专利名称：油田伴生气的中压浅冷净化系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及对油田伴生天然气中轻烃进行浅冷净化、回收的系统。
背景技术：
在油田伴生天然气中，除主要成分CH4外，常含有C2H6、C3H8, C3H6, C4H10以及C4以 上的轻烃成分。现有技术中对油田伴生天然气的利用，一般未将这些成分分离而直接送下 游用户使用，这些组分虽然附加值高，但在使用时这些组分不能气化，既不能利用其高附加 值，又使天然气存在带液等问题而影响天然气的使用。目前天然气净化主要采取深度冷冻方法，深度冷冻方法采用低压、绝热膨胀，需要 的净化温度在_70°C以下，压力低于0. 8MPa，此方法消耗冷量大、流程长，运行费用高。
实用新型内容为解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种油田伴生气的中压浅冷净化系 统，使用2 4MPa的净化压力，0 -20°C的净化温度即可完成轻烃的净化分离，对油田伴 生天然气中的轻烃进行回收并合理利用，达到既解决天然气中存在的问题，又降低能量消 耗、提高收益的目的。为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案一种油田伴生气的中压浅冷净化系统，由水分离器、气体压缩机、干燥撬块、水冷 器、交换器、制冷器、外冷却器、轻烃分离器、轻烃储罐组成，其特征是所述水分离器的气体 进口经过一号气体管道与油田伴生天然气管道连接，水分离器的气体出口经过二号气体管 道与气体压缩机的第一级进口连通，气体压缩机的第一级出口经过三号气体管道与气体压 缩机的第二级进口连通，气体压缩机的第二级出口经过四号气体管道与干燥撬块的气体进 口连通，干燥撬块的气体出口经过五号气体管道与气体压缩机的第三级进口连通，气体压 缩机的第三级出口经过六号气体管道与水冷器的气体进口连通，水冷器的气体出口经过七 号气体管道与交换器的壳程进口连通，交换器的壳程出口经过八号气体管道与外冷却器的 管程进口连通，外冷却器的管程出口经过汽液输送管道与轻烃分离器的冷却气进口连通， 轻烃分离器的冷却气出口经过冷却气管道与交换器的管程进口连通，交换器的管程出口与 净化天然气体输送管道连通，外冷却器的壳程进口经过冷却剂下行管道与制冷器的冷却剂 出口连通，外冷却器的壳程出口经过冷却剂上行管道与制冷器的冷却剂进口连通，轻烃分 离器的轻烃排放口经轻烃输送管道与轻烃储罐的轻烃进口连通，轻烃储罐的轻烃出口与轻 烃输出管道连接，轻烃储罐的气相排放口经过气相回收管道与干燥撬块的气体进口连通; 所述干燥撬块由一号、二号吸附塔、内冷却器、汽液分离器、循环风机和电加热器组成，一 号、二号吸附塔的顶部分别设置有一号、二号脱水进气口，一号、二号吸附塔的底部分别设 置有一号、二号脱水出气口，一号、二号脱水进气口分别经过脱水进气管道与干燥撬块的气 体进口连接，一号、二号脱水出气口分别经过脱水出气管道与干燥撬块的气体出口连接，内 冷却器的进气口与再生气下行管道连通，内冷却器的出气口经过再生管道与汽液分离器的
3进气口连通，汽液分离器的出气口与循环管道连接，循环管道与再生气上行管道连接，循环 风机设置在循环管道上，电加热器设置在再生气上行管道上，干燥撬块的气体出口通过补 气管道与再生气上行管道连接；一号、二号脱水进气口分别经过旁通管道与再生气下行管 道连接，一号、二号脱水出气口分别经过旁通管道与再生气上行管道连接。本实用新型的原理如下首先对天然气进行脱水干燥；进入轻烃回收系统的天然气须经过脱水干燥，以避 免回收轻烃时出现冻堵现象。然后对天然气进行压缩；再进行冷却降温；最后，对天然气中 的轻烃进行回收。天然气脱水干燥由干燥撬块完成，天然气经气体压缩机二级压缩后，由气体管道 进入干燥撬块。干燥撬块内设置有一号、二号吸附塔，两塔兼起吸附和再生作用。当一号吸 附塔吸附时，二号吸附塔再生；二号吸附塔吸附时，一号吸附塔再生，循环进行。吸附压力为 0. 6 1.4MPa，温度为20-30°C。再生压力为0. 2 0. 5MPa，温度为小于150°C。完成一个 循环后(循环时间根据干燥撬块处理能力、所需处理气量决定)进行倒塔。干燥脱水后的 天然气露点可达_60°C，满足轻烃回收工艺要求，进入气体压缩机三级进口继续加压。天然气的脱水干燥、轻烃回收需在加压的工艺条件下进行。加压由气体压缩机完 成。中压浅冷工艺所需压力为2 4MPa。加压到4MPa左右时采用三级压缩，气体压缩机为 国内现有设备。天然气的冷却降温由水冷器、交换器、外冷却器、制冷器完成，通过冷却降温后，在 压力2 4MPa，温度0 -20°c的工艺条件下，天然气中所含C3H8、C3H6、C4Hiq以及C4以上的 轻烃成分被充分冷凝，成为液态。制冷器由冷却剂压缩机等设备构成，通过对冷却剂加压、冷却使冷却剂由气态转 变为液态，液态冷却剂蒸发吸热为冷却器提供冷量，通过控制冷却剂压缩机吸入量来控制 制冷量的大小，保证冷却器出口天然气温度(0 -20°c )要求。外冷却器为天然气冷却降温以及轻烃回收系统的主要设备，采用冷却剂蒸发气化 吸热的方法降低天然气的温度，使天然气得到冷却。气态冷却剂回到冷却剂压缩机，循环使用。水冷器、交换器充分利用水以及分离出轻烃后的天然气的冷量能源，尽量节约制 冷器冷量消耗。水冷器、交换器、外冷却器都由列管式换热器构成。天然气中轻烃的分离回收由轻烃分离器、轻烃储罐完成。轻烃分离器由汽液分离 器构成，分离出的液相轻烃定时排入轻烃储罐，回收利用。整套生产设备连续运转，连续输入原料气、产出净化天然气，间歇排放轻烃。
图1是本实用新型的系统组成结构示意图。图2是水分离器的结构示意图。图3是水冷器的结构示意图。图4是干燥撬块的结构示意图。图5是外冷却器的结构示意图。
具体实施方式
[0022]图中标号[0023]1水分离器101气体进口102气体出口103排水口[0024]104液相捕捉网[0025]2压缩机201一级进口202 一级出口[0026]203 二级进口204二级出口205三级进口206三级出口[0027]3干燥撬块301气体进口302气体出口[0028]4水冷器401气体进口402气体出口[0029]403冷却水进口404冷却水出口405列管[0030]5交换器501壳程进口502壳程出口[0031]503管程进口504管程出口[0032]6外冷却器601管程进口602管程出口[0033]603壳程进口604壳程出口[0034]605冷却器壳体606列管607冷却器封头[0035]608燃气连接管609冷却剂连接管610冷却剂气液分离器[0036]7轻烃分离器[0037]701冷却气进口702冷却气出口703轻烃排放口[0038]8制冷器801冷却剂进口802冷却剂出口[0039]9轻烃储罐901轻烃进口902轻烃出口903气相排放口[0040]10电加热器[0041]11吸附塔111脱水进气口112脱水出气口[0042]113吸附脱水剂114罐体115封头116篦子[0043]12吸附塔121脱水进气口122脱水出气口[0044]13内冷却器14汽液分离器15循环风机[0045]16排水管道17轻烃输送管道18轻烃输出管道[0046]19气相回收管道[0047]21 一号气体管道22 二号气体管道23三号气体管道[0048]24四号气体管道25五号气体管道26六号气体管道[0049]27七号气体管道28八号气体管道29汽液输送管道[0050]30冷却气管道31净化天然气输送:管道[0051]35冷却剂下行管道36冷却剂上行管道37冷却水下行管道[0052]38冷却水上行管道40再生气下行管道[0053]41脱水进气管道42脱水出气管道43旁通管道[0054]44旁通管道45再生管道46循环管道[0055]48补气管道49排放管50再生气上行管道[0056]51脱水进气管道52脱水出气管道53旁通管道[0057]54旁通管道[0058]请参照图1、图2，本实用新型是一种油田伴生气的中压浅冷净化系统，由水分离
器、气体压缩机、干燥撬块、水冷器、交换器、制冷器、外冷却器、轻烃分离器、轻烃储罐组成，
5其特征是水分离器1的气体进口 101经过一号气体管道21与油田伴生天然气管道连接；水分离器1的气体出口 102经过二号气体管道22与气体压缩机2的第一级进口 201连通；水分离器1采用现有技术中的汽液分离器，它由罐体105和设置在罐体105内的 捕捉网104组成，在罐体105的底部设置有排水口 103，排水口 103与排水管道16连接。气体压缩机2的第一级出口 202经过三号气体管道23与气体压缩机2的第二级 进口 203连通；气体压缩机2的第二级出口 204经过四号气体管道24与干燥撬块3的气体进口 301连通；干燥撬块3的气体出口 302经过五号气体管道25与气体压缩机2的第三级进口 205连通；气体压缩机2的第三级出口 206经过六号气体管道26与水冷器4的气体进口 401 连通；水冷器4的气体出口 402经过七号气体管道27与交换器5的壳程进口 501连通， 交换器5的壳程出口 502经过八号气体管道28与外冷却器6的管程进口 601连通，外冷却 器6的管程出口 602经过汽液输送管道29与轻烃分离器7的冷却气进口 701连通，轻烃分 离器7的冷却气出口 702经过冷却气管道30与交换器5的管程进口 503连通，交换器5的 管程出口 504与净化天然气输送管道31连通。外冷却器6的壳程进口 603经过冷却剂下行管道35与制冷器8的冷却剂出口 802 连通；外冷却器6的壳程出口 604经过冷却剂上行管道36与制冷器8的冷却剂进口 801 连通；轻烃分离器7的轻烃排放口 703经过轻烃输送管道17与轻烃储罐9的轻烃进口 901连通，轻烃分离器7也采用现有技术中的汽液分离器，其结构可以与图2所示的水分离 器相同。轻烃储罐9的轻烃出口 902与轻烃输出管道18连接，轻烃储罐9的气相排放口 903经过气相回收管道19与干燥撬块3的气体进口 301连通。本实用新型的工作原理如下油田伴生天然气首先经气体管道21，由水分离器1的气体进口 101自压进入水分 离器1，分离出游离水等杂质，水分经排水口 103、排水管道16排放，根据气量大小，每隔2-4 小时排水一次；气相经气体出口 102、气体管道22，由气体压缩机2的一级进口 201进入气 体压缩机2，经气体压缩机2的一、二级加压到0. 6 1. 4MPa,经气体压缩机2的二级出口 204排出，通过四号气体管道24，由干燥撬块3的气体进口 301进入干燥撬块3内进行干 燥，干燥后的气体经气体出口 302排出，通过五号气体管道25，由气体压缩机2的三级进口 205回到气体压缩机2的第三级继续加压到2 4MPa后，经气体压缩机2的三级出口 206 排出，通过气体管道26，由水冷器4的气体进口 401进入水冷器4进行初步冷却降温，再经 气体出口 402、气体管道27，由交换器5的气体进口 501进入交换器5，与冷却气进行冷量交 换后，经气体出口 502、气体管道28，由外冷却器6的管程进口 601进入外冷却器6，冷却到0 _20°C后，经管程出口 602、汽液输送管道29，由轻烃分离器7的冷却气进口 701进入轻 烃分离器7进行气液分离，分离后的气相部分即为纯净的净化天然气，经冷却气出口 702、 冷却气管道30，由交换器5的管程进口 503进入交换器5进行冷量回收后，再经管程出口 504进入净化天然气输送管道31进行灌装，或通过管道输送给用户使用。外冷却器6的冷量供给由制冷器8提供，冷却剂经制冷器8的冷却剂出口 802、冷 却剂下行管道35，由外冷却器6的壳程进口 603进入外冷却器6，冷却剂蒸发制冷使燃气得 到冷却降温，气态冷却剂经壳程出口 604、冷却剂上行管道36，由制冷器8的冷却剂进口 801 进入制冷器8，在外冷却器6、制冷器8内循环使用。水冷器4的冷却水由供水系统提供，来自凉水塔的冷却水经冷却水下行管道37， 进入水冷器4的冷却水进口 403后，与天然气气体进行逆流接触，由冷却水出口 404排出， 经冷却水上行管道38返回凉水塔循环使用。水冷器4采用现有技术中的换热器，其结构如图3所示，在壳体内设置有列管405， 壳体上设置有气体进口 401、气体出口 402、冷却水进口 403、冷却水出口 404，气体进口 401、 气体出口 402与列管405的内腔(管程)连通，冷却水进口 403、冷却水出口 404与列管405 的外壁(壳程)连通。交换器5也采用现有技术中的换热器，其结构与水冷器4相同。请参照图4，干燥撬块3由一号、二号吸附塔11、12、内冷却器13、汽液分离器14、 循环风机15和电加热器10组成，一号、二号吸附塔11、12的顶部分别设置有一号、二号脱 水进气口 111、121，一号、二号吸附塔11、12的底部分别设置有一号、二号脱水出气口 112、 122，一号、二号脱水进气口 111、121分别经过脱水进气管道41、51与干燥撬块3的气体进 口 301连接；一号、二号脱水出气口 112、122分别经过脱水出气管道42、52与干燥撬块3的 气体出口 302连接；内冷却器13的进气口与再生气下行管道40连通，内冷却器13的出气 口经过再生管道45与汽液分离器14的进气口连通，汽液分离器14的出气口与循环管道46 连接，循环管道46与再生气上行管道50连接；循环风机15设置在循环管道46上，电加热 器10设置在再生气上行管道50上；干燥撬块3的气体出口 302通过补气管道48与再生气 上行管道50连接；一号、二号脱水进气口 111、121(再生气出口)分别经过旁通管道43、53 与再生气下行管道40连接；一号、二号脱水出气口 112、122(再生气进口)分别经过旁通管 道44、54与再生气上行管道50连接；湿天然气经四号气体管道24、脱水进气管道41或脱 水进气管道51进入吸附塔11或吸附塔12中进行脱水吸附，干燥后的天然气经脱水出气管 道42或脱水出气管道52进入五号气体管道25、返回气体压缩机2。干燥天然气经补气管道48进入电加热器10加热，由旁通管道44或54进入吸附 塔11或吸附塔12，对吸附塔11或吸附塔12内的吸附剂分子筛进行再生，再生后的气体经 再生气下行管道40进入内冷却器13冷却，经再生管道45进入汽液分离器14分离出水分 后，通过循环管道46时，由循环风机15加压后，进入再生气上行管道50循环使用，冷凝水 经排放管49排放。吸附塔11由罐体114、封头115、篦子116组成，篦子116上设置有吸附脱水剂113， 吸附脱水剂113采用现有技术。内冷却器13的结构可以与外冷却器6的结构相同。请参照图5，外冷却器6可以由四组列管式换热器上下排列、串联构成，天然气经由冷却器封头607上的管程进口 601进入，在列管606内流动，由下部管程出口 602排出， 进入轻烃分离器7分离回收轻烃；冷却剂由下部的壳程进口 603进入，与天然气逆流接触， 蒸发吸热使天然气得到冷却降温，各列管式换热器之间的管程由燃气连接管608连通，壳 程由冷却剂连接管609连通，气液分离器610的作用是对冷却剂进行气液分离，分离出的液 相冷却剂返回下部，可有效的避免制冷剂蒸发不完全引起的带液问题，气相冷却剂由壳程 出口 604排出，返回制冷器8，循环使用。 轻烃分离器7分离出的液相轻烃存留在分离器的底部，定时经轻烃排放口 703、轻 烃输送管道17排放，由轻烃储罐的轻烃进口 901进入轻烃储罐9中储存回收，经轻烃出口
902、轻烃输出管道18供轻烃用户使用，轻烃储罐9的压力为1 1.6MPa，通过气相排放口 903控制，气相的主要成分为甲烷、乙烷等减压后释放出来的低冷凝点气体，经气相排放口
903、气相回收管道19、气体管道24返回干燥撬块3回收。
权利要求一种油田伴生气的中压浅冷净化系统，由水分离器、气体压缩机、干燥撬块、水冷器、交换器、制冷器、外冷却器、轻烃分离器、轻烃储罐组成，其特征是所述水分离器的气体进口经过一号气体管道与油田伴生天然气管道连接，水分离器的气体出口经过二号气体管道与气体压缩机的第一级进口连通，气体压缩机的第一级出口经过三号气体管道与气体压缩机的第二级进口连通，气体压缩机的第二级出口经过四号气体管道与干燥撬块的气体进口连通，干燥撬块的气体出口经过五号气体管道与气体压缩机的第三级进口连通，气体压缩机的第三级出口经过六号气体管道与水冷器的气体进口连通，水冷器的气体出口经过七号气体管道与交换器的壳程进口连通，交换器的壳程出口经过八号气体管道与外冷却器的管程进口连通，外冷却器的管程出口经过汽液输送管道与轻烃分离器的冷却气进口连通，轻烃分离器的冷却气出口经过冷却气管道与交换器的管程进口连通，交换器的管程出口与净化天然气体输送管道连通，外冷却器的壳程进口经过冷却剂下行管道与制冷器的冷却剂出口连通，外冷却器的壳程出口经过冷却剂上行管道与制冷器的冷却剂进口连通，轻烃分离器的轻烃排放口经轻烃输送管道与轻烃储罐的轻烃进口连通，轻烃储罐的轻烃出口与轻烃输出管道连接，轻烃储罐的气相排放口经过气相回收管道与干燥撬块的气体进口连通；所述干燥撬块由一号、二号吸附塔、内冷却器、汽液分离器、循环风机和电加热器组成，一号、二号吸附塔的顶部分别设置有一号、二号脱水进气口，一号、二号吸附塔的底部分别设置有一号、二号脱水出气口，一号、二号脱水进气口分别经过脱水进气管道与干燥撬块的气体进口连接，一号、二号脱水出气口分别经过脱水出气管道与干燥撬块的气体出口连接，内冷却器的进气口与再生气下行管道连通，内冷却器的出气口经过再生管道与汽液分离器的进气口连通，汽液分离器的出气口与循环管道连接，循环管道与再生气上行管道连接，循环风机设置在循环管道上，电加热器设置在再生气上行管道上，干燥撬块的气体出口通过补气管道与再生气上行管道连接；一号、二号脱水进气口分别经过旁通管道与再生气下行管道连接，一号、二号脱水出气口分别经过旁通管道与再生气上行管道连接。
专利摘要一种油田伴生气的中压浅冷净化系统，由水分离器、气体压缩机、干燥撬块、水冷器、交换器、制冷器、外冷却器、轻烃分离器、轻烃储罐组成，水分离器经过气体压缩机与干燥撬块连通，干燥撬块与水冷器连通，水冷器与交换器连通，交换器与外冷却器连通，外冷却器与轻烃分离器连通，轻烃分离器经过冷却气管道与交换器连通，外冷却器的壳程进口与制冷器的冷却剂出口连通，外冷却器的壳程出口与制冷器的冷却剂进口连通，轻烃分离器的轻烃排放口与轻烃储罐的轻烃进口连通，轻烃储罐的轻烃出口与轻烃输出管道连通，本系统使用2～4MPa的净化压力，0～-20℃的净化温度即可完成轻烃的净化分离，对油田伴生天然气中的轻烃进行回收并合理利用。
文档编号C10G5/06GK201722353SQ201020229078
公开日2011年1月26日 申请日期2010年6月18日 优先权日2010年6月18日
发明者于志彦, 孙河忠, 曹国顺, 董利霞 申请人:霸州市利华燃气储运有限公司