[發明專利]一種頁巖氣脫水脫重烴方法及裝置

有效

• 申請號: 201310224727.3
• 申請日: 2013-06-07
• 公開（公告）號: CN103351896A
• 公開（公告）日: 2013-10-16
• 發明（設計）人: 何振勇;宣永根;徐化周;李偉;劉學強
• 申請（專利權）人: 新地能源工程技術有限公司
• 主分類號: C10L3/10
• 分類號: C10L3/10;C10G53/00
• 代理公司: 北京卓恒知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11394
• 代理人: 唐曙暉;劉明芳

技術領域

本發明提供了一種頁巖氣脫水脫重烴方法及裝置，從含水含重烴的頁巖氣中脫除水分及重烴，還可副產液化石油氣（LPG）及輕油副產品。

背景技術

頁巖氣是從頁巖層中開采出來的天然氣，具體而言，是主體上以吸附或游離狀態存在于泥巖、高碳泥巖、頁巖及粉砂質巖類夾層中的天然氣，可生成于有機成因的各種階段。世界頁巖氣資源量為457萬億立方米，同常規天然氣資源量相當，其中頁巖氣技術可采資源量為187萬億立方米，經濟價值巨大，具有很大的發展潛力。目前，我國頁巖氣開發處于氣藏勘探和初步開采試點階段。截至2012年4月，我國共確定33個頁巖氣有利區，頁巖氣完井58口，其中水平井15口。隨著頁巖氣勘探權逐步向民間開放，未來十年頁巖氣開發將得到快速發展。然而頁巖氣作為一個新興的非常規能源，其處理技術還相對較少，隨著新能源的開發，對頁巖氣的處理技術的開發需求也日益增加。由于頁巖氣的組成變化大，即小區域內的不同開采點的頁巖氣的水分和重烴含量變化大，使得利用現有的裝置對頁巖氣進行純化的操作變得困難。鑒于頁巖氣與普通天然氣之間的組成差異大，采用現有的普通天然氣的處理方法和裝置來處理頁巖氣無法從頁巖氣獲得合格的天然氣。

中國專利CN103031168A提出了一種從富含甲烷的混合氣體中生產液化天然氣的脫水脫重烴工藝，該專利所述的工藝采用分子篩、活性氧化鋁和耐水硅膠等吸附劑的復合床層脫除富甲烷混合氣體中的水和重烴，采用三塔等壓吸附流程，吸附塔再生氣取自工藝氣體。采用復合床吸附流程，重烴可被部分脫除，脫除的程度取決于吸附劑的負荷和再生程度。但僅采用吸附劑不可能使重烴的含量降低到很低的要求，尤其當需要脫除的重烴量較大時，可能會因重烴無法脫除至合理深度造成冷箱凍堵，故通常采用吸附脫重烴配合低溫分離的技術。

中國專利CN103031169A提出了一種天然氣液化與重烴處理的方法和裝置，采用自身冷凝液洗滌重烴。常溫的原料天然氣直接進入重烴洗滌塔，經自天然氣中低溫分離出的C3、C4等重烴洗滌，天然氣中C6及C6以上的重烴得以深度脫除。由于這一工藝依靠天然氣自身的重烴冷凝液洗滌重烴，故天然氣自身的重烴含量直接影響到重烴脫除系統能否正常運行。為保證合適的重烴冷凝液量維持洗滌塔的連續操作，可在流程中采取調溫措施控制天然氣的預冷溫度以調整天然氣冷凝液量。另外，當重烴冷凝液量較少時，還可引入異戊烷洗滌天然氣中的重烴，通過改變系統的氣液平衡來達到重烴冷凝并脫除的目的，但是會造成一定量的異戊烷消耗。由于需要針對原料氣中重烴含量適時切換流程，傳統的重烴洗滌工藝操作較為繁瑣。

發明內容

因此，本發明提供了一種適用于頁巖氣的全新的脫水脫重烴方法及裝置，將頁巖氣中的水分和重烴脫除，并進一步將重烴組分分離為可利用的液化石油氣（LPG）及輕油副產品，經濟可行、工藝路線先進；經脫水脫重烴后的頁巖氣常壓露點降至≤-76℃，C6及C6以上的重烴組分脫除至LNG可溶解的程度。

根據本發明的第一個方面，提供了一種頁巖氣脫水脫重烴的方法，包括脫水工序及脫重烴和重烴處理工序兩部分；脫水工序包括采用等壓吸附工藝流程脫除原料頁巖氣中的水份，經脫水脫重烴后的凈化頁巖氣作為脫水工序中的再生氣(即，脫重烴及重烴分離工序中經脫水脫重烴后的凈化頁巖氣作為再生氣)；脫重烴和重烴處理工序包括脫水后的頁巖氣經板翅換熱器冷卻后依次在重烴分離器和重烴洗滌塔中脫除重烴，被脫除的重烴依次進入脫乙烷塔中汽提除去其中的輕組分，其中來自脫乙烷塔的輕組分在輕烴換熱器中與重烴洗滌塔塔頂分離出的脫除重烴的頁巖氣換熱后進入重烴洗滌塔進行再分離，其中來自脫乙烷塔的重組分進入精餾塔中分離出輕油和氣相，該氣相被冷卻成液化石油氣；和從重烴洗滌塔塔頂分離出的脫重烴頁巖氣經輕烴換熱器換熱后，部分返回板翅式換熱器中液化得到液化天然氣即脫水脫重烴后的頁巖氣，部分返回板翅式換熱器中換熱后去脫水工序作為再生氣；脫水脫重烴后的頁巖氣常壓露點降至≤-76℃，C6及C6以上的重烴組分脫除至LNG可溶解的程度，例如≤150ppm，優選≤100ppm，更優選≤80ppm，更優選≤50ppm。

優選地，脫水工序采用兩塔等壓吸附工藝流程，利用活性氧化鋁、3A分子篩或4A分子篩中的一種或幾種作為吸附劑，將原料頁巖氣中的水分吸附下來。

優選地，脫水工序的再生氣再生結束后放空或進一步處理后送去天然氣管網。

在優選實施方式中，脫水工序采用兩塔等壓吸附工藝流程，利用活性氧化鋁、3A分子篩或4A分子篩等中的一種或幾種作為吸附劑，將原料頁巖氣中的水分吸附下來。