一种撬装式伴生气液化系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种撬装式伴生气液化系统，所述液化系统包括进口压缩机组、净化系统、原料气换热器、气液直接接触式换热器、洗涤塔、多级压缩机组、液化气换热器、液化节流阀和液化天然气储罐，所述各部件依次连接，其中，所述液化系统还包括制冷压缩机组、制冷节流阀和制冷剂分离器，所述多级压缩机组出口分为两路，一路依次经换热节流后与液化天然气储罐连接，另一路作为制冷剂原料经压缩节流后进入制冷剂分离器，制冷剂分离器底部出口通过管线与洗涤塔顶部回流入口连接。本发明中采用洗涤塔塔顶富甲烷气作为系统本身的制冷剂，简化了工艺流程。制冷系统充分利用了带节流器的压缩制冷系统，有效提高制冷能量，而且节能。
【专利说明】一种撬装式伴生气液化系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及节能技术及环境保护领域的一种伴生气液化系统，具体地说是一种以天然气、煤层气或其他富甲烷气为原料生产液化生产天然气的系统。
【背景技术】
[0002]天然气与煤炭、石油并称为世界一次能源的三大支柱。天然气是指在地表下孔隙性地层中天生的烃类和非烃类混合物，常和原油伴生在一起，以甲烷为主，并包括比甲烷重的烃类:如乙烷、丙烷、正丁烷、异丁烷、正戊烷、异戊烷等。除烃以外，还可能存在少量的水分、氮气、二氧化碳、硫化氢、氧、氩等气体。天然气具有广泛的用途，可用作化工原料和各种燃料。
[0003]油气田边远地区天然气资源可分为油田放空天然气、油田伴生气和低产气井天然气。油田伴生气，主要以井口分离气、油罐挥发气和原油稳定气的形式存在；低产气井天然气指气量小于0.5万m3/d的低压气井气。低产气井长期关井，不能形成油气田产能，油田放空天然气放空烧掉，不仅极大地浪费了资源，而且严重污染了油田地区的大气。按2000年底的统计，我国大、中型气田(地质储量大于100亿m3 )56个，占全国气田总数的13.4%，其余86.6%的气田为小型气田。对于储量较少的零散气田和开采成本较高的边际气田，由于长距离的管道运输成本较高，生产规模不经济，不具备进入天然气市场的条件。同时这些气田的天然气量又不满足大中型天然气液化装置的液化规模。为此，我国零散气田和边远气田天然气长期得不到开发。据统计，我国每年约有16亿m3油田放空天然气放空烧掉。因此，经济、合理地开发利用边远地区天然气资源，变资源为产能，减少油田地区大气污染，已成为发展我国天然气工业急待解决的课题。
[0004]油气田边远地区伴生气资源的综合利用有别于大宗的天然气利用，必须立足于分散井、小区块井(或作业区)的`内部市场及周边市场，依据天然气资源的气量和气质特征，采用处理量小、投资少和操作弹性大的撬装式就地利用技术，对油气田实施滚动开发。
[0005]专利CN1515651A —种小型撬装天然气轻烃的回收方法，该专利采用氨制冷可产生轻烃、液化气、干气等。但其不适用于无管网的边缘地区油气田天然气的回收利用，干气无法进入管网。专利CN03134159.4 一种小型橇装天然气轻烃回收方法，天然气经过压缩、冷却、吸收、稳定后可分离回收干气、液化气、轻烃和混合烃产品，天然气回收效果好，但装置能耗高，C2、C3的回收率不高。专利CN102115683A公开了一种生产液化天然气的方法，天然气经过两级换热后在节流制冷得到液化天然气，天然气制冷技术采用混合制冷，其特点在于混合制冷分为高温制冷和低温制冷两个过程。
[0006]目前，边缘地区伴生气回收利用率很低。现有技术中，采用浅冷回收天然气中丙烷的装置，其丙烷收率一般为60%~80% ;回收乙烷为主的装置，乙烷的收率一般为85%。因此，通过优化操作参数、改变制冷方法、推广应用新技术等方法，提高轻烃回收率十分必要。同时，采取有效地制冷方法，降低天然气液化的能耗，减少天然气加工成本，取得最好的经济效益也十分重要。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是提供一种撬装式伴生气液化系统，本发明所述的撬装式伴生气液化系统具有安全可靠、设备简单、操作费用低等优点。
[0008]本发明提供了一种撬装式伴生气液化系统，所述系统包括进口压缩机、净化系统、原料气换热器、气液直接接触式换热器、洗涤塔、多级压缩机组、液化气换热器、液化节流阀、液化天然气储罐，其中，原料伴生气通过进口管线依次经进口压缩机、净化系统和原料气换热器与气液直接接触式换热器原料气入口连接，气液直接接触式换热器气相出口通过管线与洗涤塔原料气入口连接，洗涤塔底部出口分为两路，一路与气液直接接触式换热器喷淋液入口连接，另一路与洗涤塔的喷淋液入口连接，洗涤塔顶部气相出口通过原料气换热器与多级压缩机组入口连接；其特征在于:所述液化系统还包括制冷压缩机、制冷节流阀和制冷剂分离器，所述多级压缩机组出口分为两路，一路依次经液化气换热器、液化节流阀与液化天然气储罐连接，另一路依次经制冷压缩机、制冷节流阀与制冷剂分离器连接，制冷剂分离器顶部出口通过液化气换热器与多级压缩机组入口连接，制冷剂分离器底部出口通过管线与洗涤塔顶部回流入口连接。 [0009]本发明撬装式伴生气液化系统中，所述洗涤塔为只有提馏段的精馏塔，气体由塔底进、塔顶出，塔顶气经过压缩冷凝有部分回流，通过调节制冷气体的量和制冷节流阀的阀后压力，控制回流液体的比例和温度，保证塔顶气中甲烷的含量值。洗涤塔理论板数取5~15块，优选8~12块，洗涤塔喷淋液入口位于洗涤塔由上至下第3~6块塔板之间。洗涤塔的操作压力为0.05~0.2MPa，温度为-100~_150°C。
[0010]本发明撬装式伴生气液化系统中，所述洗涤塔设置液相侧线采出口，侧线采出口位于洗涤塔由上至下第4~8块塔板之间，侧线采出液相中主要含有C2、C3、C4组分，采出液相可作为粗液化石油气组分。
[0011]本发明撬装式伴生气液化系统中，所述多级压缩机组包括两级以上压缩机、冷却器和分液罐，优选两级压缩机，多级压缩机组出口压力为2~4MPa。所述压缩机可以采用液环式压缩机、涡旋压缩机或螺杆式压缩机，优选螺杆式压缩机。
[0012]本发明撬装式伴生气液化系统中，所述进口压缩机和制冷压缩机可以采用液环式压缩机、涡旋压缩机或螺杆式压缩机。所述进口压缩机出口压力为0.1~0.2MPa，制冷压缩机出口压力为4~6MPa。所述制冷节流阀阀后压力为0.1~3.5MPa，优选0.3~2.5MPa。
[0013]本发明撬装式伴生气液化系统中，所述气液直接接触式换热器可为立式、卧式，优选立式。
[0014]本发明撬装式伴生气液化系统中，所述净化系统为膜分离装置、分子筛吸附装置或化学吸收装置。
[0015]本发明撬装式伴生气液化系统中，气体换热技术、天然气净化技术、节流减压方法及相关内容是技术人员所熟知的内容。
[0016]与现有技术相比，本发明所述撬装式伴生气液化系统具有如下优点。
[0017]1、本发明液化系统中，进入制冷剂分离器中的富甲烷气在其中分成气液两相，其中气相作为冷箱的制冷剂，液相返回低温吸收塔为洗涤塔内气体组分的传质、液化过程提供了动力，将伴生气中绝大部分C2以上组分冷凝分离，能使塔顶排放气中的甲烷浓度大于95%，并简化了本装置的工艺流程。
[0018]2、本发明中制冷剂经过压缩、冷却、节流分离过程，构成了本发明的制冷系统，制冷系统充分利用了带节流器的压缩制冷系统。从而能有效地提高制冷能量，进一步达到节能的目的。
[0019]3、本发明采用气液两相直接接触传质传热，充分提高了系统内冷量的利用率，使伴生气中C4以上组分冷凝分离，回收得到粗汽油组分，从而降低本发明装置的运行能耗和后续设备投资。
[0020]4、本发明实现了伴生气不同组分的有效分离，伴生气经过本发明方法处理后，可回收得到粗汽油组分、液化气组分和高纯度的液化天然气。本发明方法具有流程简单，系统能耗低，投资省等优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1是本发明撬装式伴生气液化系统的一种具体过程流程示意图。
【具体实施方式】
[0022]下面通过具体实施例来进一步说明本发明的具体情况，但不限于下述的实施例。
[0023]本发明提供了一种撬装式伴生气液化系统，所述系统包括进口压缩机2、净化系统
3、原料气换热器4、气液直接接触式换热器5、洗涤塔8、多级压缩机组14、液化气换热器16、液化节流阀17、液化天然气储罐18，制冷压缩机20、制冷节流阀21和制冷剂分离器22，其中，原料伴生气通过进口管线I依次经进口压缩机2、净化系统3和原料气换热器4与气液直接接触式换热器原料气入口 6连接，气液直接接触式换热器气相出口 7通过管线与洗涤塔原料气入口 12连接，洗涤塔 底部出口分为两路，一路与气液直接接触式换热器喷淋液入口 10连接，另一路与洗涤塔的喷淋液入口 11连接，洗涤塔顶部气相出口 13通过原料气换热器4与多级压缩机组入口 15连接；所述洗涤塔还设有侧线采出口，多级压缩机组出口 19分为两路，一路依次经液化气换热器16、液化节流阀18与液化天然气储罐18连接，另一路依次经制冷压缩机20、制冷节流阀21与制冷剂分离器22连接，制冷剂分离器顶部出口 24通过液化气换热器6与多级压缩机组入口 15连接，制冷剂分离器底部出23 口通过管线与洗涤塔顶部回流入口 26连接。
[0024]如图1所示，本发明方法的具体工艺流程如下:原料伴生气通过进口管线进入进口压缩机，通过进口压缩机2压缩至0.1~0.2MPa后进入净化系统3进行处理；经过净化后的原料伴生气在原料气换热器5中与来自洗涤塔8的塔顶气体进行换热，伴生气温度降低至-10°C~_30°C，然后进入气液直接接触式换热器5中，与来自洗涤塔塔底的凝液逆流传热传质，伴生气进一步降温至-50°C~-80°C，同时，伴生气中C4以上的大部分重组分被冷凝分离，通过气液直接接触式换热器5底部出口排出，分离出的凝液可作为粗汽油组分。原料伴生气经过两次降温冷却后进入洗涤塔8，伴生气在洗涤塔8内与由洗涤塔喷淋液入口 11进入的洗涤液在塔内逆流传热传质，经过洗涤后塔顶得到富甲烷气，其中甲烷的含量大于95%，塔顶富甲烷气的温度降低至-120~-150°C。洗涤塔中段设置侧线采出口，侧线采出液相中主要含有C2、C3、C4组分，采出液相可作为粗液化石油气组分。洗涤塔塔底凝液经冷凝液泵9提升后分为两部分，其中一部分作为气液直接接触式换热器5的喷淋液经直接接触式换热器的喷淋液入口 10进入气液直接接触式换热器5，一部分作为洗涤塔喷淋液经洗涤塔喷淋液入口 11回洗涤塔8 ;洗涤塔塔顶富甲烷气与原料伴生气换热后进行多级压缩，经多级压缩机组压缩至压力为2~4MPa后分为两路，其中，一路经液化气换热器16换热，然后经液化节流阀18节流后得到液化天然气，并送入液化天然气储罐18中储存，另一路经制冷压缩机20压缩至4~6MPa、然后通过制冷节流阀21减压节流制冷，控制阀后压力为0.1-3.5MPa，气体经过节流后呈气液两相，两相流体在制冷剂分离器22中实现两相分离，其中气相作为液化气换热器16的冷却介质，经过换热后循环进入多级压缩机组14中，制冷剂分离器底部得到的液体作为洗涤塔8的塔顶洗涤液通过洗涤塔顶部回流入口 26回流到洗涤塔中。
[0025]实施例1
本实施例中，某联合站的原油稳定气组成见表1，采用本系统生产液化气过程中所得到的液化天然气、洗涤塔塔顶气、粗液化石油气组分和粗汽油组分产品的组成见表2。
[0026]本实施例中，所述多级压缩机组包括两级压缩机，所述气液直接接触式换热器为立式，所述洗涤塔塔板数为10块，侧线采出口位于洗涤塔由上至下第5块塔板上，洗涤塔喷淋液入口位于洗涤塔由上至下第3块塔板上。
[0027]原料伴生气经进口压缩机压缩后压力至0.1MPa，伴生气经过气液直接接触式换热器换热后温度降至-70°C，然后进入低温洗涤塔底部，低温洗涤塔的操作压力为0.05MPa,温度为-120~-150°C，塔顶气经换热后，温度降至-150°C，然后进入多级压缩机组，经一级压缩机压缩至1.9MPa，再经二级压缩机压缩至3.8 MPa，然后分为两路，其中一路经液化气换热器换热至_140°C，经过液化节流阀进一步降压至0.103 MPa，温度降低至-162°C，此时得到液化天然气，送入 液化天然气储罐中；另一路经制冷压缩机压缩至5MPa，经制冷节流阀节流降压至0.103 MPa，经过节流后呈气液两相，两相流体在制冷剂分离器22中实现两相分离，其中气相作为液化气换热器16的冷却介质，经过换热后循环进入多级压缩机组14中，制冷剂分离器底部得到的液体作为洗涤塔8的塔顶洗涤液通过洗涤塔顶部回流入口24回流到洗涤塔中。伴生气经过本装置处理后，可得到液化天然气、粗液化石油气组分和粗汽油组分。
[0028]表1原料伴生气组成.
【权利要求】
1.一种撬装式伴生气液化系统，所述液化系统包括进口压缩机组、净化系统、原料气换热器、气液直接接触式换热器、洗涤塔、多级压缩机组、液化气换热器、液化节流阀、液化天然气储罐，其中，原料伴生气通过进口管线依次经进口压缩机组、净化系统和原料气换热器与气液直接接触式换热器原料气入口连接，气液直接接触式换热器气相出口通过管线与洗涤塔原料气入口连接，洗涤塔底部出口分为两路，一路与气液直接接触式换热器喷淋液入口连接，另一路与洗涤塔的喷淋液入口连接，洗涤塔顶部气相出口通过原料气换热器与多级压缩机组入口连接；其特征在于:所述液化系统还包括制冷压缩机组、制冷节流阀和制冷剂分离器，所述多级压缩机组出口分为两路，一路依次经液化气换热器、液化节流阀与液化天然气储罐连接，另一路依次经制冷压缩机组、制冷节流阀与制冷剂分离器连接，制冷剂分离器顶部出口通过液化气换热器与多级压缩机组入口连接，制冷剂分离器底部出口通过管线与洗涤塔顶部回流入口连接。
2.按照权利要求1所述的系统，其特征在于:所述低温洗涤塔为只有提馏段的精馏塔，洗涤塔理论塔板数为5~15块。
3.按照权利要求1所述的系统，其特征在于:所述洗涤塔设置侧线采出口，侧线采出口位于洗涤塔由上至下第4~8块塔板之间。
4.按照权利要求1所述的系统，其特征在于:所述洗涤塔喷淋液入口位于洗涤塔由上至下第3~6块塔板之间。
5.按照权利要求1所述的系统，其特征在于:所述洗涤塔的操作压力为0.05~0.2MPa，温度为-100 ~- 150。。。
6.按照权利要求1所述的系统，其特征在于:所述多级压缩机组包括两级以上压缩机，压缩机可以采用液环式压缩机、涡旋压缩机或螺杆式压缩机。
7.按照权利要求1所述的系统，其特征在于:所述进口压缩机组出口压力为0.1~0.2MPa，多级压缩机组出口压力为2~4MPa，制冷压缩机组出口压力为4~6MPa，制冷节流阀阀后压力为0.1~3.5MPa。
8.按照权利要求7所述的系统，其特征在于:制冷节流阀阀后压力为0.3~2.5MPa。
9.按照权利要求1所述的系统，其特征在于:其特征在于:所述气液直接接触式换热器为立式或卧式。
10.按照权利要求1所述的系统，其特征在于:所述净化系统为膜分离装置、分子筛吸附装置或化学吸收装置。
【文档编号】C10L3/10GK103773529SQ201210408430
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2012年10月24日 优先权日:2012年10月24日
【发明者】廖昌建, 王海波, 徐宏, 朴勇, 王红涛, 陈建兵 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司抚顺石油化工研究院