本發明具體涉及一種石油伴生氣高效脫碳系統,屬于石油伴生氣脫碳。
背景技術:
1、油田伴生氣是石油層中伴隨石油一起逸出的氣體以及部分溶于石油中的天然氣,含有較多的烴類,具有較好的利用價值;目前,國內外解決該類問題的措施是采取注一氧化碳驅采油技術,該技術較水驅和其它氣體驅(如氮氣、空氣)可大幅提高原油采收率,驅油效果顯著;但是采用注一氧化碳混相驅油后逸出的伴生氣存在一氧化碳含量高且短時間內波動幅度范圍大(5%~90%)的特點;目前針對油田伴生氣分離回收烴和一氧化碳的方法有低溫分離法、溶液吸收法、膜分離法等;如如中國專利授權公告號:cn116510471b,公開的油田伴生氣脫碳系統,采用膜分離法處理,在膜組件出口與合格伴生氣、頁巖氣流量計入口連接,該結構在頁巖氣分離二氧化碳過程中沒有化學反應,但該結構脫碳效率一般,且無法連續進行脫碳處理。
技術實現思路
1、為解決上述問題,本發明提出了一種石油伴生氣高效脫碳系統,吸附塔組能夠實現持續化進行脫碳,及在線對吸附劑解吸,既能夠保證石油伴生氣的脫碳效率,且能夠保證石油伴生氣脫碳效果。
2、本發明的石油伴生氣高效脫碳系統,包括:
3、整機控制的主控模組;
4、原料氣進氣系統,原料氣進氣系統包括石油伴生氣的供氣管,并將供氣管接入減壓閥,使石油伴生氣的壓力降低至設定壓力值;
5、冷干機,所述原料氣進氣系統輸出端通過第一過濾器連接到冷干機的輸入端,所述冷干機的輸出端連接到第二過濾器;冷干機前后的第一過濾器和第二過濾器為精密氣體過濾器,冷干機具備自動排水功能;
6、吸附塔組,所述吸附塔組包括第一吸附塔和第二吸附塔;所述第一吸附塔底部連接有第一進口閥門和第一泄壓閥;所述第二吸附塔底部連接有第二進口閥門和第二泄壓閥;所述第一進口閥門和第二進口閥門均連接到第二過濾器輸出端;所述第一泄壓閥和第二泄壓閥均連接到第一三通閥的同一端口,所述第一三通閥的剩余兩端分別連接有排氣管和真空泵,所述排氣管和真空泵另一端連接到排空管;所述第一吸附塔頂部和第二吸附塔頂部分別通過第一出口閥門和第二出口閥門連接到伴生氣脫碳管;所述第一出口閥門和第二出口閥門輸入端并接有吸附塔頂平衡閥。
7、進一步地,所述原料氣進氣系統將石油伴生氣經減壓后進入第一過濾器,通過第一過濾器進行粗濾后進入冷干機,通過冷干機對石油伴生氣進行降溫、脫濕和除油處理,完成處理后的石油伴生氣通過第一進口閥門或第二進口閥門引入第一吸附塔或第二吸附塔,第一進口閥門和第二進口閥門交替開啟,石油伴生氣進入第一吸附塔或第二吸附塔,石油伴生氣內的二氧化碳被第一吸附塔或第二吸附塔內的分子篩吸附脫除,經除碳后的石油伴生氣從第一出口閥門或第二出口閥門排放進入伴生氣脫碳管;所述吸附塔組的吸附再生流程采用時序控制,首先進行第一吸附塔吸附再生流程,具體為:打開第一泄壓閥、第一三通閥和真空泵,真空泵對第一吸附塔進行抽吸真空解吸,當真空度達到設定值時,關閉第一泄壓閥,接著,開啟吸附塔頂平衡閥,使伴生氣脫碳管與第一吸附塔連通,通過伴生氣脫碳管和吸附塔頂平衡閥對第一吸附塔緩慢充壓平衡至運行壓力,然后關閉吸附塔頂平衡閥;接著關閉第二進口閥門和第二出口閥門,并依次打開第一進口閥門和第一出口閥門,第一吸附塔進入吸附狀態,對石油伴生氣的二氧化碳進行吸附脫除;同時對第二吸附塔吸附再生,第二吸附塔吸附再生流程與第一吸附塔吸附再生流程一致;當第一吸附塔吸附飽和后,關閉第一吸附塔的第一進口閥門和第一出口閥門,第一泄壓閥打開,同時切換第一三通閥,使第一泄壓閥與排氣管連通,第一吸附塔通過排氣管排氣到排空管,第一吸附塔內壓力持續釋放至常壓后,第一三通閥再次切換,使第一泄壓閥與真空泵連通,在真空泵抽吸作用下,第一吸附塔內的分子篩被負壓解吸,解吸完成后,第一泄壓閥關閉,吸附塔頂平衡閥再次打開充壓平衡,關閉吸附塔頂平衡閥,等待第二吸附塔吸附飽和后,第一吸附塔進入下一個吸附流程。
8、進一步地,所述伴生氣脫碳管連接到臨儲壓力罐;所述臨儲壓力罐分別通過第一純化閥和第二純化閥接入到第一進口閥門輸出端和第二進口閥門輸出端;所述第一出口閥門和第二出口閥門均為三通閥組;所述三通閥組的第三端均連接到脫碳輸出管路;所述伴生氣脫碳管接收第一吸附塔傳遞過來的脫碳伴生氣,脫碳伴生氣通過第一出口閥門的第三端接入脫碳輸出管路,將脫碳伴生氣通過脫碳輸出管路送入下級處理工序;當第一吸附塔脫碳工序達到設定時間后,設定時間為第一吸附塔一次脫碳總時間的50~60%;切換第一出口閥門,將脫碳伴生氣通過伴生氣脫碳管送入臨儲壓力罐;接著,臨儲壓力罐通過第二純化閥將完成一次脫碳的伴生氣送入到第二吸附塔,第二吸附塔對一次脫碳的伴生氣進行二次脫碳,二次脫碳的脫碳伴生氣通過第二出口閥門的第三端送入脫碳輸出管路;當第一吸附塔吸附飽和后,關閉第一吸附塔的第一進口閥門和第一出口閥門,對第一吸附塔吸附再生流程;此時,第二過濾器傳遞過來的伴生氣,直接進入第二吸附塔,通過第二吸附塔完成一次脫碳伴生氣后,通過第二出口閥門的第三端送入脫碳輸出管路;當第二吸附塔脫碳工序達到設定時間后,切換第二出口閥門,將脫碳伴生氣通過伴生氣脫碳管送入臨儲壓力罐;直到第一吸附塔完成吸附再生流程后,臨儲壓力罐內完成一次脫碳的伴生氣通過第一純化閥送入到第一吸附塔進行二次脫碳,二次脫碳的脫碳伴生氣通過第一出口閥門的第三端送入脫碳輸出管路;當第二吸附塔吸附飽和后,關閉第二吸附塔的第二進口閥門和第二出口閥門,并進行第二吸附塔吸附再生流程,完成吸附塔組一次脫碳和解吸循環。
9、進一步地,所述臨儲壓力罐上設置有二氧化碳濃度監測器;所述臨儲壓力罐通過外排閥并接到脫碳輸出管路上;所述二氧化碳濃度監測器接入到時間在線調節單元,所述時間在線調節單元連接有濃度閾值段和切換時間的對照表;所述時間在線調節單元接入到主控模組;所述外排閥接入時間在線調節單元;當二氧化碳濃度監測器監測到脫碳伴生氣中的二氧化碳?濃度低于?5vol%以下時,時間在線調節單元給外排閥信號,從而外排閥被打開,臨儲壓力罐即使將脫碳伴生氣排入脫碳輸出管路,當壓力低于設定壓力值時,外排閥關閉。
10、進一步地,所述二氧化碳濃度監測器實時監測臨儲壓力罐內的石油伴生氣的二氧化碳濃度值,并將二氧化碳濃度值送入到時間在線調節單元,在線調節單元根據二氧化碳濃度值判定落入對照表的某一個濃度閾值段,并根據濃度閾值段得到切換時間,接著時間在線調節單元將切換時間送入到主控模組;主控模組對第一出口閥門和第二出口閥門的設定時間進行在線更新;時間在線調節單元先獲取切換時間,并送入到主控模組,當脫碳伴生氣中的二氧化碳?濃度低于?5vol%以下時,可直接向脫碳輸出管路排氣。
11、與現有技術相比,本發明的石油伴生氣高效脫碳系統,具有以下優點:
12、系統將石油伴生氣中二氧化碳?濃度從?9.05vol%脫除至?5vol%以下,為后續伴生氣精餾工序提供低碳環境;冷干機對伴生氣預處理,實現冷干脫水,吸附塔組進氣溫度控制在?5℃以下,石油伴生氣在低溫狀態下吸附,第一吸附塔和第二吸附塔未吸附飽和前,直接將脫碳的伴生氣作為吸附塔組處理的輸出氣體,在吸附塔接近飽和時,將完成一次脫碳的石油伴生氣進行二次脫碳,二次脫碳的吸附劑為完成解吸的吸附劑,從而能夠保證石油伴生氣脫碳效果,并通過設置臨儲壓力罐及其附屬組件,能夠將達標的石油伴生氣直接輸出,避免進行二次脫碳,提高脫碳效率,且能夠在線監測和調整伴生氣一次脫碳外排和需二次脫碳外排的切換時間點;既能夠保證石油伴生氣的脫碳效率,且能夠保證石油伴生氣脫碳效果。