一种从井场天然气回收混烃的系统及方法
【专利摘要】本发明属于天然气领域，具体涉及一种从井场天然气回收混烃的系统及方法，包括分离增压单元、蒸馏回收单元，可以广泛应用在国内偏远井场气、放空气、站点伴生气的回收具有良好的经济效益和社会效益；HYSYS软件进行模拟分析对已建或将建深冷装置具有实时调整参数、优化参数、提高产率、降低能耗等设计参考价值。
【专利说明】一种从井场天然气回收混烃的系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明属于天然气领域，具体涉及一种从井场天然气回收混烃的系统及方法。
【背景技术】
[0002]井场伴生气中除含有甲烷外，含有一定量的乙烷、丙烷、丁烷、戊烷以及更重烃类。为符合商品天然气质量指标或管输气对烃露点的质量要求，或为获得宝贵的液体燃料和化工原料，需将天然气中的烃类按照一定要求分离与回收。
[0003]国内一些天然气井场，存在供电、供水设施跟不上，故不适合建造大型天然气处理装置，更适合建造一些小型化和橇装化的混烃回收装置。由于目前国内没有对该工艺进行研究，混烃回收系统也缺乏理论知识作为依托。
[0004]混烃回收工艺是将C3以上的天然气组分进行充分回收，回收到的天然气凝液或直接作为商品，或根据有关产品质量指标进一步分离为乙烷、液化石油气(LPG)，也可以是丙烷、丁烷的混合物)及天然汽油(C5以上)等产品。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种从井场天然气回收混烃的系统及方法，该混烃回收工艺方法是将天然气中的丙烷、丁烷等以上重烃回收。
[0006]为此本发明提供了一种从井场天然气回收混烃的系统，包括分离增压单元、蒸馏回收单元，
O分离增压单元:包括依次通过管道联接的气液分离器、换热器一、压缩机一、冷却器一、压缩机二、冷却器二、分子筛干燥器，所述分子筛干燥器气体出口联接在换热器一加热管进口，换热器一加热管出口依次联接换热器二节流阀、低温分离器，所述换热器二进口联接低温分离器顶部，所述换热器二出口联接出气管道；
2)蒸馏回收单元:包括脱乙烷塔，所述脱乙烷塔底部联接平衡器，所述平衡器联接出气管道。
[0007]所述脱乙烷塔顶部联接在气液分离器下部，所述脱乙烷塔与气液分离器之间还设置有循环器。
[0008]所述的换热器一、换热器二为板翅式换热器。
[0009]一种从井场天然气回收混烃的方法，包括以下步骤:
I)常温常压下原料气首先进入气液分离器上部，除去其中的水分和杂质；原料气在气液分离器内达到气液相平衡后，分离出的部分气相，温度达到17?18°c，压力达到1.r1.6MPa，从气液分离器顶部依次进入换热器一，温度达到36?38 °C，压力达到1.r1.6MPa，进入压缩机一，温度达到85?86°C，压力达到1.Cl.5MPa，进入冷却器一，温度达到4(T45°C，压力达到2.Γ2.5MPa，进入压缩机二，温度达到105?110°C，压力达到
4.7?4.9MPa，进入冷却器二，最终温度达到40?45°C，压力4.7?4.9MPa ;进入分子筛干燥器脱掉原料气里面的游离水； 2)经过增压和脱水后的原料气，再返回换热器一给原料气提供热量，温度达到20?25 °C，压力达到4.5?4.8MPa，再进入换热器二降温至-60?_65°C进入节流阀，节流阀在气体节流处形成局部收缩，使得流速增加、温度和压力降低，降温至-70?_74°C进入低温分离器进行低温闪蒸；
气液分离器操作温度17?18°C，压力1.4?1.6MPa ；
3)闪蒸后的原料气温度-70?_75°C，压力3.5?3.SMPa从低温分离器下部进入脱乙烷塔；脱乙烷塔下部产品外输至下游；
脱乙烷塔塔内重沸器中乙烷的摩尔分数控制在5%?15%，脱乙烷塔塔内精馏操作压力
1.5 ?1.7MPa，温度 65 ?70。。。
[0010]所述低温分离器顶部出来的气体温度-70?-75°c，压力3.5?4.0MPa,进入换热器二换热后，温度降为15?20°C，压力3.5?4.0MPa外输至下游。
[0011]本发明的有益效果是:本发明提供的这一种从井场天然气回收混烃的系统及方法，包括分离增压单元、蒸馏回收单元，可以广泛应用在国内偏远井场气、放空气、站点伴生气的回收具有良好的经济效益和社会效益；HYSYS软件进行模拟分析对已建或将建深冷装置具有实时调整参数、优化参数、提高产率、降低能耗等设计参考价值。
[0012]下面结合实施例附图对本发明做进一步说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1是一种从井场天然气回收混烃的系统及方法的实施例示意图；
图中:1、原料气；2、气液分离器；3、换热器一 ；4、压缩机一 ；5、冷却器一 ；6、压缩机二 ；
7、冷却器二 ；8、分子筛干燥器；9、平衡器；10、脱乙烷塔；11、低温分离器；12、节流阀；13、换热器二； 14、循环器。
【具体实施方式】
[0014]实施例1:
如图1所示的一种从井场天然气回收混烃的系统，包括分离增压单元、蒸馏回收单元，其特征在于:
O分离增压单元:包括依次通过管道联接的气液分离器2、换热器一 3、压缩机一 4、冷却器一 5、压缩机二 6、冷却器二 7、分子筛干燥器8，所述分子筛干燥器8气体出口联接在换热器一 3加热管进口，换热器一 3加热管出口依次联接换热器二 13、节流阀12、低温分离器11，所述换热器二 13进口联接低温分离器11顶部，所述换热器二 13出口联接出气管道；
2)蒸馏回收单元:包括脱乙烷塔10，所述脱乙烷塔10上部与低温分离器11底部联接，所述脱乙烷塔10底部联接平衡器9，所述平衡器9联接出气管道。
[0015]所述脱乙烷塔10顶部联接在气液分离器2下部，所述脱乙烷塔10与气液分离器2之间还设置有循环器14。
[0016]所述的换热器一 3、换热器二 13为板翅式换热器。
[0017]一种从井场天然气回收混烃的方法，包括以下步骤:
I)常温常压下原料气I首先进入气液分离器2上部，除去其中的水分和杂质；原料气I在气液分离器2内达到气液相平衡后，分离出的部分气相从气液分离器2顶部依次进入换热器一 3、压缩机一 4、冷却器一 5、压缩机二 6，冷却器二 7，最终温度达到40?45°C，压力
4.7?4.9MPa ;进入分子筛干燥器8脱掉原料气(I)里面的游离水；
2)经过增压和脱水后的原料气1，再返回换热器一3给原料气I提供热量，温度达到20?25 °C，压力达到4.5?4.8MPa，再进入换热器二 13降温至-60?-65 °C进入节流阀12，节流阀12在气体节流处形成局部收缩，使得流速增加、温度和压力降低，降温至-70?_74°C进入低温分离器11进行低温闪蒸；
气液分离器(2)操作温度17?18°C，压力1.4?1.6MPa ；
3)闪蒸后的原料气I温度-70?_75°C，压力3.5?3.8MPa从低温分离器11下部进入脱乙烷塔10 ;脱乙烷塔10下部作为产品外输至下游；
脱乙烷塔10塔内重沸器中乙烷的摩尔分数控制在5%?15%，脱乙烷塔10塔内精馏操作压力1.5?1.7MPa，温度65?70°C。
[0018]所述低温分离器11顶部出来的气体温度-70?-75°C，压力3.5?4.0MPa，进入换热器二 13换热后，温度降为15?20°C，压力3.5?4.0MPa外输至下游。
[0019]本发明提供的这一种从井场天然气回收混烃的系统及方法，可以广泛应用在国内偏远井场气、放空气、站点伴生气的回收具有良好的经济效益和社会效益。
[0020]常温常压下从边远井口出来的原料气I首先进入气液分离器2，在气液分离器2内达到气液相平衡后，分离出部分气相(温度17.8°C，压力1.5MPa)，进入板翅式换热器一 3，换热后物流温度38°C，压力1.49MPa，进入压缩机一 4进行压缩，压缩完物流温度85.3°C，压力2.42MPa，再进入冷却器一 5进行冷却，冷却后物流温度40°C，压力2.4MPa，再进入压缩机二 6进行压缩，二次压缩后物流温度109°C，压力4.8MPa，再进入冷却器二 7进行冷却，二次冷却后物流温度40°C，压力4.8MPa，然后进入分子筛干燥器8脱掉天然气里面的游离水，返回板翅式换热器一 3给原料气I温度提供热量，出来物流温度21.6°C，压力4.78MPa，再进入板翅式换热器二 13降温至_65°C再进入节流阀12，节流阀12在气体节流处形成局部收缩，使得流速增加温度和压力降低，降温至-73.8°C。节流后的天然气进入低温分离器11进行低温闪蒸。
[0021]闪蒸是气相和液相进入容器空间，在一定的压力和温度下，气液两相迅速分离。闪蒸后的物流温度-73.8°C，压力3.8MPa，
进入脱乙烷塔10，脱乙烷塔内重沸器中乙烷的摩尔分数控制在5%?15%，脱乙烷塔内精馏压力控制在1.5MPa?1.52MPa，塔内温度控制在67.4°C，混烃得到大部分回收，经测定混烃的饱和蒸汽压在37.8°C下为0.78MPa，满足液化天然气规范的要求，经平衡器9外输至下游。(规范要求产品混烃饱和蒸汽压=1.6MPa，常压水露点=-60°C)。
[0022]脱乙烷塔10顶部出来的气相物流温度-58.1°C，压力1.5MPa经过循环器14返回到分离器2 ;气液分离器2分离出的水由下部排出。
[0023]低温分离器11顶部出来的气相物流温度(-70?_75°C，压力3.5?4.0MPa)进入换热器13复热后，物流温度(15?20°C，压力3.5?4.0MPa)外输至下游。
[0024]分子筛干燥器8脱出的水由下部排出。
[0025]表I是混烃回收产品组分表；表2是外输干气组分表。
表I混烃回收产品组分表
-组分 |CH4 |C2H6 |C3H8 |iC4 |nC4 |iC5 |nC5 |C02 |N2
「分数 1 |θ.1 |θ.2084 |θ.3356 |θ.0053 |θ.0072 |θ.2312 |θ |θ
表2外输干气组分表
组分 |CH4 IC2H6 IC3H8 |iC4 |nC4 |iC5 |nC5 |C02 |N2
分数 |θ.9157 |θ.022 |0.QQ17 |θ.0008 |θ.0001 |θ |θ |θ |θ
从表中看出回收的混烃产品中，丙烷以上的组分为78.77%，外输干气中甲烷、乙烷的总组分为93.77%，丙烷以上组分回收率高。
[0026]通过对边远井场的天然气组分进行分析，提出了一种混烃回收的系统方法。采用国际上著名的HYSYS软件进行模拟分析研究，研究后表明:采用该系统所得到的混烃产品(饱和蒸汽压=1.6MPa，混烃常压水露点=-60°C)满足规范要求，研究提出的混烃回收系统装置能根据不同场站，适应不同气源。该混烃回收系统可以广泛应用在国内偏远井场气、放空气、站点伴生气的回收具有良好的经济效益和社会效益。
【权利要求】
1.一种从井场天然气回收混烃的系统，包括分离增压单元、蒸馏回收单元，其特征在于: 分离增压单元:包括依次通过管道联接的气液分离器(2)、换热器一(3)、压缩机一(4)、冷却器一(5)、压缩机二(6)、冷却器二(7)、分子筛干燥器(8)，所述分子筛干燥器(8)气体出口联接在换热器一(3)加热管进口，换热器一(3)加热管出口依次联接换热器二(13)节流阀(12)、低温分离器(11)，所述换热器二(13)进口联接低温分离器(11)顶部，所述换热器二(13)出口联接出气管道； 蒸馏回收单元:包括脱乙烷塔(10)，所述脱乙烷塔(10)上部与低温分离器(11)底部联接，所述脱乙烷塔(10)底部联接平衡器(9)，所述平衡器(9)联接出气管道。
2.如权利要求1所述的一种从井场天然气回收混烃的系统，其特征在于:所述脱乙烷塔(10)顶部联接在气液分离器(2)下部，所述脱乙烷塔(10)与气液分离器(2)之间还设置有循环器(14)。
3.如权利要求1所述的一种从井场天然气回收混烃的系统，其特征在于:所述的换热器一(3)、换热器二(13)为板翅式换热器。
4.一种从井场天然气回收混烃的方法，包括以下步骤: 1)常温常压下原料气(I)首先进入气液分离器(2)上部，除去其中的水分和杂质；原料气(I)在气液分离器(2)内达到气液相平衡后，分离出的部分气相，温度达到17?18°C，压力达到l.r1.6MPa，从气液分离器(2)顶部依次进入换热器一(3)，温度达到36?38°C，压力达到L Π.6MPa，进入压缩机一(4)，温度达到85?86°C，压力达到1.Cl.5MPa，进入冷却器一(5)，温度达到40?45°C，压力达到2.4?2.5MPa，进入压缩机二(6)，温度达到105?110°C，压力达到4.7?4.9MPa，进入冷却器二(7)，最终温度达到40?45°C，压力4.7?4.9MPa ;进入分子筛干燥器(8)脱掉原料气(I)里面的游离水； 2)经过增压和脱水后的原料气(1)，再返回换热器一(3)给原料气(I)提供热量，温度达到20?25 °C，压力达到4.5?4.8MPa，再进入换热器二( 13)降温至-60?_65°C进入节流阀(12)，节流阀(12)在气体节流处形成局部收缩，使得流速增加、温度和压力降低，降温至-70?_74°C进入低温分离器(11)进行低温闪蒸； 气液分离器(2)操作温度17?18°C，压力1.4?1.6MPa ； 3)闪蒸后的原料气(I)温度-70?-75°C，压力3.5?3.8MPa从低温分离器(11)下部进入脱乙烷塔(10);脱乙烷塔(10)下部产品外输至下游； 脱乙烷塔(10)塔内重沸器中乙烷的摩尔分数控制在5%?15%，脱乙烷塔(10)塔内精馏操作压力1.5?1.7MPa，温度65?70°C。
5.如权利要求4所述的一种从井场天然气回收混烃的方法，其特征在于:所述低温分离器(11)顶部出来的气体温度-70?-75°C，压力3.5?4.0MPa，进入换热器二( 13)换热后，温度降为15?20°C，压力3.5?4.0MPa外输至下游。
【文档编号】F25J3/02GK104132504SQ201410339760
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年7月17日 优先权日:2014年7月17日
【发明者】王勇, 林罡, 郭亚红, 何茂林 申请人:西安长庆科技工程有限责任公司