一种实现能量回收的天然气脱水脱烃集成系统及方法与流程

本发明涉及天然气净化处理，具体涉及一种实现能量回收的天然气脱水脱烃集成系统及方法。

背景技术：

1、天然气低温分离是利用天然气中的烃类随着温度的降低而部分液化，然后将凝结下来的液烃分离的方法，常通过此方法控制天然气中的烃露点。通过控制分离温度可使天然气中的较重烃类得以脱除。低温分离法按照冷量来源的不同又分为外制冷法和节流/膨胀制冷。其中节流制冷法是利用天然气的压力能，当高压天然气通过节流阀时，产生j-t效应(焦耳-汤姆逊效应)，使天然气的温度迅速降低，经分离后实现水和液烃的脱除。为了防止天然气迅速降温时形成水合物，在节流阀前加入水合物抑制剂。

2、传统节流制冷法脱水脱烃中天然气的压力能仅提供j-t效应，压力能被浪费；传统节流制冷法脱水脱烃中三相分离器和烃液储罐中多余闪蒸气均放空或燃烧处理，造成闪蒸气浪费的同时也使得脱水脱烃站场的挥发性有机物排放不易达标；传统节流制冷法脱水脱烃中乙二醇循环泵使用普通电泵实现乙二醇的循环，不利用低温分离器高压醇烃液的压力。传统节流制冷法脱水脱烃中低温的醇烃液仅经过乙二醇缓冲罐换热盘管换热，换热温度较低或者不稳定，不利于水/醇相和烃相在三相分离器中分离。

3、可见，现有的天然气脱水脱烃工艺没有有效利用能量，应当对现有技术方案进行优化以促进此部分方案的完善。故需要提出更为合理的技术方案，解决现有技术中存在的技术问题。

技术实现思路

1、至少为克服其中一种上述内容提到的缺陷，本发明提供一种实现能量回收的天然气脱水脱烃集成系统及方法，通过对原料气处理国臣各种的的压力能、热量进行利用，减少天然气处理过程中的能量损耗。

2、为了实现上述目的，本发明公开的集成系统可采用如下技术方案：

3、一种实现能量回收的天然气脱水脱烃集成系统，包括：

4、气液相分离部，包括用于接收原料气的预冷器，预冷器通过控制管路和发电管路输送经预冷的原料气，并汇流至低温分离器，低温分离器通过复热管路连通预冷器并输送原料气的气相，且低温分离器通过液相管路输出原料气的液相；

5、能量回收部，包括接收液相的能量回收泵，能量回收泵的高压侧用于将液相输送至缓冲罐，缓冲罐用于将液相换热后输出；

6、三相分离部，包括对液相进行加热的加热器，用于对液相进行气相、水醇相和油相进行分离的三相分离器；三相分离器的通过气相排出管路将气相物质排出，并通过油相排出管路连通存储罐；

7、闪蒸气处理部，连通气相排出管路和存储罐，用以对闪蒸气进行压缩和冷却处理。

8、本发明公开的集成系统，通过气液相分离处理率先分离出原料气中易于液化的水、醇和烃的混合液，而不易液化的气体物质则作为产品气进行对外输送，经过后续的处理以得到更多产品；混合液经过压力和热量的回收后进行三相分离，分离的气相和油相均能够作为后续产品进行使用，而分离的水醇相则被进行循环利用，以促进后续原料气的脱水脱烃处理。该系统在用于天然气的脱水脱烃处理时减少了能量的损耗，提高了脱水和脱烃的效果，使分离得到的产品纯度更好。

9、进一步的，本发明为了对水醇相的能量进行循环利用，可通过多种方式实现能量的回收或转用，其方案并不被唯一限定，此处对系统进行优化并举出其中一种可行的选择：还包括水醇相循环部，三相分离器的水醇相输出至水醇相循环部并用以再生和重沸处理，水醇相循环部将处理后生成的尾气排出，并将生成的醇贫液物质输送至缓冲罐。采用如此方案时，将水醇相进行再生和重沸可分离尾气，而易于液化的水和醇类物质(主要包括乙二醇)则保留并进入后续的原料气分离处理，能够为原料气提供能量并在系统内循环利用，且促进原料气前期进行气液分离时形成气相与液相。

10、进一步的，在本发明中，水醇相循环需要进行再生和重沸处理，此处进行优化并举出对应的方案：所述的水醇相循环部包括连通的再生塔和重沸器，水醇相经过再生塔和重沸器后进入缓冲罐，再生塔上还设置有尾气排出结构。采用如此方案时，再生塔设置于重沸器的上部，水醇相率先进入再生塔，再向下进入到重沸器，此后继续向下进入到缓冲器。

11、进一步的，对于进入缓冲罐内的水醇相，主要物质为乙二醇贫液，缓冲罐对其进行处理并送入循环管路中，具体的：所述的缓冲罐通过醇液管依次连通能量回收泵的低压侧和预冷器，用以输送醇贫液以实现循环。采用如此方案时，乙二醇贫液进入能量回收泵的低压侧得到加压处理，再进入预冷器与原料气混合进入后续的脱水脱烃处理工艺。

12、进一步的，本发明中需对输送过程进行控制，具体举出如下一种可行的选择：所述的控制管路，三相分离器与水醇相循环部之间的连接管路，气相排出管路，以及存储罐与闪蒸气处理部之间的管路均设置有控制阀结构。采用如此方案时，通过控制阀结构对流量进行控制。且控制管路、三相分离器与水醇相循环部之间的连接管路均能够实现对原料气气量控制的0～100％的调节。

13、进一步的，本发明中通过膨胀管路可使原料气降低压强和温度，膨胀管路的结构并不被唯一限定，此处进行优化并举出其中一种可行的选择：所述的发电管路包括膨胀发电机，膨胀发电机的膨胀端用于接收原料气，膨胀发电机的输出端与低温分离器连通。采用如此方案时，利用原料气中的压力能进行发电，是对压力能的回收利用。

14、进一步的，在本发明中，闪蒸气处理部后续输出的气体产品能够被加工运用，闪蒸气处理部的组成可采用多种可行的结构，并不被唯一限定，此处进行优化并举出其中一种可行的选择：所述的闪蒸气处理部包括连通的闪蒸气压缩机和冷却器，冷却器用以冷却经过压缩的闪蒸气，并将闪蒸气排向产品气管路作为产品气。采用如此方案时，经过处理的闪蒸汽处于高压低温的状态，能够做为产品气对外输出。

15、进一步的，在本发明中，原料气的气相物质经过气液分离后被后续继续利用，此处进行优化并举出其中一种可行的选择：所述的原料气的气相随复热管路途径冷却器后进入产品气管路。从低温分离器中分离得到的气相，其温度低于原料气的温度，因此在经过冷却器时得到复热。

16、上述内容公开了集成系统的结构，本发明还公开了通过该集成系统进行天然气脱水和脱烃处理的方法。

17、一种实现能量回收的天然气脱水脱烃方法，包括：

18、对原料气进行预冷，并至少分由两路输送，其中一路经由流量控制后进行低温分离，另一路经由膨胀降温后进行低温分离，从而实现原料气的气液分离，并继续对液相进行处理；

19、对液相进行压力回收，再经换热升温；

20、对液相进行三相分离得到气相、油相和水醇相，其中气相进行闪蒸气处理后输送使用，油相进行分离存储后输送使用，水醇相循环再生和重沸处理去除尾气，获得的醇贫液并混合至原料气后循环使用。

21、上述公开的方法，对原料气的压力和温度多次调节处理，利用压力和温度转移转化能量，从而将原料气中的能量进行回收利用，并实现水醇类物质的脱离和循环利用，油相物质的单独脱离存储，以及闪蒸气的回收处理，以此实现了天然气的脱水脱烃处理。

22、进一步的，在本发明中，对水醇相的循环利用存在热处理和压力处理，具体如下：所述的水醇相经再生和重沸处理获得醇贫液，并经换热降温和增压处理再与原料气混合。采用如此方案时，醇贫液主要包括乙二醇贫液，在缓冲罐内换热降温，并在能量回收泵的低压侧的到增压处理。

23、与现有技术相比，本发明公开技术方案的部分有益效果包括：

24、本发明充分利用了天然气的压力能发电，膨胀发电系统可对原料气流量进行0～100％负荷全量程调节使用，增加了装置的适用性和灵活性；闪蒸气处理部将三相分离器和存储罐产生的闪蒸气回收，使得脱水脱烃站场的挥发性有机物排放达标的同时也增加了经济效益。在高压的液相和低压的贫乙二醇溶液间设置了能量回收泵，充分回收高压液液的压力能将低压的贫乙二醇溶液增压至原料气管线中，节约了电能；在三相分离前进行加热，有利于提高液相的温度，增加了装置操作适应性，相比传统工艺更易分离得到水醇相和油相。