天然氣冷凍脫水脫烴系統(tǒng)及天然氣冷凍脫水脫烴的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及天然氣冷凍脫水脫烴的技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種天然氣冷凍脫水脫烴系統(tǒng)及天然氣冷凍脫水脫烴的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]剛開采出來(lái)的天然氣和油田伴生氣，一般含有大量水氣，對(duì)它們進(jìn)行輸送時(shí)，輸送到環(huán)境溫度相對(duì)較低的位置，水會(huì)直接結(jié)凍或與天然氣形成水合物，一方面降低了集輸氣管道的流通能力，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成管線、閥門、儀表等的堵塞，從而影響集輸氣管道的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行；同時(shí)還會(huì)加速集輸氣管道的腐蝕。為了防止水合物生成，減小設(shè)備及管道等的腐蝕，通常在進(jìn)行輸送前對(duì)天然氣和油田伴生氣進(jìn)行脫水脫烴處理。
[0003]為了滿足輸氣要求的脫水脫烴，其露點(diǎn)要求較低，如GB17820-2012《天然氣》就規(guī)定了“在交接點(diǎn)壓力下，水露點(diǎn)應(yīng)比輸送條件下最低環(huán)境溫度低5°C”，由此可見，對(duì)輸送天然氣的露點(diǎn)要求其實(shí)并不高，只是“淺脫”。
[0004]常用的天然氣脫水脫烴方法包括分子篩吸附法、三甘醇脫水法或添加抑制劑的冷凍脫水法。這三種方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，如分子篩吸附法一般適用于需要低露點(diǎn)的場(chǎng)合，其可以達(dá)到的露點(diǎn)一般為-40°C~_80°C，分子篩的再生能耗較大，再生氣的再循環(huán)利用較為困難；三甘醇脫水法適用于大氣量的場(chǎng)合，建設(shè)成本和運(yùn)行成本都較大，對(duì)于氣量較小的天然氣孤井不太適合;添加抑制劑的冷凍脫水法比較適合天然氣輸送時(shí)“淺脫”的要求，但是抑制劑的再生或者消耗會(huì)增加運(yùn)行成本，抑制劑的再生系統(tǒng)使裝置較為龐大，且由于制冷劑與氣體(天然氣)換熱時(shí)換熱系數(shù)較小，換熱器需設(shè)計(jì)較大，故換熱器的制冷劑側(cè)需填充較多的制冷劑，容易造成回油不暢，損壞制冷機(jī)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的第一目的在于提供一種天然氣冷凍脫水脫烴系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中采用添加抑制劑的冷凍脫水法對(duì)天然氣進(jìn)行脫水脫烴，抑制劑的再生或者消耗會(huì)增加運(yùn)行成本，且抑制劑的再生系統(tǒng)使裝置較為龐大，不便于運(yùn)輸?shù)募夹g(shù)性問(wèn)題。
[0006]本發(fā)明的第二目的在于提供一種天然氣冷凍脫水脫烴的方法。
[0007]本發(fā)明的第三目的在于提供一種油氣回收設(shè)備。
[0008]本發(fā)明的第四目的在于提供一種油氣回收方法。
[0009]本發(fā)明目的通過(guò)以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
一種天然氣冷凍脫水脫烴系統(tǒng)，包括控制器、預(yù)冷換熱器、氣液分離器、換熱裝置、制冷裝置和抽真空裝置，其中，
所述預(yù)冷換熱器與所述氣液分離器連接；
所述換熱裝置至少包括換熱器1、換熱器I1、過(guò)濾分離裝置I和過(guò)濾分離裝置II，所述氣液分離器分別通過(guò)切換裝置與所述換熱器I和換熱器II連接，所述換熱器I的出氣口與所述過(guò)濾分離裝置I連接，所述換熱器II的出氣口與所述過(guò)濾分離裝置II連接，所述換熱器I和所述換熱器II的出氣口分別通過(guò)切換裝置與泄壓裝置連通；
所述制冷裝置用于給所述換熱器I和所述換熱器II提供冷源和熱源，所述制冷裝置分別通過(guò)切換裝置與所述換熱器I和所述換熱器II連接，所述制冷裝置與所述控制器連接；所述抽真空裝置用于對(duì)所述換熱器I和所述換熱器II進(jìn)行抽真空，所述抽真空裝置分別通過(guò)切換裝置與所述換熱器I和所述換熱器II的出氣口連接，所述抽真空裝置與所述控制器連接。
[0010]優(yōu)選地，所述抽真空裝置包括真空栗，所述真空栗分別通過(guò)切換裝置與所述換熱器I和換熱器II的出氣口連接，所述真空栗與所述控制器連接。
[0011]優(yōu)選地，所述制冷裝置包括蓄熱罐、熱液栗、冷凝器1、節(jié)流閥、蒸發(fā)器、壓縮機(jī)、冷液栗和蓄冷罐，其中，
所述蓄熱罐和所述蓄冷罐內(nèi)裝有載冷劑；
所述蓄熱罐通過(guò)所述熱液栗與所述冷凝器I的載冷劑進(jìn)口連接，所述冷凝器I的載冷劑出口與換熱裝置連接，所述冷凝器I的制冷劑出口通過(guò)所述節(jié)流閥與所述蒸發(fā)器的制冷劑進(jìn)口連接，所述蒸發(fā)器的制冷劑出口通過(guò)所述壓縮機(jī)與所述冷凝器I的制冷劑進(jìn)口連接，所述蓄冷罐通過(guò)所述冷液栗與所述蒸發(fā)器的載冷劑進(jìn)口連接，所述蒸發(fā)器的載冷劑出口與所述換熱裝置連接；
所述冷凝器I的載冷劑進(jìn)口與所述冷凝器I的載冷劑出口相連通，所述冷凝器I的制冷劑進(jìn)口與所述冷凝器I的制冷劑出口相連通;所述蒸發(fā)器的載冷劑進(jìn)口與所述蒸發(fā)器的載冷劑出口相連通，所述蒸發(fā)器的制冷劑進(jìn)口與所述蒸發(fā)器的制冷劑出口相連通;所述控制器分別與所述熱液栗、所述節(jié)流閥、所述壓縮機(jī)和所述冷液栗連接。
[0012]優(yōu)選地，所述冷凝器I的載冷劑出口通過(guò)切換裝置與所述蓄熱罐連接，所述蒸發(fā)器的載冷劑出口通過(guò)切換裝置與所述蓄冷罐連接。
[0013]優(yōu)選地，所述制冷裝置還包括平衡閥，所述蓄熱罐內(nèi)設(shè)有液位報(bào)警器I，所述蓄冷罐內(nèi)設(shè)有液位報(bào)警器II，所述蓄熱罐通過(guò)所述平衡閥與所述蓄冷罐連接，所述控制器分別與所述液位報(bào)警器1、所述液位報(bào)警器II和所述平衡閥連接。
[0014]優(yōu)選地，所述制冷裝置還包括冷凝器II，所述冷凝器II分別與所述冷凝器I的制冷劑出口、所述節(jié)流閥連接。
[0015]優(yōu)選地，所述換熱器I和換熱器II的出氣口分別通過(guò)切換裝置與所述預(yù)冷換熱器連接。
[0016]優(yōu)選地，還包括壓差變送器，所述壓差變送器用于測(cè)量所述換熱器I和換熱器II的進(jìn)氣口與出氣口之間的壓差，所述壓差變送器分別與所述換熱器1、換熱器II的進(jìn)氣口和出氣口連接，所述壓差變送器與所述控制器連接。
[0017]優(yōu)選地，所述過(guò)濾分離裝置I和所述過(guò)濾分離裝置II均為過(guò)濾器。
[0018]優(yōu)選地，所述泄壓裝置選自容器、污水池或污水管道的其中一種，所述容器、所述污水池或所述污水管道與大氣連通或不連通。
[0019]優(yōu)選地，所述換熱器I和換熱器II的出氣口與所述泄壓裝置連通的管道上設(shè)有加熱裝置;所述抽真空裝置與所述換熱器I和換熱器II的出氣口連接的管道上設(shè)有加熱裝置。
[0020]一種天然氣冷凍脫水脫烴的方法，包括以下步驟:
步驟a:經(jīng)過(guò)預(yù)處理的天然氣進(jìn)入預(yù)冷換熱器進(jìn)行熱交換，使天然氣的溫度降至0?25°C，之后進(jìn)入氣液分離器進(jìn)行氣液分離，分離出來(lái)的氣體通過(guò)切換閥進(jìn)入換熱器I進(jìn)行熱交換，氣體在換熱器I內(nèi)被降至-80 ~+10°C，之后在換熱器I內(nèi)進(jìn)行氣液分離，低溫的氣體被送出；換熱器I的出氣口安裝有過(guò)濾分離裝置I，固態(tài)物質(zhì)被過(guò)濾分離裝置I攔截;其中，所述換熱器I的熱交換過(guò)程包括以下步驟:
冷液栗啟動(dòng)，通過(guò)所述冷液栗將蓄冷罐內(nèi)的載冷劑栗入蒸發(fā)器內(nèi)，載冷劑在蒸發(fā)器內(nèi)被降溫形成低溫的載冷劑，低溫的載冷劑經(jīng)切換閥從所述換熱器I的載冷劑進(jìn)口進(jìn)入所述換熱器I，使所述換熱器I內(nèi)的天然氣降溫過(guò)飽和，析出水和/或烴;載冷劑再?gòu)乃鰮Q熱器I的載冷劑出口經(jīng)切換閥回到所述蓄冷罐；
步驟b:由所述換熱器I切換到所述換熱器II的切換過(guò)程，包括以下步驟:
將所述換熱器I的進(jìn)氣口和出氣口關(guān)閉，將所述換熱器II的進(jìn)氣口和出氣口打開，使從氣液分離器分離出來(lái)的氣體通過(guò)切換閥進(jìn)入換熱器II進(jìn)行熱交換，所述換熱器II的熱交換過(guò)程與所述換熱器I的熱交換過(guò)程相同；同時(shí)，所述換熱器I進(jìn)入除霜程序，所述換熱器I的除霜程序包括以下步驟:
融霜及泄壓排水階段:熱液栗啟動(dòng)，通過(guò)所述熱液栗將蓄熱罐內(nèi)的載冷劑栗入冷凝器I內(nèi)，載冷劑在冷凝器I內(nèi)被升溫形成高溫的載冷劑，高溫的載冷劑通過(guò)切換閥經(jīng)所述換熱器I的載冷劑出口進(jìn)入所述換熱器I，使所述換熱器I升溫，其內(nèi)部的水合物和/或冰融化形成液態(tài)水和/或烴，將液態(tài)水和/或烴從所述換熱器I的出氣口排出；在所述換熱器I內(nèi)放出了熱量的高溫的載冷劑再通過(guò)切換閥經(jīng)所述換熱器I的載冷劑進(jìn)口回到所述蓄熱罐；
抽真空階段:將所述換熱器I的出氣口與真空栗連通，啟動(dòng)真空栗，對(duì)所述換熱器I進(jìn)行抽真空，使所述換熱器I內(nèi)部的水合物、冰和/或其它凝結(jié)的固體介質(zhì)完全蒸發(fā)或升華脫出，即完成除霜程序。
[0021]一種油氣回收設(shè)備，包括控制器、預(yù)冷換熱器、氣液分離器1、換熱裝置、氣液分離器I1、活性炭吸附裝置、制冷裝置和抽真空裝置，其中，
所述預(yù)冷換熱器與所述氣液分離器I連接；
所述換熱裝置至少包括換熱器1、換熱器I1、過(guò)濾分離裝置I和過(guò)濾分離裝置II，所述氣液分離器I分別通過(guò)切換裝置與所述換熱器I和換熱器II連接，所述換熱器I的出氣口與所述過(guò)濾分離裝置I連接，所述換熱器II的出氣口與所述過(guò)濾分離裝置II連接，所述換熱器I和所述換熱器II的出氣口分別通過(guò)切換裝置與泄壓裝置連接，所述換熱器I和所述換熱器II的出氣口分別通過(guò)切換裝置與所述氣液分離器II連接；
所述制冷裝置用于給所述換熱器I和所述換熱器II提供冷源和熱源，所述制冷裝置分別通過(guò)切換裝置與所述換熱器I和所述換熱器II連接，所述制冷裝置與所述控制器連接；所述抽真空裝置用于對(duì)所述換熱器I和所述換熱器II進(jìn)行抽真空，所述抽真空裝置分別通過(guò)切換裝置與所述換熱器I和所述換熱器II的出氣口連接，所述抽真空裝置與所述控制器連接；
所述氣液分離器II與所述活性炭吸附裝置連接。
[0022]優(yōu)選地，所述制冷裝置包括蓄熱罐、熱液栗、冷凝器1、節(jié)流閥、蒸發(fā)器、壓縮機(jī)、冷液栗和蓄冷罐，其中，
所述蓄熱罐和所述蓄冷罐內(nèi)裝有載冷劑；
所述蓄熱罐通過(guò)所述熱液栗與所述冷凝器I的載冷劑進(jìn)口連接，所述冷凝器I的載冷劑出口與換熱裝置連接，所述冷凝器I的制冷劑出口通過(guò)所述節(jié)流閥與所述蒸發(fā)器的制冷劑進(jìn)口連接，所述蒸發(fā)器的制冷劑出口通過(guò)所述壓縮機(jī)與所述冷凝器I的制冷劑進(jìn)口連接，所述蓄冷罐通過(guò)所述冷液栗與所述蒸發(fā)器的載冷劑進(jìn)口連接，所述蒸發(fā)器的載冷劑出口與所述換熱裝置連接；
所述冷凝器I的載冷劑進(jìn)口與所述冷凝器I的載冷劑出口相連通，所述冷凝器I的制冷劑進(jìn)口與所述冷凝器I的制冷劑出口相連通;所述蒸發(fā)器的載冷劑進(jìn)口與所述蒸發(fā)器的載冷劑出口相連通，所述蒸發(fā)器的制冷劑進(jìn)口與所述蒸發(fā)器的制冷劑出口相連通;所述控制器分別與所述熱液栗、所述節(jié)流閥、所述壓縮機(jī)和所述冷液栗連接。
[0023]優(yōu)選地，所述冷凝器I的載冷劑出口通過(guò)切換裝置與所述蓄熱罐連接，所述蒸發(fā)器的載冷劑出口通過(guò)切換裝置與所述蓄冷罐連接。
[0024]優(yōu)選地，所述制冷裝置還包括平衡閥，所述蓄熱罐內(nèi)設(shè)有液位報(bào)警器I，所述蓄冷罐內(nèi)設(shè)有液位報(bào)警器II，所述蓄熱罐通過(guò)所述平衡閥與所述蓄冷罐連接，所述控制器分別與所述液位報(bào)警器1、所述液位報(bào)警器II和所述平衡閥連接;所述制冷裝置還包括冷凝器II，所述冷凝器II分別