[發(fā)明專利]一種提高油田伴生氣分離效率并回收二氧化碳的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410526096.5
• 申請日: 2014-10-08
• 公開（公告）號: CN104403710A
• 公開（公告）日: 2015-03-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 賀高紅;陳博;阮雪華;肖武
• 申請（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號: C10L3/10
• 分類號: C10L3/10;C10G5/06;B01D53/22;B01D53/00;C01B31/20
• 代理公司: 大連理工大學(xué)專利中心 21200
• 代理人: 李寶元;梅洪玉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于化工技術(shù)領(lǐng)域，涉及到一種提高油田伴生氣分離效率并回收二氧化碳的裝置及其方法，特別涉及到油田伴生氣中輕烴回收、天然氣脫碳的綜合工藝。

背景技術(shù)

油田伴生氣是隨油氣一同開采出的天然氣，隨著石油資源的日益枯竭，對其中高價值輕烴組分的回收和利用成為提高油田產(chǎn)值的重要手段。油田伴生氣輕烴組分最常用的分離手段為壓縮冷凝技術(shù)，通過增壓提高伴生氣露點，并降溫實現(xiàn)氣液分離從而將輕烴組分高效回收。在一定溫度、壓力條件下，伴生氣由于受到氣液平衡限制，部分輕烴組分無法冷凝。這部分輕烴可以采用近年來高速發(fā)展的膜分離技術(shù)進行處理。利用橡膠態(tài)膜對輕烴的高透過性將不凝氣中輕烴組分在低壓側(cè)富集并返回壓縮冷凝裝置，實現(xiàn)提高伴生氣中輕烴分壓的效果。由于膜分離技術(shù)節(jié)能、裝置簡易，且可以提高的輕烴回收率，采用膜分離方法的伴生氣回收裝置具有更高的利潤。

近年來隨著油氣資源不斷枯竭和二氧化碳注入技術(shù)的廣泛應(yīng)用，伴生氣中的二氧化碳含量逐年增高，目前國內(nèi)外伴生氣的二氧化碳含量各異，從10％到30％以上均有報道。伴生氣中含量巨大的二氧化碳對其脫碳處理造成了極大的壓力，常用的氨溶液吸收法脫除二氧化碳負(fù)荷將大幅提高，溶液解吸的能量消耗和溶劑揮發(fā)損耗將極大地制約伴生氣回收效益。此外，高濃度的二氧化碳也將極大地影響膜裝置的效率。由于二氧化碳在膜材料中往往具有較高的滲透速率，采用膜分離技術(shù)的油田伴生氣裝置的滲透氣(富集烴類)流股將含有較高濃度的二氧化碳。這部分二氧化碳被引回壓縮機重新冷凝，提高了裝置負(fù)荷，也降低了輕烴分壓，不利于輕烴的回收。

油田亟需注入高品味的驅(qū)油劑以滿足產(chǎn)油需求，二氧化碳憑借其出色的溶解性能是驅(qū)油劑的首選。但二氧化碳的分離提純和長程運輸是一直以來工業(yè)應(yīng)用的最大障礙。膜分離技術(shù)在二氧化碳提純方面也有長足發(fā)展，但如何在實現(xiàn)低濃度的二氧化碳和輕烴高效綜合分離回收的同時盡可能降低裝置復(fù)雜程度，降低投資，提高產(chǎn)品附加值是膜分離方法面臨的關(guān)鍵問題。

發(fā)明內(nèi)容

為解決采用氣體注入技術(shù)油田伴生氣回收效率不高的問題，本發(fā)明提供一種提高油田伴生氣分離效率并回收二氧化碳的方法，該方法的特點是對壓縮冷凝產(chǎn)生的尾氣(不凝氣)在同一裝置內(nèi)同時分離輕烴和二氧化碳組分，并回流富烴流股、進一步提純富碳流股，最終實現(xiàn)提高油田伴生氣收率、降低天然氣脫碳成本并同時回收二氧化碳并用作驅(qū)油氣體。

本發(fā)明所述的一種提高油田伴生氣分離效率并回收二氧化碳的裝置，其裝置連接方式如下：壓縮機1的入口與油田伴生氣管路連接，壓縮機1出口連接冷凝器2，經(jīng)冷凝器2降溫后，冷凝器2的出口與分液罐3入口連接，分液罐3液相出口連接界區(qū)外裝置，分液罐3氣相出口與雙膜分離器4入口連接，雙膜分離器4一端的滲透氣出口與壓縮機1入口連接，雙膜分離器4另一端的滲透氣出口與單膜分離器5入口連接，單膜分離器5滲余側(cè)出口連接界區(qū)外天然氣管網(wǎng)，單膜分離器5滲透側(cè)出口連接真空泵6入口，真空泵6出口與界區(qū)外驅(qū)油裝置連接，雙膜分離器4滲余側(cè)出口與界區(qū)外天然氣管網(wǎng)連接。

一種提高油田伴生氣分離效率并回收二氧化碳的方法所采用的技術(shù)方案是：

1.油田伴生氣A經(jīng)壓縮機1增壓至1.0～2.0MPa并由冷凝器2降溫至-45～10℃后，由分液罐3將氣液兩相分離，得到輕烴B和不凝氣C，不凝氣B進入雙膜分離器4，輕烴C輸送到界區(qū)外裝置；

2.不凝氣C進入雙膜分離器4并被分為三股，分別為富烴氣體D、富碳?xì)怏wE和天然氣F，其中富烴氣體D返回壓縮機1入口，富碳?xì)怏wE去單膜分離器5入口，天然氣F離開界區(qū)；

3.富碳?xì)怏wE進入單膜分離器5并被分為兩股，其中滲余側(cè)流股與天然氣F合并，滲透側(cè)流股氣體去真空泵6；

4.真空泵6出口氣體為二氧化碳G，進入界區(qū)外驅(qū)油裝置。

本發(fā)明技術(shù)方案中所述的雙膜分離器4為中空纖維式膜分離組件，包含有兩種中空纖維膜材料，一種中空纖維膜材料用于分離得到富烴氣體D；另一種中空纖維膜材料用于分離得到富碳?xì)怏wE。雙膜分離器4的主要作用為同時移除輕烴和二氧化碳組分，提高輕烴的回收效率，并降低裝置中二氧化碳循環(huán)量，同時產(chǎn)出二氧化碳驅(qū)油氣體。雙膜分離器4為中空纖維式膜分離組件，包含兩種中空纖維膜材料，一種膜透過輕烴組分的能力高于甲烷和二氧化碳(如PDMS等膜材料)，負(fù)責(zé)分離得到富烴氣體D；另一種膜透過二氧化碳組分的能力高于甲烷和輕烴(如PI、PEI等材料)，負(fù)責(zé)分離得到富碳?xì)怏wE；兩種膜分離材料同時裝填于同一膜組件殼體之中，共同對一股原料氣進行分離，但兩種膜的滲透氣有獨立管道，不發(fā)生返混。