提浓回收火驱采油尾气中烃类组分的方法

提浓回收火驱采油尾气中烃类组分的方法
【专利摘要】本发明是一种提浓回收火驱采油尾气中烃类组分的方法，以火驱采油尾气为原料气，使用由至少两个串级式吸附塔组成的装置进行提浓回收，各吸附塔内装填有烃类吸附剂，每个吸附塔依次经过吸附过程、均压降压过程、抽真空过程、均压升压过程和放空气升压过程实现从吸附到再生的循环。每个吸附塔的工作操作流程完全相同，均依照从吸附到再生的五个过程循环，错时运行，实现原料气中烃类组分连续地吸附提浓与解吸回收，得到的烃类组分作为产品气经过缓冲罐输出。吸附压力就采用原料气的压力，操作压力非常低，因此投资省、能耗低，运行费用小。
【专利说明】提浓回收火驱采油尾气中烃类组分的方法

【技术领域】
[0001]本发明涉及火驱采油尾气处理方法，具体地说，是一种提浓回收火驱采油尾气中烃类组分的方法。

【背景技术】
[0002]火驱采油是一种开采稠油的方法，就是将空气注入油层，然后点火，让空气中的氧与原油发生氧化反应，产生热量和压力，从而将粘稠的原油采出油层。由于火驱采油机理十分复杂，产生的尾气体量大，一氧化碳和氮气含量高且组分复杂，烃类含量不稳定，很难采取有效手段处理并回收利用。通常是，当烃类含量较高时就直接将火驱尾气引入燃气管网利用；而当烃类含量较低时则将尾气脱硫处理后直接放空，这既浪费了部分宝贵的能源，又对环境造成了污染。


【发明内容】

[0003]本发明提出一种提浓回收火驱采油尾气中烃类组分的方法，能将采油火驱气中的烃类组分提浓收集起来作为燃料使用，有利于节省资源，有利于环保。
[0004]本发明的技术方案是:一种提浓回收火驱采油尾气中烃类组分的方法，其特征在于，以火驱采油尾气为原料气，使用由至少两个串级式吸附塔组成的装置进行提浓回收，各吸附塔内装填有烃类吸附剂，每个吸附塔依次经过吸附过程、均压降压过程、抽真空过程、均压升压过程和放空气升压过程实现从吸附到再生的循环，其中，
(1)吸附过程是:从吸附塔底将原料气引入塔内，原料气中的水和烃类组分被正吸附剂吸附，不能被吸附的氮气、氧气从该塔顶排出放空，吸附操作压力为1KPa.G?10KPa.G，操作温度为0°C?45°C，吸附剂吸附达到饱和后，将该吸附塔切换至均压降压过程；
(2)均压降压过程是:将该吸附塔内的较高压力气体放入处于均压升压过程的另一个吸附塔，直到两个吸附塔的压力相等即为完成一次降压，每个均压降压过程进行三次降压，均压降压过程中操作压力为100 KPa.G?-40KPa.G，操作温度为0°C?45°C，完成均压降压后，将该吸附塔切换至抽真空过程；
(3)抽真空过程是:用真空泵从该吸附塔底部抽真空，被吸附剂解吸出来的烃类组分作为产品气被送至产品气缓冲罐，抽真空过程操作压力为-40KPa.G?-80KPa.G，操作温度为0°C?45°C，抽真空过程结束后，将该吸附塔切换至均压升压过程；
(4)均压升压过程是:将处于均压降压过程的另一个吸附塔较高压力气体放入该吸附塔，直到两个吸附塔的压力相等即为完成一次升压，每个均压升压过程进行三次升压，均压升压过程操作压力为-80KPa.G?40KPa.G，操作温度为(TC?45°C，完成均压升压后，将该吸附塔切换至放空气升压过程；
5)放空气升压过程是:将放空气引入该吸附塔使塔内压力升至吸附压力，操作压力为-40KPa.G?10KPa.G，操作温度为(TC?45°C，完成再生进入新一轮吸附过程。
[0005]上述技术方案中，所述装置中的每个吸附塔的工作操作流程完全相同，均依照从吸附到再生的五个过程循环；各个吸附塔的五个过程错时运行，实现原料气中烃类组分连续地吸附提浓与解吸回收，得到的烃类组分作为产品气经过缓冲罐输出。吸附压力就采用原料气的压力，操作压力非常低，因此投资省、能耗低，运行费用小。

【专利附图】

【附图说明】
[0006]附图1是本发明的原理示意图。
[0007]图面说明:
IA、2A、3A、4A、5A、6A表示吸附塔A的程控阀；
IB、2B、3B、4B、5B、6B表示吸附塔B的程控阀；
IC、2C、3C、4C、5C、6C表示吸附塔C的程控阀；
ID、2D、3D、4D、5D、6D表示吸附塔D的程控阀；
IE、2E、3E、4E、5E、6E表示吸附塔E的程控阀；
IF、2F、3F、4F、5F、6F表示吸附塔F的程控阀
10表原料气管线，20表放空气管线，30表不一次均压管线，
40表二次均压管线，50表三次均压管线,60表产品气管线

【具体实施方式】
[0008]下面结合本发明的实施例及附图作进一步说明。
[0009]附图所示的吸附塔A、B、C、D、E、F是本发明用来吸附提浓与解吸回收火驱采油尾气中烃类组分的装置，原料气管线10与各吸附塔底部的原料气程控阀1A、1B、1C、1D、1E、1F连接；串接有真空泵P和产品气缓冲罐V的产品气管线60与各吸附塔底部的产品气程控阀6A、6B、6C、6D、6E、6F连接；放空气管线20与各吸附塔顶部的放空气程控阀2A、2B、2C、2D、2E、2F连接；一次均压管线30与各吸附塔顶部的一次均压程控阀3A、3B、3C、3D、3E、3F连接；二次均压管线40与各吸附塔顶部的二次均压程控阀4A、4B、4C、4D、4E、4F连接；三次均压管线50与各吸附塔顶部的三次均压程控阀5A、5B、5C、ro、5E、5F连接。上述所有的程控阀均由计算机控制打开和关闭，使每个吸附塔均按吸附、三次均压降压、抽真空、三次均压升压、放空气升压的步骤循环错时运行，并且使每一个吸附塔每次的均压降压过程(或者均压升压过程)和与之对应的另一个吸附塔的均压升压过程(或者均压降压过程)对接。
[0010]本发明的吸附塔数量至少两个，没有上限。可根据需要处理的火驱采油尾气规模和场地条件设定吸附塔的具体数量，常见情况多选用2至50台串级式的吸附塔。
[0011]下面以二塔、三塔、四塔和六塔为实施例说明本发明的工作步骤。
[0012]实施例1是用附图中的吸附塔A和吸附塔B组成的二塔回收装置。
[0013]以塔A的吸附过程作为起点叙述其循环过程。
[0014](I)塔A吸附过程:
打开程控阀IA和2A，来自火驱采油场的20?200Kpa.G低压原料气经过原料气管线10和程控阀IA从吸附塔A底部进入，在塔A内烃类吸附剂的选择吸附下，其中的水和各种烃类组分被吸附下来。未被吸附的氮气、氧气作为放空气从塔顶部经过程控阀2A和放空气管线20排出去直接放空。当塔A内吸附剂达到饱和时，关闭程控阀IA和2A，结束吸附过程，切换至均压降压过程。
[0015](2 )塔A的均压降压过程:
打开程控阀3A和3B，处于较高压力的吸附塔A和处于较低压力的吸附塔B —次接通，塔A内的非烃类气体自然地经一次均压管线30放入塔B中，实现塔A的第I次降压过程，当两个吸附塔的压力相等时关闭程控阀3A和3B，结束第I次均压降压过程。
[0016]打开程控阀IA让原料气进入塔A，当塔A达到一定容积的时候关闭1A，打开程控阀4A和4B使塔A与塔B再次接通，吸附塔A内的非烃类气体经二次均压管线40再次放入塔B中，实现塔A的第2次降压过程，当两个吸附塔的压力相等时，关闭程控阀4A和4B，结束第2次均压降压过程。
[0017]再一次打开程控阀IA让原料气进入塔A，当塔A达到一定容积的时候关闭程控阀1A，打开程控阀5A和5B使塔A与塔B又一次接通，吸附塔A内的非烃类气体经三次均压管线50又一次放入塔B中，实现塔A的第3次降压过程，当两个吸附塔的压力相等后关闭程控阀5A和5B，结束第3次均压降压过程。
[0018]吸附塔A经过3次均压降压过程，塔A内的非烃类组分大幅度下降，烃类组分含量大幅度提高，即可转换至抽真空过程。
[0019](3)塔A抽真空过程:
在吸附塔A结束3次均压降压过程后，打开程控阀6A，用真空泵P从塔A底抽真空。在此步骤中，被吸附的烃类组分解吸出来，作为产品气经产品气管线60被送入产品气缓冲罐V，最后作为产品气输出。产品气热值能大于2500kcal/Nm3 (最高可大于6000kcal/Nm3)，可作为燃料向外输送。在吸附塔A结束抽真空过程后，关闭程控阀6A，转换至均压升压过程。
[0020](4)塔A均压升压过程:
吸附塔A结束抽真空过程后，要进行3次均压升压过程以重新提高吸附塔的压力。
[0021]打开程控阀阀5A和5B，吸附塔A和吸附塔B接通后，此时由于吸附塔A处于刚抽完真空的低压状态，塔A自然地就会借助经三次均压管线50从塔B气体获得升压。当两个吸附塔的压力相等后关闭程控阀5A和5B，结束第I次均压升压过程。
[0022]打开控阀阀6A对塔A进行一次抽真空后关闭，打开程控阀4A和4B使塔A与塔B再一次接通，吸附塔B内的非烃类气体经二次均压管线40再一次放入塔A中，实现塔A的第2次升压过程。当两个吸附塔的压力相等后关闭程控阀4A和4B，结束第2次均压升压过程。
[0023]打开控阀阀6A对塔A进行再一次抽真空后关闭，打开程控阀3A和3B使塔A与塔B又一次接通，吸附塔B内的非烃类气体经一次均压管线30又一次放入塔A中，实现塔A的第3次升压过程。当两个吸附塔的压力相等后关闭程控阀阀3A和3B，结束第3次均压升压过程。吸附塔A经过3次均压升压过程，已经接近吸附压力。
[0024](5)塔A放空气升压过程:
在均压升压过程完成后，为了使吸附塔A可以平稳地切换至下一次吸附，打开程控阀2A经放空气管线20引入放空气将吸附塔A的压力升至吸附压力，准备进入下一循环。
[0025]经过上述过程后，吸附塔A便完成了一个完整的“吸附-再生”循环，吸附塔B的“吸附-再生”循环和吸附塔A完全一样。由计算机控制程控阀的开、关时刻和时间长度，吸附塔B的程控阀1B、2B、3B、4B、5B、6B与对应的吸附塔A的程控阀1A、2A、3 A、4A、5A、6A操作一样，二塔错时运行，每一个吸附塔(A或B)的每次均压降压过程(或者均压升压过程)和与之对应的另一个吸附塔(B或A)的均压升压过程(或者均压降压过程)对接。真空泵P交替地从吸附塔A、B中抽出烃类组分从而连续获得产品气。
[0026]实施例2为使用附图中的吸附塔A、吸附塔B和吸附塔C组成的三塔回收装置。
[0027]以塔A的吸附过程作为起点叙述其循环过程。
[0028](I)塔A吸附过程:和实施例1中的塔A吸附过程相同操作。
[0029]( 2 )塔A的均压降压过程:
打开程控阀3A和3B，处于较高压力的吸附塔A和处于较低压力的吸附塔B接通，塔A内的非烃类气体自然地经一次均压管线30放入塔B中，实现塔A的第I次降压。当两个吸附塔的压力相等后关闭程控阀3A和3B，结束第I次均压降压过程。
[0030]打开程控阀4A和4C使吸附塔A与吸附塔C相通，塔A内的非烃类气体经二次均压管线40放入塔C中，实现塔A的第2次降压过程，当两个吸附塔的压力相等后关闭程控阀4A和4C，结束第2次均压降压过程。
[0031]打开程控阀IA让原料气进入塔A，当塔A达到一定容积的时候关闭程控阀1A。打开程控阀5A和5B使塔A与塔B再次相通，吸附塔A内的非烃类气体经三次均压管线50再次放入塔B中，实现塔A的第3次降压过程。当两个吸附塔的压力相等后关闭程控阀5A和5B，结束第3次均压降压过程。
[0032]吸附塔A经过3次均压降压过程，塔A内的非烃类组分大幅度的下降，烃类组分含量大幅度提高，即可转换至抽真空过程。
[0033](3)塔A抽真空过程:和实施例1中的塔A抽真空过程相同操作。
[0034](4)塔A均压升压过程:
吸附塔A结束抽真空过程后，要进行3次均压升压过程以重新提高吸附塔的压力。
[0035]打开程控阀5A和5C，此时由于塔A处于刚抽完真空的低压状态，因此塔A和此时压力较高的塔C接通后，塔A自然地经三次均压管线50从塔C中获得气体实现升压，当两个吸附塔的压力相等后关闭程控阀5A和5C，结束第I次均压升压过程。
[0036]打开程控阀4A和4B使塔A与此时压力更高的吸附塔B接通，使塔B内的非烃类气体经二次均压管线40放入塔A中，实现塔A的第2次升压过程，当两个吸附塔的压力相等后关闭程控阀4A和4B，结束第2次均压升压过程。
[0037]打开程控阀6A对塔A进行一次抽真空后关闭，然后打开塔A和塔B连接的程控阀3A和3B，使塔A与此时压力更高的塔B接通，吸附塔B内的非烃类气体经一次均压管线30放入塔A中，实现塔A的第3次升压过程，当两个吸附塔的压力相等后关闭程控阀3A和3B，结束第3次均压升压过程。经过3次均压升压过程，使得吸附塔A的压力已经接近吸附压力。
[0038](5)塔A放空气升压过程:和实施例1中的塔A放空气升压过程相同操作。
[0039]经过上述过程后，吸附塔A便完成了一个完整的“吸附-再生”循环。吸附塔B、C的“吸附-再生”循环和吸附塔A完全一样，由计算机控制程控阀开、关的时刻和时间长度，吸附塔B的程控阀1B、2B、3B、4B、5B、6B以及吸附塔C的程控阀1C、2C、3C、4C、5C、6C与对应的吸附塔A的程控阀1A、2A、3A、4A、5A、6A操作一样，三塔错时运行。每一个吸附塔(A或B或C)的每次均压降压过程(或者均压升压过程)和与之对应的另一个吸附塔(B或C或A)的均压升压过程(或者均压降压过程)对接。真空泵P交替地从吸附塔A、B、C中抽出烃类组分从而连续获得产品气。
[0040]实施例3为使用附图中的吸附塔A、吸附塔B、吸附塔C和吸附塔D组成的四塔回收装置。
[0041]以塔A的吸附过程作为起点叙述其循环过程。
[0042](I)塔A吸附过程:和实施例1中的塔A吸附过程相同操作。
[0043]( 2 )塔A的均压降压过程:
打开程控阀3A和3B，处于较高压力的吸附塔A和处于较低压力的吸附塔B接通，塔A内的非烃类气体自然地经一次均压管线30放入塔B中，实现塔A的第I次降压。当两个吸附塔的压力相等后关闭程控阀3A和3B，结束第I次均压降压过程。
[0044]打开程控阀4A和4C使吸附塔A与吸附塔C相通，塔A内的非烃类气体经二次均压管线40放入塔C中，实现塔A的第2次降压过程，当两个吸附塔的压力相等后关闭程控阀4A和4C，结束第2次均压降压过程。
[0045]打开程控阀5A和使塔A与塔D相通，吸附塔A内的非烃类气体经三次均压管线50放入塔D中，实现塔A的第3次降压过程。当两个吸附塔的压力相等后关闭程控阀5A和5D，结束第3次均压降压过程。
[0046]吸附塔A经过3次均压降压过程，塔A内的非烃类组分大幅度的下降，烃类组分含量大幅度提高，即可转换至抽真空过程。
[0047](3)塔A抽真空过程:和实施例1中的塔A抽真空过程相同操作。
[0048](4)塔A均压升压过程:
吸附塔A结束抽真空过程后，要进行3次均压升压过程以重新提高吸附塔的压力。
[0049]打开程控阀5A和5B，此时由于塔A处于刚抽完真空的低压状态，因此塔A和此时压力较高的塔B接通后，塔A自然地经三次均压管线50从塔中获得气体实现升压，当两个吸附塔的压力相等后关闭程控阀5A和5 B,结束第I次均压升压过程。
[0050]打开程控阀4A和4C使塔A与此时压力更高的吸附塔C接通，使塔C内的非烃类气体经二次均压管线40放入塔A中，实现塔A的第2次升压过程，当两个吸附塔的压力相等后关闭程控阀4A和4C，结束第2次均压升压过程。
[0051]打开程控阀3A和3D，塔A与此时压力更高的塔D接通，吸附塔D内的非烃类气体经一次均压管线30放入塔A中，实现塔A的第3次升压过程，当两个吸附塔的压力相等后关闭程控阀3A和3D，结束第3次均压升压过程。经过3次均压升压过程，使得吸附塔A的压力已经接近吸附压力。
[0052](5)塔A放空气升压过程:和实施例1中的塔A放空气升压过程相同操作。
[0053]经过上述过程后，吸附塔A便完成了一个完整的“吸附-再生”循环。吸附塔B、C、D的“吸附-再生”循环和吸附塔A完全一样，由计算机控制程控阀开、关的时刻和时间长度，吸附塔B的程控阀1B、2B、3B、4B、5B、6B、吸附塔C的程控阀1C、2C、3C、4C、5C、6C以及吸附塔D的程控阀1D、2D、3D、4DJD、6D与对应的吸附塔A的程控阀1A、2A、3A、4A、5A、6A操作一样，四塔错时运行。每一个吸附塔(A或B或C或D)的每次均压降压过程(或者均压升压过程)和与之对应的另一个吸附塔(B或C或D或A)的均压升压过程(或者均压降压过程)对接。真空泵P交替地从吸附塔A、B、C、D中抽出烃类组分从而连续获得产品气。
[0054]本发明在实际应用中吸附塔可以增加，如附图所示的6个甚至更多，每个吸附塔的运行过程和实施例3完全相同，不同的塔数只是处理能力大小不同而已。超过4个吸附塔的装置便和实施例3 —样，在均压降压过程中不需加设原料气的步骤，在均压升压过程中不需加设抽真空的步骤。
【权利要求】
1.一种提浓回收火驱采油尾气中烃类组分的方法，其特征在于，以火驱采油尾气为原料气，使用由至少两个串级式吸附塔组成的装置进行提浓回收，各吸附塔内装填有烃类吸附剂，每个吸附塔依次经过吸附过程、均压降压过程、抽真空过程、均压升压过程和放空气升压过程实现从吸附到再生的循环，其中，(1)吸附过程是:从吸附塔底将原料气引入塔内，原料气中的水和烃类组分被吸附剂吸附，不能被吸附的氮气、氧气从该塔顶排出放空，吸附操作压力为20KPa.G?200KPa.G，操作温度为0°C?45°C，吸附剂吸附达到饱和后，将该吸附塔切换至均压降压过程；(2)均压降压过程是:将该吸附塔内的较高压力气体放入处于均压升压过程的另一个吸附塔，直到两个吸附塔的压力相等即为完成一次降压，每个均压降压过程进行三次降压，均压降压过程中操作压力为200 KPa.G?-40KPa.G，操作温度为0°C?45°C，完成均压降压后，将该吸附塔切换至抽真空过程；(3)抽真空过程是:用真空泵从该吸附塔底部抽真空，被吸附剂解吸出来的烃类组分作为产品气被送至产品气缓冲罐，抽真空过程操作压力为-40KPa.G?-80KPa.G，操作温度为0°C?45°C，抽真空过程结束后，将该吸附塔切换至均压升压过程；原料(4)均压升压过程是:将处于均压降压过程的另一个吸附塔较高压力气体放入该吸附塔，直到两个吸附塔的压力相等即为完成一次升压，每个均压升压过程进行三次升压，均压升压过程操作压力为-80KPa.G?40KPa.G，操作温度为0°C?45°C，完成均压升压后，将该吸附塔切换至放空气升压过程；5)放空气升压过程是:将放空气引入该吸附塔使塔内压力升至吸附压力，操作压力为-40KPa.G?200KPa.G，操作温度为(TC?45°C，完成再生进入新一轮吸附过程。
2.根据权利要求1所述的提浓回收火驱采油尾气中烃类组分的方法，其特征在于所用的装置由两个吸附塔构成，每个吸附塔在均压降压过程中加设两次原料气进气步骤；在均压升压过程中加设两次抽真空步骤。
3.根据权利要求1所述的提浓回收火驱采油尾气中烃类组分的方法，其特征在于所用的装置由三个吸附塔构成，每个吸附塔在均压降压过程中加设一次原料气进气步骤；在均压升压过程中加设一次抽真空步骤。
【文档编号】B01D53/02GK104174253SQ201310194057
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2013年5月23日 优先权日:2013年5月23日
【发明者】吴芳 申请人:上海汉兴能源科技有限公司