[发明专利]一种气体净化预处理方法与装置

说明书

技术领域

本发明属于气体分离领域，涉及一种天然气或油气田伴生气净化分离的工艺方法，更确切地说是应用于油气田、天然气集输站和单井井口的原料气处理，能有效地去除天然气中的液固杂质、重烃以及酸气组份，为天然气的管道、液化输送和使用提供了前提保证的一种气体净化预处理方法与装置。

背景技术

随着石油和煤炭资源的枯竭，天然气在能源消费中所占的比例逐渐增加，预计2050年全球天然气消费比重将超过石油和煤炭，跃居首位。天然气是最清洁与安全的能源之一，它将在工业和民用上起到举足轻重的作用。但是，近年来由于各种开发手段在国内油气田的使用，导致开采出天然气及伴生气的气质变差。这些携带液固杂质、酸气及重烃的天然气在储存运输及使用过程中都十分不便。

在集输过程中，机械杂质、油滴等管道腐蚀物会造成压缩机阀门和气缸积碳，不仅降低了压缩机运行效率，也给器械维修保养带来障碍；若这些粉尘颗粒、油水进入后续处理装置，比如膜分离器，会造成膜孔的堵塞及吸收液的变质。天然气中酸性组分硫化氢、二氧化碳溶于水后会腐蚀管道和分离设备，影响输气管线的平稳供气和生产装置的正常运行。重烃在低温条件下其容易冻结，聚集在低凹处，堵塞设备和管道，同时还给下游天然气用户造成安全隐患。因此，在天然气外输前必须脱除其中的颗粒杂质、油滴水分和酸性气体以及重烃。而轻油是优良的化工原料，其用途广泛，液态化的重烃是一种良好的点火介质，也是制备燃料和沥青的重要材料，所以在预处理过程中若将其回收再利用，必产生很好的经济效益。

目前，国内外已有的天然气净化工艺主要是以脱硫脱碳装置为主，设备一般由吸收塔、闪蒸罐、再生塔等组成，适合处理气量大、酸性成分高的天然气，该工艺往往建立在大型天然气田的天然气净化处理厂中，不适用于油田的井口伴生气处理。一些位置偏远，生产规模较小的油田，由于没有合理的净化装置，导致伴生气只能放空或就地燃烧，分散的小油田每年排空或烧掉的伴生气在十亿方以上，其等于百万吨石油的产量，既污染环境又浪费资源。有鉴于此，本发明采用撬装式天然气处理装置，既可用于大型气田的天然气净化，也可用于偏远地区油井伴生气的除尘回收，不受生产场地的限制，所涉及的工艺设备净化程度高、运移方便，能达到节能减排的目的，因此，具有较广泛的应用前景。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足之处，提供一种投资少、效率高且流程简单的气体净化预处理方法与装置，能够解决气田以及偏远油气井口伴生气的回收问题，既可脱除天然气中的酸性组份，也可用于油气井口伴生气的除杂净化，能够回收重烃、轻油等重要能源，并且操作方便、能耗较低、资源回收率高，克服了现有天然气净化装置适用范围小、投资高、净化成分不完全等不足。

本发明为达到上述目的，采用以下技术方案：一种气体净化预处理方法与装置包括一种气体净化预处理方法和一种气体净化预处理装置。

一种气体净化预处理方法，其步骤如下：

1）首先将含有杂质、油滴、重烃和酸性组份的原料气通入到重力沉降分离室，此时气体流速较低，其中大于200um颗粒杂质由于重力作用沉降到分离室底部，进入集尘斗收集处理；

2）然后经重力沉降处理后的气体输送到压缩机，使压力达到0.5～5MPa后，进入冷却器，冷却温度在-30～-60℃，气体遇冷后，其中含有的重烃组份因沸点高而成液体，与其他轻油组份从冷却器下部流入集油罐，对冷凝后的气体进行缓冲，为下步处理提供稳定的气源；

3）其次从集油罐下部流出的气体经预热器预热升温后，进入旋风分离器进一步分离，其中一些微小颗粒及大于30um杂质由于离心力作用从气体中分离出来，并沿器壁表面流至下方排污管线排出。

4）最后不含有粉尘等杂质的气体经温度计、控制阀、流量计计量后通入到中空纤维膜吸收器，同时吸收液由潜水泵经控制阀、流量计进入膜吸收器的另一侧，由于膜吸收器的疏水性，吸收液与原料气分别在膜孔两侧流动，其中酸性气体透过膜孔与吸收液发生化学反应，并被脱除，净化后的气体从膜吸收器的另一侧的排气口排出，而脱硫后的富液进入溶液罐可循环使用。

所述步骤1）中，原料气中的大分子固体颗粒的含量较低，一般为500g/10⁴m³以下，气体流速在0.8～1.5m/s之间。

所述步骤2）中，冷却器提供的冷却温度为-30℃～-60℃，对遇冷后的气体进行缓冲，气体温度有所上升。

所述步骤3）中，可根据气质情况选择是否使用旋风分离器，且旋风分离器的转速也可根据不同气体进行调节。