一种水合物法低压伴生气移动式回收装置及方法

本发明涉及低压伴生气回收，具体涉及一种水合物法低压伴生气移动式回收装置及方法。

背景技术：

1、油田伴生气是与石油沉积在一起的天然气，是原油的挥发性部分；在石油的开采过程中，该部分可燃气体会随着压力的降低从液相中释放出来，其成分一般以甲烷为主，还有乙烷、丙烷、丁烷、戊烷等饱和烃成分；其中，油田伴生气的主要处理方式有预处理后供给场站发电或供暖使用，经压缩机加压进入天然气管网，坑口燃烧或放空等。

2、目前，针对出口压力为0.3mpa-0.5mpa的极低压力的油田伴生气，由于压力低，加之油井现场工况条件复杂，造成回收难度较大；尤其对于零散及边远地区的油井而言，建设管网的成本及难度较高，同时由于有些油井安全风险较高而无法在现场使用压缩机对低压伴生气进行增压，另外由于在油井投产初期伴生气产量较大而末期产量较小，产量不平稳，进一步加大了低压伴生气的开采回收难度。

3、气体水合物是气体与水在较低温度较高压力(如甲烷气体在2℃、6mpa条件下)下生成的类冰状化合物，由于其储气能力较高(每体积水合物可储存约170倍标准状态下的气体)且储存及运输条件较为温和(如-15℃、常压)；因此，可将气体水合物技术应用到气体分离、储运和增压等领域；但是，在将水合物技术用于低压伴生气回收领域时，存在以下技术问题：

4、1.由于水合物生成侧的气源压力较低，而水合物分解侧产生的压力较高，因此难以将生成侧的水合物有效输送到分解侧；

5、2.另一方面，由于需要在水合物分解器中分解水合物以产生高压气体，因此对水合物分解器进行密封，会导致生成的水合物浆液无法连续进入水合物分解器中，使得装置无法产生连续稳定的高压气体；

6、因此，如何解决水合物有效从生成侧连续送至分解侧，并能在水合物分解器内进行连续高压分解，用以对偏远零散油井的低压伴生气进行安全、高效、灵活地回收，是本领域的技术人员急需解决的技术问题。

7、公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

1、针对上述技术问题，本发明实施例提供了一种水合物法低压伴生气移动式回收装置及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、本发明提供了以下技术方案：

3、一种水合物法低压伴生气移动式回收装置，包括：冷箱，设置在冷箱内的水合增压单元和水合储运单元；

4、水合增压单元包括气源预冷换热器、低压水合反应器、增压输送泵、水合物分解器和保压输送泵；

5、水合储运单元包括高压气体暂存罐和高压水合反应器；其中，

6、气源预冷换热器上设有第一气体进口和第一气体出口；第一气体进口用于连接低压伴生气源；

7、低压水合反应器底部设有第二气体进口和循环反应液进口，其顶部设有水合物浆料出口；第二气体进口与第一气体出口连接；

8、水合物分解器顶部设有水合物浆料进口、第一高压气体出口，底部设有循环反应液出口；内部安装有电加热分解装置，内部下方安装有滤网；其外壁上设有上下分布的上液位开关及下液位开关；外层设有绝热保温层；

9、增压输送泵位于低压水合反应器和水合物分解器之间，其进口连接水合物浆料出口，其出口连接水合物浆料进口；

10、保压输送泵位于低压水合反应器和水合物分解器之间，其出口连接循环反应液进口，其进口连接循环反应液出口；

11、高压气体暂存罐顶部设有第三气体进口和第三气体出口；第三气体进口上安装有背压阀；第三气体出口上安装有第一减压阀和第一流量计；

12、高压水合反应器顶部设有主气源进口、补充气源进口和第二高压气体出口；其内还设有电加热分解装置；主气源进口上安装有第二减压阀和第二流量计，且主气源进口与第一高压气体出口、第三气体进口通过三通阀连接；补充气源进口与第三气体出口连接；高压气体出口安装有第三减压阀，其用于连接后端用气设备；

13、其中，低压水合反应器内装填有反应液，高压反应器内装填有多孔介质，多孔介质上吸收有反应液。

14、优选的，冷箱为车载移动式低温换热设备，可为水合增压单元及水合储运单元提供冷量以及电力供应。

15、优选的，气源预冷换热器设有冷媒进口和冷媒出口，冷媒进口和冷媒出口与低温冷媒连接；气源预冷换热器可将低压伴生气源冷却至所需工艺温度。

16、优选的，低压水合反应器为绞龙式水合物反应器，内部设有绞龙输送装置，绞龙输送装置可将低压水合反应器内部生成的浆状水合物由下向上输送至水合物浆料出口。

17、优选的，增压输送泵为柱塞泵、螺杆泵、齿轮泵中的一种；保压输送泵为单级螺杆泵。

18、优选的，反应液为浓度0.1-5mmol/l的纳米促进剂、0.1-5mmol/l的十二烷基硫酸钠溶液、0.1-5mmol/l的十二烷基苯磺酸钠溶液和0.1-5mmol/l的四丁基溴化铵溶液中的一种或几种。

19、优选的，多孔介质为活性炭、介孔炭、沸石、石英砂、金属有机框架和沸石咪唑酯骨架材料中的一种或几种。

20、优选的，多孔介质所吸收的反应液为多孔介质质量的10％-200％；高压水合反应器内多孔介质的填充率为10％-100％。

21、一种低压伴生气回收方法，使用上述所述的水合物法低压伴生气移动式回收装置，包括如下步骤：

22、(1)在低压水合反应器内装填反应液，在高压反应器内装填吸有反应液的多孔介质，启动冷箱将其温度设定为冷箱工艺温度，并在整个回收过程中保持恒温，使得低压水合反应器和高压水合反应器维持在各自的低压水合温度及高压水合温度；

23、(2)将气源预冷换热器上的第一气体进口连接到低压伴生气源，低压伴生气经气源预冷换热器冷却后进入低压水合反应器中，与低压水合反应器中冷却后的反应液生成水合物浆液；

24、(3)增压输送泵将水合物浆液输送至水合物分解器，在后续连续运行过程中，即便水合物分解器内处于高压状态，增压输送泵仍可将低压水合反应器内的水合物浆液增压输送至水合物分解器内；

25、(4)水合物分解器内的水合物浆液到达上液位开关时，水合物分解器内的电加热分解装置启动，对水合物浆液进行加热；当水合物浆液的温度升至分解温度时，水合物分解释放出气体产生高压，达到并超过高压水合压力；

26、(5)保压输送泵将水合物分解器内由水合物浆液分解产生的反应液保压输送至低压水合反应器内，使反应液循环参与低压水合反应；当水合物分解器内的液位低于下液位开关时，保压输送泵停止运行，以避免液位过低造成水合物分解器内的高压气体泄露；

27、(6)水合物分解器内产生的高压气体经第二减压阀和第二流量计，从主气源入口进入高压水合反应器；待高压水合反应器内压力达到高压水合压力后，高压气体与其中多孔介质所吸收的反应液生成水合物；

28、(7)当水合物分解器产生的高压气体流量过大，而高压水合反应器无法及时吸收处理时，管路内气体压力高于高压气体暂存罐上第三气体进口上背压阀的设定压力时，高压气体经背压阀进入高压气体暂存罐，以避免管路及各容器内压力过高造成损坏；

29、(8)当水合物分解器产生的高压气体流量过小，导致高压水合反应器内压力低于高压气体暂存罐上第三气体出口上第一减压阀的设定压力时，高压气体暂存罐内气体经第三气体出口和第一减压阀和第一流量计，从补充气源入口进入高压水合反应器，以提高高压水合反应器内压力，继而提高反应效率；

30、(9)当第一流量计和第二流量计上显示不再有气体流量经过时，可认为其中填充的多孔介质所吸收的反应液已消耗完全；此时，切断外部低压伴生气源，关闭水合物分解器内的电加热分解装置，并将水合物法低压伴生气移动式回收装置运输至用气场地；在运输过程中保持冷箱为运行状态，防止水合物升温分解；

31、(10)待水合物法低压伴生气移动式回收装置运输至用气场地后，启动高压水合反应器内部电加热升温分解装置，将温度加热至分解温度，以使水合物分解产生高压，高压气体经第三减压阀减至设定压力，供后续用气设备使用。

32、优选的，冷箱工艺温度为-10-10℃，低压水合温度为0-8℃，低压水合压力0.1-2mpa，分解温度为10-50℃，高压水合温度为0-8℃，高压水合压力为1-3mpa。

33、本发明实施例提供的一种水合物法低压伴生气移动式回收装置及方法，具有以下有益效果：

34、1.本发明通过增压输送泵将低压水合反应器生成的水合物浆液连续有效输送至压力较高的水合物分解器内，使其产生连续稳定的高压气体；

35、2.通过保压输送泵将水合物分解器内产生的反应液保压输送至压力较低的低压水合反应器内，避免水合物分解器内的高压气体泄露至低压水合反应器内；

36、3.通过低压一次水合，分解后增压，再进行高压二次水合，可有效提高水合物的储气倍数，提高最终的气体出口压力；

37、4.高压水合反应器内填充的吸收有反应液的多孔介质，一方面可促进水合反应的进行，另一方面也可有效抑制水合物生长过程中的沿壁生长现象，减小水合物的表观体积，提高表观储气密度；

38、5.通过将设备集成到车载移动式冷箱内，可方便、快捷地对偏远地区以及零散油井产生的低压伴生气进行高效回收。