本实用新型涉及天然气的处理领域，特别适用油田伴生气的处理，具体是一种天然气浅冷与低温膜分离组合法轻烃回收系统。
背景技术：
从天然气中回收轻烃，经常采用的三类工艺有油吸收法、吸附法、冷凝法。已建成的轻烃凝液回收装置中大多采用冷凝法，冷凝法回收凝液工艺就是在一定压力下将天然气中的C3+组分在低温下冷凝后进行气液分离以达到回收目的。根据天然气在冷冻分离系统中的最低冷冻温度，通常又将冷凝分离法分为浅冷分离与深冷分离两种。浅冷分离的冷冻温度一般在-20℃~-35℃，而深冷分离的冷冻温度一般均低于-45℃，最低达-100℃以下。有时也将仅用冷剂制冷划为浅冷分离工艺，将选用透平膨胀机制冷法、冷剂制冷与膨胀制冷的联合制冷法划为深冷分离工艺。本实用新型技术涉及的天然气处理，特别是适用油田伴生气处理（通常轻烃组分较富），现有工艺采用冷凝法回收轻烃的冷冻温度一般不低于-45℃，介于浅冷和深冷之间，可权且视为浅冷分离。
轻烃气体膜分离技术，是利用有机蒸气复合分离膜对不同组分有机气体的透过膜的渗透快慢特性形成选择分离，在一定的工作压差推动下，沸点高、分子大的烃组分渗透速率要远高于沸点低、分子小的烃组分，从而实现C3+组分在膜分离器渗透气侧富集，而在膜分离器非渗透气侧降为贫气，甲烷在非渗透气侧得到进一步富集。膜分离技术的发展进步，使得耐低温、高分离性能的膜分离器产品的生产和应用走向更加成熟。
随着一些油田地区上游井口伴生气产量下降和逐渐萎缩，相应油区范围内的轻烃回收装置实际工况与设计工况偏离较大，轻烃装置出现产量下降、C3+有效成分回收率降低、能耗大等生产问题。在此背景下，将低温膜分离技术与现有的天然气制冷分离工艺相结合，充分利用现有的冷凝分离生产设备和生产负荷能力，结合气体膜分离技术对C3+轻烃组分的提浓能力，两种技术耦合作用，达到显著提高轻烃回收产量的目的。
对于已有冷冻装置的轻烃回收系统，膜分离技术的应用可在不大幅改变现有冷冻工艺的前提下，解决制冷装置和透平膨胀装置的瓶颈问题，从而提高装置轻烃产能、改善商品天然气质量，降低能耗，增加企业经济效益。
技术实现要素：
本实用新型轻烃回收系统以膜分离技术与浅冷工艺耦合为组合技术，应用于油田的轻烃回收及深加工，可在不大幅改变现有工艺的前提下，提高轻烃C3+组分的回收率，提高装置产能和商品天然气质量，降低能耗，增加企业经济效益。
本实用新型的技术方案是这样实现的：压缩后的天然气作为原料气经干燥设备干燥，送一级绕管多路换热器降温后，进入蒸发器冷却（通常温度可冷却到-25℃），然后送入低温一级分离器，低温一冷分离器气相送入二级绕管多路换热器，进一步冷却后再送入低温二级分离器（通常温度可冷却到-40℃以下）；低温一级分离器的液相送入脱乙烷塔中部进液口。低温二级分离器的气相出口经二级绕管多路换热器后接通A组膜分离的进气口，液相出口连通脱乙烷塔塔上部进液口。脱乙烷塔塔顶的气相出口经一级绕管多路换热器换热后接通B组膜分离的进气口，液相出口连通脱丁烷塔进液口。最终由脱丁烷塔塔顶产出获得液化气，塔底产出获得轻质油产品。
进一步地，蒸发器可是氨或丙烷制冷等冷源，作为一级浅冷设备；膨胀机作为二级浅冷制冷设备，通过工艺气体的膨胀获得低温，成为二级浅冷冷源。
进一步地，每组膜分离器各包含若干台膜分离器串联或并联组成。膜分离器结构可以是平板、卷式、叠式等类型，设计制造为低温耐受型膜分离器，最低工作温度达-40℃。
进一步地，A、B两组膜分离的渗透气管路并联，汇合渗透气作为轻烃富集气，经与一级绕管多路换热器前原料气换热回收冷量，渗透气升温后送至压缩机入口进行循环，循环气与原料气混合。
进一步地，A组膜分离器的渗余气作为贫气，送至膨胀机，膨胀后的冷干气先后经二级绕管多路换热器和一级绕管多路换热器，回收冷量后作为膨胀机的制动气被压缩后，成为干气外输；B组膜分离器的渗余气作为贫气成为干气。外输干气获得高品质天然气产品。
膜分离单元的A组、B组也可以单独应用，即只采用A组膜对低温二级分离器气相进行轻烃提浓回收的工艺，也可以只采用B组膜对脱乙烷塔顶气体进行轻烃提浓回收的工艺。对于现有轻烃回收厂，所述膜分离耦合工艺的具体应用方式选择由其实际生产工况参数和设备改造条件确定。
本实用新型的有益效果为：充分利用膜分离技术的轻烃提浓作用和浅冷技术的轻烃冷凝作用，通过膜分离技术与浅冷技术的组合应用，提高轻烃回收率。与现有工艺相比，本专利创新性应用低温膜分离组件，并对膜分离与浅冷组合技术进行能量回收优化。①采用低温膜分离组件，冷干气不需预热直接入膜分离单元，膜分离器的尾气仍保持冷干气原有低温，避免了对膨胀机制冷温度的影响，保障了浅冷工艺的冷量供给。②对于两股富含轻烃的冷干气来源，分别通过两组膜分离器分离，综合回收轻烃组分，两组膜分离的组合可以灵活应用。③利用膜分离渗透气冷量对浅冷前工艺气进行预冷换热，既回收了渗透气的冷量，又对压缩机进口气预热以满足设备要求。
附图说明
图1是天然气浅冷与低温膜分离组合法轻烃回收系统结构图。
图中：1、压缩机组；2、干燥设备；3、换热器；4、一级绕管多路换热器；5、蒸发器；6、低温一分离器；7、二级绕管多路换热器；8、低温二分离器；9、脱乙烷塔；10、脱丁烷塔；11、B组膜分离器；12、A组膜分离器；13、膨胀机。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本实用新型作进一步解释说明。
如图1所示，通过压缩机组1压缩后的天然气作为原料气经干燥设备2干燥，送一级绕管多路换热器4降温后，进入蒸发器5冷却（通常温度可冷却到-25℃），然后送入低温一级分离器6，低温一冷分离器气相送入二级绕管多路换热器7，进一步冷却后再送入低温二级分离器8（通常温度可冷却到-40℃以下）；低温一级分离器的液相送入脱乙烷塔9中部进液口。蒸发器可是氨或丙烷制冷等冷源，作为一级浅冷设备；膨胀机13作为二级浅冷制冷设备，通过工艺气体的膨胀获得低温，成为二级浅冷冷源。低温二级分离器8的气相出口经二级绕管多路换热器7后接通A组膜分离器12的进气口，液相出口连通脱乙烷塔塔上部进液口。A、B两组膜分离器的渗透气管路并联，汇合渗透气作为轻烃富集气，经与一级绕管多路换热器4前原料气换热回收冷量，渗透气升温后送至压缩机组1入口进行循环，循环气与原料气混合。A组膜分离器12的渗余气作为贫气，送至膨胀机13，膨胀后的冷干气先后经二级绕管多路换热器7和一级绕管多路换热器4，回收冷量后作为膨胀机的制动气被压缩后，成为干气外输；B组膜分离器11的渗余气作为贫气成为干气。外输干气获得高品质天然气产品。脱乙烷塔9塔顶的气相出口经一级绕管多路换热器4换热后接通B组膜分离器11的进气口，液相出口连通脱丁烷塔10进液口。最终由脱丁烷塔塔顶产出获得液化气，塔底产出获得轻质油产品。
每组膜分离器各包含若干台膜分离器串联或并联组成。膜分离器结构可以是平板、卷式、叠式等类型，设计制造为低温耐受型膜分离器，最低工作温度达-40℃。
A组膜分离器和B组膜分离器可以单独应用，即只采用A组膜对低温二级分离器气相进行轻烃提浓回收的工艺，也可以只采用B组膜对脱乙烷塔顶气体进行轻烃提浓回收的工艺。对于现有轻烃回收厂，所述膜分离耦合工艺的具体应用方式选择由其实际生产工况参数和设备改造条件确定。
所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型披露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。