提高天然气处理站压缩机组余热回收量的方法及装置与流程

本发明涉及天然气处理站余热回收的应用，是一种提高天然气处理站压缩机组余热回收量的方法及装置。

背景技术：

1、天然气处理工艺分为浅冷处理工艺及深冷处理工艺。其中浅冷处理工艺主要为“j-t阀节流+注醇防冻”的处理工艺，受制冷温度的限制，难以有效的对 c2+等烃类组分进行充分回收，造成资源的浪费，因此目前深冷处理工艺越来越广泛，例如2018以来年新疆油田公司先后投入克拉美丽天然气深冷凝液回收装置、玛河天然气深冷凝液回收装置、克81#站天然气深冷凝液回收装置。

2、目前国外运用较多的深冷回收工艺主要有气体过冷工艺（gsp）、液体过冷工艺（lsp）、部分干气再循环工艺（rsv）等，其中rsv工艺应用最为广泛，主要工艺路线为：原料气来气经压缩机增压后，经过深度脱水，进入多股流换热器预冷后，液相再经过多股流换热器过冷进入脱甲烷塔、气相经膨胀深度制冷后去脱甲烷塔，根据不同组分的沸点不同，使原料气在脱甲烷塔、脱乙烷塔、液化气塔内进行分离，从而回收乙烷、稳定轻烃及液化气，增加产品收益。装置整体负荷相比于浅冷处理工艺，有明显的增加。其中脱甲烷塔底温度控制在0℃至30℃，脱乙烷塔底温度75℃至95℃，液化气塔底温度约为110℃至180℃。

3、因原料气进站温度一般为20℃至35℃，低压系统利用压缩机由0.4mpa至0.5mpa增压至2.3mpa至2.5mpa，排气温度为60℃至70℃；中压系统利用压缩机由2.3mpa至2.5mpa增压至7.0mpa至7.5mpa，排气温度为65℃至75℃；脱甲烷塔顶气经换热后温度一般为20℃至30℃，外输气由2.0mpa至2.3mpa增压至3.5mpa至4.0mpa，排气温度一般为60℃至75℃。武建飞等人发明了一种利用燃气压缩机余热为站区采暖工艺，利用冷却换热器将压缩机排气与锅炉给水换热，从而提高锅炉给水温度，从而实现余热回收利用，达到节能减排的效果。郭媛等人发明了一种压缩机级间余热梯级利用系统及方法，利用压缩机冷却器进行介质换热后，吸收余热并储存与高温储水罐中，并且高温储水罐中的高温介质通过相连的分子筛系统或/和溴化锂制冷剂，进行余热的再利用。但是上述工艺方法中温度梯度较低，余热利用点较少，大部分余热无法回收，而且排气温度校高，还需利用空冷器进行冷却，进一步增加了电量消耗。

技术实现思路

1、本发明提供了一种提高天然气处理站压缩机组余热回收量的方法及装置，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决天然气处理工艺当中现有存在压缩机出口工艺气余热因温位较低无法回收的问题。

2、本发明的技术方案之一是通过以下措施来实现的：一种提高天然气处理站压缩机组余热回收量的方法，按照下述步骤进行：第一步，将温度为20℃至35℃的进口原料气送入换热器进行换热后，进口原料气温度升温至60℃至62℃，得到一次升温原料气；第二步，将一次升温原料气送入压缩机组后增压升温至100℃至105℃后，得到二次升温原料气；第三步，将二次升温原料气送至余热回收装置内与余热回收介质进行换热，降温至温度为80℃至85℃，得到一次降温原料气；第四步，将一次降温原料气返回送至换热器内作为高温介质与进口原料气进行换热，降温至温度为35℃至60℃，得到二次降温原料气，送入空冷器或者下游工序利用。

3、下面是对上述发明技术方案之一的进一步优化或/和改进：

4、上述余热回收介质换热后的余热用于天然气深冷处理时脱乙烷塔底重沸器换热、站区供暖和脱甲烷塔底重沸器换热。

5、上述天然气深冷处理时脱乙烷塔底重沸器的温度为80℃至100℃。

6、上述站区供暖温度为60℃至80℃,脱甲烷塔底重沸器温度为0℃至30℃。

7、本发明的技术方案之二是通过以下措施来实现的：一种实施提高天然气处理站压缩机组余热回收量的方法的装置，包括压缩机组、余热回收装置、换热器和余热供应设备，压缩机组进口固定连通有原料气进入管线，压缩机组出口与余热回收装置第一进口之间固定连通有第三换热管线，余热回收装置第一出口固定连通有第四换热管线，换热器底部进口与原料气进入管线之间固定连通有第一换热管线，第一换热管线与压缩机组之间的原料气进入管线与换热器顶部出口之间固定连通有第二换热管线，第四换热管线与换热器顶部进口之间固定连通有第五换热管线，第四换热管线出口与第五换热管线之间的第四换热管线与换热器底部出口之间固定连通有第六换热管线，余热回收装置第二进口固定连通有余热回收介质进入管线，余热回收装置第二出口与余热供应设备进口之间固定连通有第七换热管线。

8、下面是对上述发明技术方案之二的进一步优化或/和改进：

9、上述第二换热管线与压缩机组之间的原料气进入管线上设置有温度变送器，第五换热管线与第六换热管线之间的第四换热管线上固定安装有温度自动调节阀门，温度变送器和温度自动调节阀门电连接。

10、上述温度自动调节阀门前后的第四换热管线上并联有并联管线，温度自动调节阀门进口与并联管线之间的第四换热管线、温度自动调节阀门出口与并联管线之间的第四换热管线、并联管线上均固定安装有手阀。

11、上述第一换热管线与第二换热管线之间的原料气进入管线上固定安装有第一阀门，第一换热管线上固定安装有第二阀门，第二换热管线上固定安装有第三阀门，第五换热管线上固定安装有第四阀门，第六换热管线上固定安装有第五阀门。

12、上述第四换热管线出口与第六换热管线之间的第四换热管线上固定连通有空冷进气管线，空冷进气管线上固定安装有空冷器，第四换热管线出口与空冷进气管线之间的第四换热管线与空冷器出口之间固定连通有空冷出气管线。

13、上述空冷进气管线与空冷出气管线之间的第四换热管线上固定安装有第六阀门，空冷进气管线上固定安装有第七阀门，空冷出气管线上固定安装有第八阀门。

14、本发明将低温位、无法回收的余热应用于与压缩机组的进口原料气进行换热，提高压缩机进口温度，在压缩比不变的情况下提高压缩机排气温度，回收压缩机高温位余热，应用于天然气处理工艺当中，既能够提高压缩机出口工艺气余热回收量，降低天然气处理站热媒炉功率，降低碳排放量，也解决了压缩机出口工艺气余热因温位较低无法回收的问题，从而提高余热利用率，降低碳排放。

技术特征：

1.一种提高天然气处理站压缩机组余热回收量的方法，其特征在于按照下述步骤进行：第一步，将温度为20℃至35℃的进口原料气送入换热器进行换热后，进口原料气温度升温至60℃至62℃，得到一次升温原料气；第二步，将一次升温原料气送入压缩机组后增压升温至100℃至105℃后，得到二次升温原料气；第三步，将二次升温原料气送至余热回收装置内与余热回收介质进行换热，降温至温度为80℃至85℃，得到一次降温原料气；第四步，将一次降温原料气返回送至换热器内作为高温介质与进口原料气进行换热，降温至温度为35℃至60℃，得到二次降温原料气，送入空冷器或者下游工序利用。

2.根据权利要求1所述的提高天然气处理站压缩机组余热回收量的方法，其特征在于余热回收介质换热后的余热用于天然气深冷处理时脱乙烷塔底重沸器换热、站区供暖和脱甲烷塔底重沸器换热。

3.根据权利要求2所述的提高天然气处理站压缩机组余热回收量的方法，其特征在于天然气深冷处理时脱乙烷塔底重沸器的温度为80℃至100℃。

4.根据权利要求2或3所述的提高天然气处理站压缩机组余热回收量的方法，其特征在于站区供暖温度为60℃至80℃,脱甲烷塔底重沸器温度为0℃至30℃。

5.一种实施根据权利要求1至4任一项所述的提高天然气处理站压缩机组余热回收量的方法的装置，其特征在于包括压缩机组、余热回收装置、换热器和余热供应设备，压缩机组进口固定连通有原料气进入管线，压缩机组出口与余热回收装置第一进口之间固定连通有第三换热管线，余热回收装置第一出口固定连通有第四换热管线，换热器底部进口与原料气进入管线之间固定连通有第一换热管线，第一换热管线与压缩机组之间的原料气进入管线与换热器顶部出口之间固定连通有第二换热管线，第四换热管线与换热器顶部进口之间固定连通有第五换热管线，第四换热管线出口与第五换热管线之间的第四换热管线与换热器底部出口之间固定连通有第六换热管线，余热回收装置第二进口固定连通有余热回收介质进入管线，余热回收装置第二出口与余热供应设备进口之间固定连通有第七换热管线。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于第二换热管线与压缩机组之间的原料气进入管线上设置有温度变送器，第五换热管线与第六换热管线之间的第四换热管线上固定安装有温度自动调节阀门，温度变送器和温度自动调节阀门电连接。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于温度自动调节阀门前后的第四换热管线上并联有并联管线，温度自动调节阀门进口与并联管线之间的第四换热管线、温度自动调节阀门出口与并联管线之间的第四换热管线、并联管线上均固定安装有手阀。

8.根据权利要求5或6所述的装置，其特征在于第一换热管线与第二换热管线之间的原料气进入管线上固定安装有第一阀门，第一换热管线上固定安装有第二阀门，第二换热管线上固定安装有第三阀门，第五换热管线上固定安装有第四阀门，第六换热管线上固定安装有第五阀门。

9.根据权利要求5或6所述的装置，其特征在于第四换热管线出口与第六换热管线之间的第四换热管线上固定连通有空冷进气管线，空冷进气管线上固定安装有空冷器，第四换热管线出口与空冷进气管线之间的第四换热管线与空冷器出口之间固定连通有空冷出气管线。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于空冷进气管线与空冷出气管线之间的第四换热管线上固定安装有第六阀门，空冷进气管线上固定安装有第七阀门，空冷出气管线上固定安装有第八阀门。

技术总结
本发明涉及天然气处理站余热回收的应用技术领域，是一种提高天然气处理站压缩机组余热回收量的方法及装置，前者将进口原料气送入换热器进行换热后，得到一次升温原料气，送入压缩机组后增压升温得到的二次升温原料气，送至余热回收装置内与余热回收介质进行换热，得到一次降温原料气，将一次降温原料气返回送至换热器进行换热，得到二次降温原料气，送入空冷器或者下游工序利用，后者包括压缩机组、余热回收装置、换热器、余热供应设备和控制单元。本发明装置简单，使用方便，通过在压缩比不变的情况下提高压缩机排气温度，回收压缩机高温位余热，降低天然气处理站热媒炉热负荷，从而提高余热利用率，降低总能耗、碳排放，实现节能减排。

技术研发人员：张有兴,陈云涛,王传平,刘俊麟,冉彦,陶玉林,王充,韩英泽,赵婧伊,李昂
受保护的技术使用者：中国石油天然气股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/4