[发明专利]一种石油伴生气回收LNG/LPG/NGL产品的超低温中低压脱氮方法

说明书

技术领域

本发明具体涉及一种石油伴生气回收LNG/LPG/NGL产品的超低温中低压脱氮方法。

背景技术

伴生气是油田石油伴生气，是原油的挥发性部分，属石油质可燃性气体，为优质燃料和化工原料，主要来源于油井套管、站点气液分离、油罐挥发及原油稳定等等。

以往，由于伴生气分散且量不大，处理工艺复杂，投资较高，大多采取直接或燃烧排放等方式处理，这既污染了环境，也资源了浪费，同时存在安全隐患，与全球节能、减排、低碳经济和绿色发展的理念不相符。

伴生气具有很高的经济价值。伴生气经处理后，可回收的经济产品有：LPG（液化石油气）、NGL（稳定轻烃）和干气（脱轻烃的天然气），干气除作为值班点、加热炉、导热油和发电机的燃料气外，剩余的干气可生产CNG（压缩天然气）和LNG（液化天然气），当气量较大时，也可建设输气管线外销。

在伴生气回收技术方面，国内目前形成了以冷凝分馏、冷油吸收、自产凝液制冷和超音速分离为代表的常规典型工艺，但这些工艺都只生产LPG、NGL和干气，运行温度相对较高，当热值满足要求时对干气中的N₂含量没有规定，因此采用常规的伴生气回收技术即可以满足要求。

对于油田伴生气产量较高，地处偏远地区，干气无法自耗且无外输管道，且回收生产LNG产品有较高的经济价值和环保效益，把常规的伴生气回收技术进行深化和拓展，把干气转化生产经济价值较高且便于运输的LNG产品就显得非常必要。

而该工艺技术目前在世界范围内应用业绩和经验都相对缺乏，由于N₂的液化温度常压下低至-192℃，比常规天然气的液化温度低约30℃，更难液化，因此生产LNG产品对N₂含量的要求较为严格，当N₂含量超过一定限值时，LNG产品储存过程中在储罐内易出现“翻滚”现象而影响其的储存安全，同时LNG的蒸发将显著，BOG气体量较大，回收BOG气体的投资和能耗都将上升。

干气脱N₂存在的问题主要体现在下述三个方面：①采用常规的变压吸附脱N₂工艺，存在二次增压的问题，设备较多、流程复杂、操作不便、运行稳定性较差、投资高等缺点；②采用常规的低温溶剂吸收脱N₂工艺，存在二次脱重烃、二次增压的问题，设备较多、流程复杂、操作不便、运行稳定性较差、投资高等缺点；③采用常规的超低温精馏脱氮工艺，需要采用高压、低压两个塔进行变压操作，且最低温度达到-187℃，冷位温度对制冷剂要求较高，冷量消耗较大。

发明内容

本发明的目的是避免LNG产品在储罐中出现“翻滚”现象而影响安全储存，降低LNG的蒸发损耗，减少BOG气体，降低工程投资和运行费用。

为此，本发明提供了一种石油伴生气回收LNG/LPG/NGL产品的超低温中低压脱氮方法，包括以下步骤：

步骤1）原料伴生气增压及净化：原料伴生气从管路依次进入一级分离器、一级压缩机、二级分离器、脱硫脱碳塔、一级分子筛脱水装置、精脱硫吸附塔、二级压缩机、三级分离器进行气液分离、一级增压、脱硫脱碳、脱水、精脱硫、二级增压后形成高压净化伴生气；

步骤2）LPG冷箱流程：高压净化伴生气从三级分离器顶部进入LPG冷箱下部进行初步冷却，冷却后进入重烃洗涤塔，从重烃洗涤塔的上部产生低温伴生气，下部产生低温凝液，低温凝液进入重烃分馏流程；

步骤3）LNG冷箱流程：低温伴生气经重烃洗涤塔的上部进入二级分子筛脱水装置后进入LNG冷箱，在超低温 -150℃～-160℃、压力1.0～3.0MPa下液化形成液态富氮LNG，液态富氮LNG进入脱氮提馏塔上段，脱氮提馏塔下部的富氮LNG作为重沸物流通过管路再经过LNG冷箱升温至-105℃，重沸物流加热后部分汽化成气态富氮LNG再进入脱氮提馏塔下段，通过气态富氮LNG上升与下降的液态富氮LNG逆向接触，气提出富氮LNG中的N₂，产生的低温富氮尾气经脱氮提馏塔顶部排出，产生的贫氮LNG经脱氮提馏塔底部排出后再经过LNG冷箱后得到LNG产品，最后进入LNG储罐储存；

步骤4）重烃分馏流程：步骤2）中的低温凝液进入脱乙烷塔，脱乙烷塔的顶部产生冷富甲烷气，底部产生混烃，混烃进入脱丁烷塔上段后，在脱丁烷塔底部产生NGL产品，顶部排出LPG产品。