一种页岩油伴生气集成膜分离轻烃回收系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种页岩油伴生气集成膜分离轻烃回收系统，压缩后的页岩油伴生气作为原料气先后经与脱乙烷塔内物料换热和冷却器，冷却后进入干燥设备脱水干燥，送一级绕管多路换热器降温后，进入浅冷冷凝器冷凝，然后不凝气送入低温一级分离器，低温一级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；低温一级分离器的液相和低温二级分离器的液相分别送入脱乙烷塔中部和上部进液口。该系统换热冷源来自浅冷制冷系统和工艺气膨胀制冷，以膜分离技术与冷凝工艺集成，应用于页岩油伴生气中轻烃回收，可显著提高轻烃的回收率，并提高天然气中甲烷占比。并提高天然气中甲烷占比。并提高天然气中甲烷占比。

【技术实现步骤摘要】
一种页岩油伴生气集成膜分离轻烃回收系统


[0001]本技术涉及页岩油伴生天然气的处理领域，具体是一种页岩油伴生气集成膜分离轻烃回收系统。

技术介绍

[0002]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
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20℃～
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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。
[0003]CN206219508U公开了一种天然气处理技术，是应用于石油伴生气处理。本申请进行了工艺创新，并特别应用于页岩油伴生气的处理。
[0004]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+烃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。采用国产耐低温、高分离性能的膜分离器产品。
[0005]页岩油生产中，油田大量存在分散的、中小产量的井口伴生气作业区。伴生气中含有相当比重的饱和及非饱和轻烃组分，轻烃回收具有重要经济价值。在此背景下，将膜分离技术与冷凝工艺相集成，充分利用浅冷制冷系统和膨胀机深冷能力，结合气体膜分离技术对气体中轻烃组分的提浓能力，两种技术耦合作用，达到显著提高轻烃产能、改善天然气商品质量，增加企业经济效益。

技术实现思路

[0006]本技术轻烃回收系统以膜分离技术与冷凝工艺耦合集成，应用于页岩油伴生气的轻烃回收及深加工，显著提高轻烃产收率，该系统既可设计应用一定规模的轻烃厂，也可以设计应用小型撬装轻烃回收站。
[0007]本技术的技术方案是这样实现的：一种页岩油伴生气集成膜分离轻烃回收系统，压缩机组出气口连接脱乙烷塔底部进气口，脱乙烷塔底部出气口连接冷却器，冷却器连接气液分离器，气液分离器的液相出口连接储罐，气液分离器的气相出口连接干燥设备，干燥设备连接一级绕管多路换热器后连接浅冷冷凝器，浅冷冷凝器连接低温一级分离器，低温一级分离器气相出口连接二级绕管多路换热器，二级绕管多路换热器出口连接低温二级分离器，低温一级分离器的液相出口连接脱乙烷塔中部进液口，低温二级分离器的气相出口连接二级绕管多路换热器后接通膜分离组的进气口，低温二级分离器的液相出口连通脱
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原料气压缩机组的进气口，脱乙烷塔塔底液相出口连通液烃储罐进液口。
[0008]进一步地，膜分离组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，通常最低工作温度达
‑
40℃。所述膜分离组的渗透气出口连接一级绕管多路换热器后连接循环气压缩机组入口，循环气压缩机组出口连接原料气压缩机组出气口。所述膜分离组的渗透气经与一级绕管多路换热器换热回收冷量，渗透气升温后作为轻烃富集气，送至循环气压缩机组入口，循环气压缩机出口循环气与原料气混合。膜分离组的渗余气出口连接膨胀机组膨胀端，然后膨胀机组出口依次连接二级绕管多路换热器和一级绕管多路换热器后，再连接膨胀机组的制动气入口。膜分离组的渗余气作为贫气，送至膨胀机组膨胀端，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组的制动气被增压后，成为干气外输。
[0009]进一步地，浅冷冷凝器可采用氨或丙烷等冷媒作为制冷剂，作为一级浅冷制冷系统的组成设备；膨胀机组作为二级深冷制冷设备，通过工艺气体的膨胀获得深冷低温，成为二级冷源。
[0010]进一步地，所述压缩机组是原料气前级压缩机组和原料气后级压缩机组两级压缩，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原料气后级压缩机组的进气口。
[0011]进一步地，膨胀机组出气口连接CNG压缩机组，所述膨胀机组外输的干气经CNG压缩机组压缩后得到产品气。
[0012]进一步地，所述冷却器为风冷或水冷换热器。气液分离器是立式或卧式容器，气相为不凝气，液相包括水和烃液两种物料，水和烃液通过分层从不同高度管口输出。干燥设备通常采用吸附/再生双塔切换式分子筛脱水设备，包含必要的加热器、冷却器和气液分离设备，吸附剂再生形式为干气加热再生。脱乙烷塔是低温分离中用于分离乙烷（包括更轻组分）与更重烃组分的精馏塔。膨胀机组作为深冷设备可以依据具体原料气基础组分条件选择性应用，以符合项目经济性原则。
[0013]本专利的有益效果为：充分利用膜分离技术的轻烃提浓作用和冷凝工艺的轻烃冷凝作用，通过膜分离技术与浅冷、深冷技术的组合应用，逐级深度回收伴生气中的C3+烃组分，提高轻烃回收率。与现有工艺相比，本技术应用膜分离集成技术于页岩油伴生气的轻烃回收领域。
①
应用低温膜分离组对膨胀机入口气体进一步分离回收轻烃，既保证膨胀机制冷的深冷温度，又降低了干气露点保障了膨胀机运行安全。
②
脱乙烷塔塔顶气作为循环气返回压缩机组级间压缩，在脱出甲烷、乙烷的同时又进一步回收C3+组分。
③
利用气体压缩产生的热量作为脱乙烷塔底热量源，优化了系统能量利用。
附图说明
[0014]图1是页岩油伴生气集成膜分离轻烃回收系统结构图。
[0015]图中：1、原料气前级压缩机组；2、原料气后级压缩机组；3、干燥设备；4、气液分离器；5、低温一级分离器；6、冷却器；7、脱乙烷塔；8、储罐；9、低温二级分离器；10、循环气压缩机组；11、一级绕管多路换热器；12、膜分离组；13、浅冷冷凝器；14、二级绕管多路换热器；
15、膨胀机组；16、CNG压缩机组。
具体实施方式
[0016]下面结合具体实施例对本专利作进一步解释说明。
[0017]某页岩油伴生气，表1：采样组分CH4C2H6C3H8i
‑
C4i
‑
C5C6C*=其他(mol%)60.4815.356.882.310.980.522.31略
[0018]采用本技术的回收系统，不同工况下可实现轻烃回收率80～90%。
[0019]如图1所示，伴生气作为原料气通过原料气前级压缩机组1、原料气后级压缩机组2的多级压缩，升压后的气体经脱乙烷塔7底部换热后经冷却器6进一步冷却，冷却后进气液分离器4。气液分离器液相烃送储罐8，气液分离器气相进干燥设备3干燥脱水，送一级绕管多路换热器11降温后，进入浅冷冷凝器13冷凝（通常温度可本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种页岩油伴生气集成膜分离轻烃回收系统，其特征在于，压缩机组出气口连接脱乙烷塔（7）底部进气口，脱乙烷塔（7）底部出气口连接冷却器（6），冷却器（6）连接气液分离器（4），气液分离器（4）的液相出口连接储罐（8），气液分离器（4）的气相出口连接干燥设备（3），干燥设备（3）连接一级绕管多路换热器（11）后连接浅冷冷凝器（13），浅冷冷凝器（13）连接低温一级分离器（5），低温一级分离器（5）气相出口连接二级绕管多路换热器（14），二级绕管多路换热器（14）出口连接低温二级分离器（9），低温一级分离器（5）的液相出口连接脱乙烷塔（7）中部进液口，低温二级分离器（9）的气相出口连接二级绕管多路换热器（14）后接通膜分离组（12）的进气口，低温二级分离器（9）的液相出口连通脱乙烷塔（7）塔上部进液口，脱乙烷塔（7）塔顶的气相出口经一级绕管多路换热器（11）换热后接通原料气压缩机组的进气口，脱乙烷塔（7）塔底液相出口连通液烃储罐（8）进液口。2.根据权利要求1所述的页岩油伴生气集成膜分离轻烃回收系统，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭文泰，徐徜徉，杨文皓，田谷，
申请(专利权)人：天邦膜技术国家工程研究中心有限责任公司，
类型：新型
国别省市：