一种石油伴生气回收lng/lpg/ngl产品的超低温中低压脱氮方法
【技术领域】
[0001]本发明具体涉及一种石油伴生气回收LNG/LPG/NGL产品的超低温中低压脱氮方法。
【背景技术】
[0002]伴生气是油田石油伴生气，是原油的挥发性部分，属石油质可燃性气体，为优质燃料和化工原料，主要来源于油井套管、站点气液分离、油罐挥发及原油稳定等等。
[0003]以往，由于伴生气分散且量不大，处理工艺复杂，投资较高，大多采取直接或燃烧排放等方式处理，这既污染了环境，也资源了浪费，同时存在安全隐患，与全球节能、减排、低碳经济和绿色发展的理念不相符。
[0004]伴生气具有很高的经济价值。伴生气经处理后，可回收的经济产品有:LPG (液化石油气)、NGL (稳定轻烃)和干气(脱轻烃的天然气)，干气除作为值班点、加热炉、导热油和发电机的燃料气外，剩余的干气可生产CNG (压缩天然气)和LNG (液化天然气)，当气量较大时，也可建设输气管线外销。
[0005]在伴生气回收技术方面，国内目前形成了以冷凝分馏、冷油吸收、自产凝液制冷和超音速分离为代表的常规典型工艺，但这些工艺都只生产LPG、NGL和干气，运行温度相对较高，当热值满足要求时对干气中的队含量没有规定，因此采用常规的伴生气回收技术即可以满足要求。
[0006]对于油田伴生气产量较高，地处偏远地区，干气无法自耗且无外输管道，且回收生产LNG产品有较高的经济价值和环保效益，把常规的伴生气回收技术进行深化和拓展，把干气转化生产经济价值较高且便于运输的LNG产品就显得非常必要。
[0007]而该工艺技术目前在世界范围内应用业绩和经验都相对缺乏，由于N2的液化温度常压下低至_192°C，比常规天然气的液化温度低约30°C，更难液化，因此生产LNG产品对N2含量的要求较为严格，当队含量超过一定限值时，LNG产品储存过程中在储罐内易出现“翻滚”现象而影响其的储存安全，同时LNG的蒸发将显著，BOG气体量较大，回收BOG气体的投资和能耗都将上升。
[0008]干气脱队存在的问题主要体现在下述三个方面:①采用常规的变压吸附脱N2I艺，存在二次增压的问题，设备较多、流程复杂、操作不便、运行稳定性较差、投资高等缺点；②采用常规的低温溶剂吸收脱N2工艺，存在二次脱重烃、二次增压的问题，设备较多、流程复杂、操作不便、运行稳定性较差、投资高等缺点采用常规的超低温精馏脱氮工艺，需要采用高压、低压两个塔进行变压操作，且最低温度达到_187°C，冷位温度对制冷剂要求较高，冷量消耗较大。
【发明内容】
[0009]本发明的目的是避免LNG产品在储罐中出现“翻滚”现象而影响安全储存，降低LNG的蒸发损耗，减少BOG气体，降低工程投资和运行费用。
[0010]为此，本发明提供了一种石油伴生气回收LNG/LPG/NGL产品的超低温中低压脱氮方法，包括以下步骤:
步骤I)原料伴生气增压及净化:原料伴生气从管路依次进入一级分离器、一级压缩机、二级分离器、脱硫脱碳塔、一级分子筛脱水装置、精脱硫吸附塔、二级压缩机、三级分离器进行气液分离、一级增压、脱硫脱碳、脱水、精脱硫、二级增压后形成高压净化伴生气；步骤2)LPG冷箱流程:高压净化伴生气从三级分离器顶部进入LPG冷箱下部进行初步冷却，冷却后进入重烃洗涤塔，从重烃洗涤塔的上部产生低温伴生气，下部产生低温凝液，低温凝液进入重烃分馏流程；
步骤3)LNG冷箱流程:低温伴生气经重烃洗涤塔的上部进入二级分子筛脱水装置后进入LNG冷箱，在超低温_150°C?_160°C、压力1.0?3.0MPa下液化形成液态富氮LNG，液态富氮LNG进入脱氮提馏塔上段，脱氮提馏塔下部的富氮LNG作为重沸物流通过管路再经过LNG冷箱升温至_105°C，重沸物流加热后部分汽化成气态富氮LNG再进入脱氮提馏塔下段，通过气态富氮LNG上升与下降的液态富氮LNG逆向接触，气提出富氮LNG中的N2，产生的低温富氮尾气经脱氮提馏塔顶部排出，产生的贫氮LNG经脱氮提馏塔底部排出后再经过LNG冷箱后得到LNG产品，最后进入LNG储罐储存；
步骤4)重烃分馏流程:步骤2)中的低温凝液进入脱乙烷塔，脱乙烷塔的顶部产生冷富甲烷气，底部产生混烃，混烃进入脱丁烷塔上段后，在脱丁烷塔底部产生NGL产品，顶部排出LPG产品。
[0011 ] 脱氮提馏塔底部排出的贫氮LNG分为两路，一路经过LNG冷箱后得到LNG产品，另一路经过LNG冷箱后进入LPG制冷剂压缩机，压缩后进入LPG冷箱作为LPG冷箱制冷剂，然后再经管路进入LNG冷箱冷却，如此循环往复为LPG冷箱提供制冷剂。
[0012]脱乙烷塔的顶部产生的冷富甲烷气通过管线进入LPG冷箱，将冷量交换后排出常温富甲烷气为LPG冷箱提供制冷剂。
[0013]脱氮提馏塔顶部的低温富氮尾气经管线进入LNG冷箱，将冷量交换后排出常温富氮尾气。
[0014]本发明与现有技术相比，具有以下特点:
①将具有一定压力的伴生气经过降温液化，利用甲烷等轻烃类物质与N2的相对挥发度不同，用分馏的方法脱出N2;
②采用单塔工艺，只设置提馏段以保证塔底LNG产品N2的含量低于2%，塔顶富氮尾气队含量达到80%，甲烷含量为20%，低温富氮尾气作为制冷剂的原料，多余部分由于量少可补充至燃料气系统，以最大程度减少对环境的排放；
③利用LNG冷箱，对冷量进行充分回收，脱氮提馏塔下段重沸物流在升温的同时也作为冷源，脱氮提馏塔顶的低温富氮尾气也利用了 LNG冷箱回收了冷量，节能效果显著。
[0015]下面将结合附图做进一步详细说明。
【附图说明】
[0016]图1是本发明的总流程示意图；
图2是脱氣流程不意图。
[0017]图中:1、原料伴生气；2、一级分离器；3、一级压缩机；4、二级分离器；5、脱硫脱碳塔；6、一级分子筛脱水装置；7、精脱硫吸附塔；8、二级压缩机；9、三级分离器；10、高压净化伴生气；11、LPG冷箱；12、重烃洗涤塔；13、二级分子筛脱水装置；14、LNG冷箱；15、液态富氮LNG ;16、脱氮提馏塔；17、低温富氮尾气；18、LNG储罐；19、LNG产品；20、装车泵；21、BOG气；22、低温凝液；23、低温伴生气；24、脱乙烷塔；25、混烃；26、冷富甲烷气；27、脱丁烷塔；28、NGL产品；29、LPG产品；30、LNG制冷剂压缩机；31、LPG制冷剂压缩机；32、贫氮LNG ;33、重沸物流；34、贫胺液；35、富胺液；36、高压低温I级制冷剂；37、常温富氮尾气；38、气态富氮LNG ;39、低压常温I级制冷剂；40、高压低温II级制冷剂；41、低压常温II级制冷剂；42、常温富甲烷气。
【具体实施方式】
[0018]实施例1:
本实施例提供了一种石油伴生气回收LNG/LPG/NGL产品的超低温中低压脱氮方法，该石油伴生气气源来至原油田联合站的放空火炬管线，压力极低，仅为13kPa，原料伴生气中重烃含量较高、含较高的硫化氢且含有一定量的硫醇，含有二氧化碳和饱和水，所以总工艺流程图中包括了原料伴生气增压及净化、LPG冷箱流程、LNG冷箱流程、重烃分馏流程，如图1、2所示，包括以下步骤:
步骤I)原料伴生气增压及净化:原料伴生气I从管路依次进入一级分离器2、一级压缩机3、二级分离器4、脱硫脱碳塔5、一级分子筛脱水装置6、精脱硫吸附塔7、二级压缩机8、三级分离器9进行气液分离、一级增压、脱硫脱碳、脱水、精脱硫、二级增压后形成高压净化伴生气10 ;其中，脱硫脱碳塔5通过塔上部进入的贫胺液34吸收原料伴生气I中的硫化氢和二氧化碳，富胺液35从塔底部排出，精脱硫吸附塔7原理是利用活性炭石化无碱脱硫醇；
步骤2)LPG冷箱11流程:高压净化伴生气10从三级分离器9顶部进入LPG冷箱11下部进行初步冷却，冷却后进入重烃洗涤塔12，从重