油田伴生氣混合烴回收系統和方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及石油化工領域，特別涉及一種油田伴生氣混合烴回收系統和方法。
[0002]
【背景技術】
[0003]油田伴生氣，也叫伴生氣，是在石油開采過程中伴隨原油溢出的可燃性氣體混合物，其組分通常為甲烷、乙烷、丙烷、丁烷等。由于其回收再利用工藝復雜但又不能直接排放，而且過去的環保要求也比較低，所以多數油田都是將其直接燃燒排放，油田伴生氣的燃燒排放對環境造成嚴重污染，這樣既造成大量能源浪費，又排放大量的溫室氣體造成巨大的環境污染。
[0004]關于油田伴生氣回收的工藝技術，目前使用的主要工藝皆為壓縮+冷凝，冷凝后直接出來混合烴產品，根據工藝路線不同，使用的壓縮后的壓力和冷凝的溫度各有不同。無論使用何種壓力和溫度，由于油田伴生氣是含有大量甲烷、乙烷等輕組分的混合物，在帶壓冷凝時，由于烴類物質的夾帶和溶解作用，部分甲烷和乙烷被溶解于低溫的產品中，致使產品的飽和蒸汽壓相當高，混合烴產出時為低于-30 °C以下的低溫液體，但目前混合烴產品皆用設計為常溫的LPG (液化石油氣)儲罐儲存和運輸，混合烴的飽和蒸汽壓遠遠大于LPG的飽和蒸汽壓，因此，上述工藝產出的不穩定的混合烴的儲存和運輸存在安全隱患。
[0005]為此，也有借鑒輕烴回收的工藝，在混合烴產出后，再使之進入脫乙烷塔去除甲烷和乙烷的工藝，如說明書附圖圖1所示，其典型流程如下:
油田伴生氣經預分離器進行過濾及分離去掉游離水和雜質后，進入天然氣壓縮機壓縮，壓力從0.1-0.3MPa壓縮至1.5-3.0MPa,同時溫度升至80~140°C，然后再進入風冷卻器，使原料氣溫度降低至60°C內，降溫后的原料氣進入氣液分離器，分離掉液態水和少部分凝結的混合烴，經分離后的氣體進入一級冷凝器，與二級分離器分離后產生的低溫氣及脫乙烷塔頂產生的低溫混合氣換熱，油氣的溫度從60°C降到10~20°C，冷凝后的氣液混合物進入一級氣液分離器，分離出的氣體進一步進入二級冷凝器深冷，溫度降至-30°C~_45°C，部分氣體被冷凝為混合烴，進入二級氣液分離器，分離出的低溫氣體經調壓閥PV3降壓后與脫乙烷塔頂排出并經PV4降壓的氣體匯合，并進入一級冷凝器換熱(低溫氣再利用)，溫度升高，再進入穩定混合烴換熱器，與從再沸器出來的高溫混合烴換熱，之后排出至發電機發電；
一級氣液分離器底部出來的混合烴，經調壓閥PVl降壓后進入脫乙烷塔底部；
二級氣液分離器底部出來的混合烴，經調壓閥PV2降壓后進入脫乙烷塔頂；
脫乙烷塔底部的再沸器被導熱硅油系統不斷加熱，使混合烴溫度升至60~150°C，輕組分的混合烴不斷蒸發，剩下的高溫穩定混合烴從再沸器底部流出，進入穩定混合烴換熱器，與從一級冷凝器出來未利用完冷量的氣體換熱，使混合烴的溫度降低至30~40°C，產出穩定混合烴。
[0006]上述工藝存在以下缺陷: 第一，低溫的混合烴冷量未能很好利用；
第二，脫乙烷塔體積龐大，不易移動，整個系統需要現場安裝調試，過程繁瑣、周期長，難度高，不便于撬裝，而且時間成本、人力成本都很高；
第三，脫乙烷塔底需要額外提供大量熱量使混合烴蒸發，能耗大；
第四，由于使用了輕烴工藝的脫乙烷塔，由此需要大量輔助措施，如導熱硅油加熱系統，塔內壓力穩定調節系統等，裝置復雜，控制點多，一次性投資大，故主要用于大型的輕烴加工廠和伴生氣量比較大的情況。但是，油井所產生的伴生氣，氣量大的油井可以通過管網集輸，氣量小的建一套脫乙烷塔工藝的投資大，能耗又高，故難于推廣。
[0007]
【發明內容】
[0008]本發明提供一種油田伴生氣混合烴回收系統和方法，以解決現有技術中存在的上述缺陷。本發明的油田伴生氣混合烴回收系統和方法尤其適用于油田零散井伴生氣回收，工藝簡易、穩定，便于撬裝，并且具有節能、節省成本的效果。
[0009]本發明的技術方案如下:
一種油田伴生氣混合烴回收系統，其主要由以下裝置組成:預分離器、壓縮機、冷卻器、壓縮機排氣分離器、脫水預冷及分離器、脫水裝置、混合器、增壓機、一級冷凝器、一級分離器、多股流換熱器、二級冷凝器、二級分離器、熱交換器、升溫換熱器、穩定分離器、第一減壓閥和第二減壓閥，其中，
所述預分離器設有油田伴生氣入口和氣體出口以及冷凝液及污水排出口 ；
所述壓縮機的入口與所述預分離器的氣體出口連接，所述壓縮機的出口連接所述冷卻器的入口，所述冷卻器的出口連接所述壓縮機排氣分離器；
所述壓縮機排氣分離器的入口與所述冷卻器的出口連接，所述壓縮機排氣分離器的氣體出口與所述脫水預冷及分離器的入口連接；所述壓縮機排氣分離器還設有冷凝液及污水排出口 ；
所述脫水預冷及分離器的氣體出口與所述脫水裝置的入口連接，所述脫水預冷及分離器還設有冷凝液及污水排出口 ；
所述脫水裝置的出口與所述混合器的氣體入口連接，同時所述混合器的氣體入口還與所述穩定分離器的氣體出口連接，所述混合器的出口與所述增壓機的入口連接；所述增壓機的出口與所述熱交換器的熱端入口連接；
所述熱交換器的熱端出口與所述一級冷凝器的入口連接，所述熱交換器的冷端入口經由所述第一減壓閥與所述一級分離器的液體出口連接，同時所述熱交換器的冷端入口經由所述第二減壓閥與所述多股流換熱器的冷端出口連接，所述熱交換器的冷端出口與所述升溫換熱器的冷端入口連接；
所述一級冷凝器的出口與所述一級分離器的入口連接；
所述一級分離器的氣體出口與所述多股流換熱器的熱端入口連接；
所述多股流換熱器的熱端出口與所述二級冷凝器的入口連接，所述多股流換熱器的冷端入口與所述二級分離器的液體出口和氣體出口同時連接；
所述二級冷凝器的出口與所述二級分離器的入口連接； 所述升溫換熱器的冷端出口與所述穩定分離器的入口連接；
所述穩定分離器設有穩定混合烴出口。
[0010]優選地，所述壓縮機和所述冷卻器之間還設有一三通調節閥、所述壓縮機的出口連接所述三通調節閥；所述三通調節閥具有三個連接端口，其中第一連接端口連接所述壓縮機的出口，第二連接端口連接所述冷卻器的入口，第三連接端口連接所述升溫換熱器的熱端入口 ；同時所述壓縮機排氣分離器的入口還與所述升溫換熱器的熱端出口連接。這樣設置可以利用本系統自身的熱量，簡化了設備，并且更有效利用了熱量。或者，可替換地，所述升溫換熱器的熱端入口和熱端出口與一制冷系統連接，利用所述制冷系統排出的熱量對其中的冷股流進行加熱。
[0011]優選地，所述增壓機為二級羅茨增壓機，以達到能耗低的目的。
[0012]優選地，所述二級羅茨增壓機為變頻，以進一步更好的適應各種氣質組分。
[0013]本發明同時還提供一種上述的油田伴生氣混合烴回收系統用于油田伴生氣混合烴回收的方法，其主要包括以下步驟:
油田伴生氣進入預分離器分離掉其中的冷凝水和污水；
從預分離器出來的氣體進入壓縮機，在壓縮機內壓縮后，進入冷卻器冷卻，在冷卻器內使氣體溫度降至30~60°C，冷卻后的氣體進入壓縮機排氣分離器，分離掉其中的冷凝液及污水，壓縮機排氣分離器排出的氣體進入脫水預冷及分離器，脫水預冷的溫度在5~15°C，在脫水預冷及分離器中分離掉部分冷凝液和污水，脫水預冷及分離器中排出的氣體再進入脫水裝置脫水，使帶壓水露點達到_60°C以下；
脫水裝置排出的氣體與穩定分離器排出的氣體在混合器中混合；
混合后的氣體進入增壓機，使氣體壓力提升；增壓后的氣體進入熱交換器的熱端入口與經由第一減壓閥和第二減壓閥流過來的液體熱交換后經熱交換器的熱端出口排出；
熱交換器的熱端出口排出的氣體進入一級冷凝