(lái)的混合烴，經(jīng)調(diào)壓閥PVl降壓后進(jìn)入脫乙烷塔底部；
二級(jí)氣液分離器底部出來(lái)的混合烴，經(jīng)調(diào)壓閥PV2降壓后進(jìn)入脫乙烷塔頂；
脫乙烷塔底部的再沸器被導(dǎo)熱硅油系統(tǒng)不斷加熱，使混合烴溫度升至60~150°C，輕組分的混合烴不斷蒸發(fā)，剩下的高溫穩(wěn)定混合烴從再沸器底部流出，進(jìn)入穩(wěn)定混合烴換熱器，與從一級(jí)冷凝器出來(lái)未利用完冷量的氣體換熱，使混合烴的溫度降低至30~40°C，產(chǎn)出穩(wěn)定混合烴。
[0006]上述工藝存在以下缺陷: 第一，低溫的混合烴冷量未能很好利用；
第二，脫乙烷塔體積龐大，不易移動(dòng)，整個(gè)系統(tǒng)需要現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試，過(guò)程繁瑣、周期長(zhǎng)，難度高，不便于撬裝，而且時(shí)間成本、人力成本都很高；
第三，脫乙烷塔底需要額外提供大量熱量使混合烴蒸發(fā)，能耗大；
第四，由于使用了輕烴工藝的脫乙烷塔，由此需要大量輔助措施，如導(dǎo)熱硅油加熱系統(tǒng)，塔內(nèi)壓力穩(wěn)定調(diào)節(jié)系統(tǒng)等，裝置復(fù)雜，控制點(diǎn)多，一次性投資大，故主要用于大型的輕烴加工廠和伴生氣量比較大的情況。但是，油井所產(chǎn)生的伴生氣，氣量大的油井可以通過(guò)管網(wǎng)集輸，氣量小的建一套脫乙烷塔工藝的投資大，能耗又高，故難于推廣。
[0007]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明提供一種油田伴生氣混合烴回收系統(tǒng)和方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述缺陷。本發(fā)明的油田伴生氣混合烴回收系統(tǒng)和方法尤其適用于油田零散井伴生氣回收，工藝簡(jiǎn)易、穩(wěn)定，便于撬裝，并且具有節(jié)能、節(jié)省成本的效果。
[0009]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
一種油田伴生氣混合烴回收系統(tǒng)，其主要由以下裝置組成:預(yù)分離器、壓縮機(jī)、冷卻器、壓縮機(jī)排氣分離器、脫水預(yù)冷及分離器、脫水裝置、混合器、增壓機(jī)、一級(jí)冷凝器、一級(jí)分離器、多股流換熱器、二級(jí)冷凝器、二級(jí)分離器、熱交換器、升溫?fù)Q熱器、穩(wěn)定分離器、第一減壓閥和第二減壓閥，其中，
所述預(yù)分離器設(shè)有油田伴生氣入口和氣體出口以及冷凝液及污水排出口 ；
所述壓縮機(jī)的入口與所述預(yù)分離器的氣體出口連接，所述壓縮機(jī)的出口連接所述冷卻器的入口，所述冷卻器的出口連接所述壓縮機(jī)排氣分離器；
所述壓縮機(jī)排氣分離器的入口與所述冷卻器的出口連接，所述壓縮機(jī)排氣分離器的氣體出口與所述脫水預(yù)冷及分離器的入口連接；所述壓縮機(jī)排氣分離器還設(shè)有冷凝液及污水排出口 ；
所述脫水預(yù)冷及分離器的氣體出口與所述脫水裝置的入口連接，所述脫水預(yù)冷及分離器還設(shè)有冷凝液及污水排出口 ；
所述脫水裝置的出口與所述混合器的氣體入口連接，同時(shí)所述混合器的氣體入口還與所述穩(wěn)定分離器的氣體出口連接，所述混合器的出口與所述增壓機(jī)的入口連接；所述增壓機(jī)的出口與所述熱交換器的熱端入口連接；
所述熱交換器的熱端出口與所述一級(jí)冷凝器的入口連接，所述熱交換器的冷端入口經(jīng)由所述第一減壓閥與所述一級(jí)分離器的液體出口連接，同時(shí)所述熱交換器的冷端入口經(jīng)由所述第二減壓閥與所述多股流換熱器的冷端出口連接，所述熱交換器的冷端出口與所述升溫?fù)Q熱器的冷端入口連接；
所述一級(jí)冷凝器的出口與所述一級(jí)分離器的入口連接；
所述一級(jí)分離器的氣體出口與所述多股流換熱器的熱端入口連接；
所述多股流換熱器的熱端出口與所述二級(jí)冷凝器的入口連接，所述多股流換熱器的冷端入口與所述二級(jí)分離器的液體出口和氣體出口同時(shí)連接；
所述二級(jí)冷凝器的出口與所述二級(jí)分離器的入口連接； 所述升溫?fù)Q熱器的冷端出口與所述穩(wěn)定分離器的入口連接；
所述穩(wěn)定分離器設(shè)有穩(wěn)定混合烴出口。
[0010]優(yōu)選地，所述壓縮機(jī)和所述冷卻器之間還設(shè)有一三通調(diào)節(jié)閥、所述壓縮機(jī)的出口連接所述三通調(diào)節(jié)閥；所述三通調(diào)節(jié)閥具有三個(gè)連接端口，其中第一連接端口連接所述壓縮機(jī)的出口，第二連接端口連接所述冷卻器的入口，第三連接端口連接所述升溫?fù)Q熱器的熱端入口 ；同時(shí)所述壓縮機(jī)排氣分離器的入口還與所述升溫?fù)Q熱器的熱端出口連接。這樣設(shè)置可以利用本系統(tǒng)自身的熱量，簡(jiǎn)化了設(shè)備，并且更有效利用了熱量。或者，可替換地，所述升溫?fù)Q熱器的熱端入口和熱端出口與一制冷系統(tǒng)連接，利用所述制冷系統(tǒng)排出的熱量對(duì)其中的冷股流進(jìn)行加熱。
[0011]優(yōu)選地，所述增壓機(jī)為二級(jí)羅茨增壓機(jī)，以達(dá)到能耗低的目的。
[0012]優(yōu)選地，所述二級(jí)羅茨增壓機(jī)為變頻，以進(jìn)一步更好的適應(yīng)各種氣質(zhì)組分。
[0013]本發(fā)明同時(shí)還提供一種上述的油田伴生氣混合烴回收系統(tǒng)用于油田伴生氣混合烴回收的方法，其主要包括以下步驟:
油田伴生氣進(jìn)入預(yù)分離器分離掉其中的冷凝水和污水；
從預(yù)分離器出來(lái)的氣體進(jìn)入壓縮機(jī)，在壓縮機(jī)內(nèi)壓縮后，進(jìn)入冷卻器冷卻，在冷卻器內(nèi)使氣體溫度降至30~60°C，冷卻后的氣體進(jìn)入壓縮機(jī)排氣分離器，分離掉其中的冷凝液及污水，壓縮機(jī)排氣分離器排出的氣體進(jìn)入脫水預(yù)冷及分離器，脫水預(yù)冷的溫度在5~15°C，在脫水預(yù)冷及分離器中分離掉部分冷凝液和污水，脫水預(yù)冷及分離器中排出的氣體再進(jìn)入脫水裝置脫水，使帶壓水露點(diǎn)達(dá)到_60°C以下；
脫水裝置排出的氣體與穩(wěn)定分離器排出的氣體在混合器中混合；
混合后的氣體進(jìn)入增壓機(jī)，使氣體壓力提升；增壓后的氣體進(jìn)入熱交換器的熱端入口與經(jīng)由第一減壓閥和第二減壓閥流過(guò)來(lái)的液體熱交換后經(jīng)熱交換器的熱端出口排出；
熱交換器的熱端出口排出的氣體進(jìn)入一級(jí)冷凝