一种油田伴生气乙烷回收方法技术

本发明专利技术公开了一种油田伴生气乙烷回收方法，所述方法原料气经换热降温在低温分离器预冷分离出气相与液相，利用低温分离器部分气相过冷作为脱甲烷塔塔顶进料，采用低温分离器部分液相烃与少量低温分离器气相混合过冷作为脱甲烷塔中上部进料，降低塔顶温度，提高乙烷回收率，抑制二氧化碳固体形成，流程中预冷及过冷换热器采用多股的高效板翅式换热器，采用膨胀机制冷与冷剂制冷相结的制冷工艺，形成了一种油田伴生气乙烷回收方法。所述方法提高了乙烷回收率，有效抑制了二氧化碳固体的形成，适合于外输压力较低(小于2.0MPa)的油田伴生气乙烷回收装置。

A Recovery Method of Ethane from Associated Gas in Oilfield

The invention discloses an oil field associated gas ethane recovery method, in which the gas phase and liquid phase are separated by heat transfer and cooling in the precooling of a cryogenic separator, the gas phase supercooling of a cryogenic separator is used as the top feed of a demethanation tower, and the gas phase mixing supercooling of a cryogenic separator and a small number of cryogenic separators is used as the middle and upper feed of a demethanation tower to reduce the top temperature of the tower. In order to improve the recovery rate of ethane and inhibit the formation of carbon dioxide solids, multi-strand high-efficiency plate-fin heat exchangers are used in the pre-cooling and supercooling heat exchangers, and a refrigeration process combining expansion refrigeration and refrigerant refrigeration is adopted to form an oil field associated gas ethane recovery method. The method improves the recovery rate of ethane, effectively inhibits the formation of carbon dioxide solids, and is suitable for an oil field associated gas ethane recovery device with low outflow pressure (less than 2.0 MPa).

【技术实现步骤摘要】
一种油田伴生气乙烷回收方法
本专利技术涉及天然气处理工艺
，尤其涉及一种油田伴生气乙烷回收方法。
技术介绍
各大油田产出的油田伴生气气质富，含有较多的乙烷、丙烷、丁烷等凝液组分，通过回收乙烷及以上重组分，可提高油气资源的综合利用率，促进我国乙烯原料的轻质化和优质化，实现油气开发上下游全产业链效益的最大化。目前，我国油田伴生气乙烷回收主要以液相过冷工艺流程为主，制冷工艺采用膨胀机制冷与丙烷制冷相结合的制冷工艺，处理规模小(大多数200×104m3/d)，天然气外输压力低(小于2.0MPa)，存在的主要问题是乙烷回收流程单一，乙烷回收率低(低于85％)，原料气中二氧化碳含量较高(部分油田伴生气含量大于2％)，控制二氧化碳固体形成困难，系统能耗高等。现有典型乙烷回收流程图如图3所示，其流程是增压脱水后原料气进入膨胀机组的增压端(K31)增压，而后进入空冷器(A31)换热降温，再进入原料气分离器(V31)内进行分离，其分离出的液相降压降温后进入脱甲烷塔(T31)底部；其分离出的气相经原料气预冷换热器(E31)换热降温后进入低温分离器(V32)，低温分离器(V32)分离出的气相全部流经膨胀机组的膨胀端(K32)降压降温后送入脱甲烷塔(T31)的中上部。低温分离器(V32)分离出的液相分为两路：一路液相先经过冷换热器(E32)换热降温过冷后降压进入脱甲烷塔(T31)的顶部；另一路液相经降压降温后进入脱甲烷塔(T31)下部。其流程特征在于利用低温分离器(V32)部分液相过冷为脱甲烷塔顶提供回流，通过提高低温分离器(V32)部分液相过冷量，可提高乙烷回收率，但塔顶过冷液相组成较富，乙烷回收率在85％左右，此流程提高乙烷回收率会造成乙烷回收装置系统能耗大幅上升。为了克服上述液相过冷乙烷回收流程(图3)的不足，针对原料气压力低(小于0.5MPa)、外输气压力低(小于2.0MPa)、处理规模小(大多数200×104m3/d)的油田伴生气，本专利技术开发了一种油田伴生气乙烷回收方法，回收油田伴生气中乙烷及乙烷以上的凝液，提高了乙烷回收率(回收率大于90％)，有效提升了油田开发的经济及社会效益。
技术实现思路
本专利技术将气相过冷与气液混合相过冷相结合，提出一种油田伴生气乙烷回收方法，该方法有效将乙烷回收率提高至90％以上，同时抑制了二氧化碳固体形成，其乙烷回收装置经济效益得到了有效提升。本专利技术提出的一种油田伴生气乙烷回收方法，原料气增压脱水后进入膨胀机组的增压端增压，而后进入空冷器换热降温，再进入原料气分离器内进行分离，分离出的气相经原料气预冷换热器换热降温后进入低温分离器，分离出的液相经进入污水处理单元。低温分离器分离出的气相分两路：第一路气相中90％～95％的气相经过冷换热器换热降温过冷后降压进入脱甲烷塔顶部；第二路气相经膨胀机组的膨胀端降压降温后进入脱甲烷塔中上部。低温分离器分离出的液相分两路：第一路液相中掺入低温分离器分离出第一路气相中5％～10％的气相，经过冷换热器换热降温过冷后降压进入脱甲烷塔中上部；第二路液相经降压降温后进入脱甲烷塔中下部。脱甲烷塔顶部出来的气相依次经过冷换热器和原料气预冷换热器换热升温后外输。进一步的技术方案是，所述低温分离器的气相分为两路：第一路气相中的90％～95％经过冷换热器换热降温过冷后降压进入脱甲烷塔顶部；第二路气相经膨胀机膨胀段降压降温后进入脱甲烷塔中上部。进一步的技术方案是，所述低温分离器分离出的第一路气相流量占低温分离器V12分离出气相流量的15％～35％。进一步的技术方案是，所述低温分离器分离出的液相分为两路：第一路液相掺入低温分离器分离出第一路气相中的5％～10％，再经过冷换热器换热降温过冷后降压进入脱甲烷塔中上部，采用混合相过冷，经降压后可获得更大的温降，提高了乙烷回收率；第二路液相经降压降温后进入脱甲烷塔下部。进一步的技术方案是，所述低温分离器分离出的第一路液相的流量占低温分离器V12分离出液相流量的60％～95％，具体加入量与原料气中CO2含量及乙烷回收率相关，可通过流程模拟计算得出。进一步的技术方案是，所述原料气预冷换热器、过冷换热器均采用多股板翅式换热器，将一股热流与四股冷流，两股热流与一股冷流分别集成于原料气预冷换热器、过冷换热器中。进一步的技术方案是，所述原料气预冷换热器中的一股热流为原料气，四股冷流为：一股脱甲烷塔顶气相出料、两股脱甲烷塔侧线抽出、一股外加冷剂。过冷换热器中的两股热流为：一股低温分离器部分气相、一股低温分离器少量气相与部分液相的混合相；一股冷流为脱甲烷塔顶气相出料。脱甲烷塔底部分馏出来的液烃为含乙烷及乙烷以上重组分的凝液，根据产品品种和质量要求进一步蒸馏切割分离为所需产品。如乙烷产品中二氧化碳含量超标，需设置脱碳装置。本专利技术原料气工况条件：原料气为油田伴生气，天然气外输压力低(小于2.0MPa)。本专利技术采用膨胀机组前增压制冷为主冷源，冷剂制冷为辅助冷源，对具体乙烷回收工程，可根据原料气压力及组成、原料气中二氧化碳含量、乙烷回收率目标值来选取不同的冷剂制冷。本专利技术的有益效果在于：本专利技术是一种油田伴生气乙烷回收方法，与现有技术相比，本专利技术充分利用气相过冷、气液混合相过冷降低了塔顶温度，乙烷回收率可达90％以上；充分利用低温分离器出来的液相中丙烷及以上重组分作为二氧化碳固体形成抑制剂，提高了脱甲烷塔上部二氧化碳冻堵裕量；充分利用原料气热源，设置多个侧重沸器，采用高效的多股板翅式换热器，提高冷热利用率，降低了乙烷回收装置系统能耗；采用膨胀机前增压制冷工艺，简化了乙烷回收流程。附图说明图1是本专利技术的技术方案一工艺流程图；图1中所示：K11-膨胀机组增压端、A11-空冷器、V11-原料气分离器、E11-原料气预冷换热器、V12-低温分离器、E12-过冷换热器、K12-膨胀机组膨胀端、T11-脱甲烷塔、E13-脱甲烷塔底重沸器图2是本专利技术的技术方案二工艺流程图；图2中所示：K21-膨胀机组增压端、A21-空冷器、V21-原料气分离器、E21-原料气预冷换热器I、V22-低温分离器I、E22-原料气预冷换热器II、E23-过冷换热器、V23-低温分离器II、K22-膨胀机组膨胀端、T21-脱甲烷塔图3是现有典型液相过冷乙烷回收工艺流程图；图3中所示：E31-原料气预冷换热器、E32-过冷换热器、V31-低温分离器、K31-膨胀机组增压端、K32-膨胀机组压缩端、A31-空冷器、T31-脱甲烷塔图4是本专利技术实例1的工艺流程图。图4中所示：K41-膨胀机组增压端、A41-空冷器、V41-原料气分离器、E41-原料气预冷换热器、V42-低温分离器、E42-过冷换热器、K42-膨胀机组膨胀端、T41-脱甲烷塔、E43-脱乙烷塔进料换热器、P41-脱甲烷塔底泵、T42-脱乙烷塔、E44-冷却器、V43-脱乙烷塔回流罐、P42-脱乙烷塔回流泵、E45-脱乙烷塔底重沸器。图5是本专利技术实例2的工艺流程图。图5中所示：K51-膨胀机组增压端、A51-空冷器、V51-原料气分离器、E51-原料气预冷换热器、V52-低温分离器I、E52-过冷换热器、V53-低温分离器II、E54-脱乙烷塔进料换热器、K52-膨胀机组膨胀端、T51-脱甲烷塔、P51-脱甲烷塔底泵、E55-冷却本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种油田伴生气乙烷回收方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一：增压脱水后原料气进入膨胀机组的增压端(K11)增压，而后进入空冷器(A11)换热降温，再进入原料气分离器(V11)内进行分离，分离出的气相经原料气预冷换热器(E11)换热降温后进入低温分离器(V12)，分离出的液相经进入污水处理单元；步骤二：低温分离器(V12)分离出的气相分两路：第一路气相中的90％～95％气相经过冷换热器(E12)换热降温过冷后降压进入脱甲烷塔(T11)顶部；第二路气相经膨胀机组(K12)的膨胀端降压降温后进入脱甲烷塔(T11)中上部；步骤三：低温分离器(V12)分离出的液相分两路：第一路液相中掺入低温分离器(V12)分离出第一路气相中的5％～10％气相，经过冷换热器(E12)换热降温过冷后降压进入脱甲烷塔(T11)中上部；第二路液相经降压降温后进入脱甲烷塔(T11)中下部；步骤四：脱甲烷塔(T11)顶部出来的气相依次经过冷换热器(E12)和原料气预冷换热器(E11)换热升温后外输。

【技术特征摘要】
1.一种油田伴生气乙烷回收方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一：增压脱水后原料气进入膨胀机组的增压端(K11)增压，而后进入空冷器(A11)换热降温，再进入原料气分离器(V11)内进行分离，分离出的气相经原料气预冷换热器(E11)换热降温后进入低温分离器(V12)，分离出的液相经进入污水处理单元；步骤二：低温分离器(V12)分离出的气相分两路：第一路气相中的90％～95％气相经过冷换热器(E12)换热降温过冷后降压进入脱甲烷塔(T11)顶部；第二路气相经膨胀机组(K12)的膨胀端降压降温后进入脱甲烷塔(T11)中上部；步骤三：低温分离器(V12)分离出的液相分两路：第一路液相中掺入低温分离器(V12)分离出第一路气相中的5％～10％气相，经过冷换热器(E12)换热降温过冷后降压进入脱甲烷塔(T11)中上部；第二路液相经降压降温后进入脱甲烷塔(T11)中下部；步骤四：脱甲烷塔(T11)顶部出来的气相依次经过冷换热器(E12)和原料气预冷换热器(E11)换热升温后外输。2.根据权利要求1所述的一种油田伴生气乙烷回收方法，其特征在于：所述低温分离器(V12)的气相分为两路：第一路气相中90％～95％的气相经过冷换热器(E12)换热降温过冷后降压进入脱甲烷塔(T11)顶部；第二路气相经膨胀机(K12)膨胀段降压降温后进入脱甲烷塔(T11)中上部。3.根据权利要求2所述的一种油田伴生气...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋洪，杨冬磊，朱聪，单永康，
申请(专利权)人：西南石油大学，四川默库瑞石油科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51