高能橇装分子筛脱水装置

287 编辑：中冶有色技术网来源：克拉玛依市富城天然气有限责任公司

2023-11-27 13:43:14

权利要求书： 1.一种高能橇装分子筛脱水装置，其特征在于包括水冷换热器、预分离器、脱汞塔、空冷器、第一脱水塔、第二脱水塔、循环压缩机和导热油换热器，水冷换热器管程进口固定连通有水冷机组来水管线，水冷换热器管程出口固定连通有水冷机组去水管线，水冷换热器壳程进口固定连通有原料气来气管线，水冷换热器壳程出口与预分离器顶部进口之间固定连通有第一液体管线，预分离器顶部出口与脱汞塔顶部进口之间固定连通有第二液体管线，预分离器底部出口固定连通有排污管线，脱汞塔底部出口与第一脱水塔顶部进口之间固定连通有第三液体管线，第三液体管线与第二脱水塔顶部进口之间固定连通有第四液体管线，第一脱水塔与第四液体管线之间的第三液体管线与空冷器进口之间固定连通有第一冷却管线，空冷器出口与原料气来气管线之间固定连通有第二冷却管线，第一冷却管线与第四液体管线之间连通有第三冷却管线，第一脱水塔底部出口固定连通有第一去下游管线，第二脱水塔底部出口与第一去下游管线之间连通有第二去下游管线，第一脱水塔与第二去下游管线之间的第一去下游管线与导热油换热器顶部壳程出口之间固定连通有第一升温再生气管线，第一升温再生气管线与第二去下游管线之间连通有第二升温再生气管线，第二去下游管线与第一去下游管线出口之间的第一去下游管线与导热油换热器底部壳程进口之间固定连通有再生气增压管线，再生气增压管线上固定安装有循环压缩机，导热油换热器管程进口固定连通有导热油来油管线，导热油换热器管程出口固定连通有导热油出油管线,水冷换热器、预分离器、脱汞塔、空冷器、第一脱水塔、第二脱水塔、循环压缩机和导热油换热器均固定安装在撬座上。

2.根据权利要求1所述的高能橇装分子筛脱水装置，其特征在于预分离器上设置有液位计。

3.根据权利要求1或2所述的高能橇装分子筛脱水装置，其特征在于排污管线上固定安装有自动调节阀。

4.根据权利要求3所述的高能橇装分子筛脱水装置，其特征在于液位计与自动调节阀之间设置有联锁。

5.根据权利要求1或2或4所述的高能橇装分子筛脱水装置，其特征在于脱汞塔与第四液体管线之间的第三液体管线上固定安装有前置过滤分离器。

6.根据权利要求3所述的高能橇装分子筛脱水装置，其特征在于脱汞塔与第四液体管线之间的第三液体管线上固定安装有前置过滤分离器。

7.根据权利要求1或2或4或6所述的高能橇装分子筛脱水装置，其特征在于第二去下游管线与再生气增压管线之间的第一去下游管线上固定安装有后置过滤分离器。

8.根据权利要求3所述的高能橇装分子筛脱水装置，其特征在于第二去下游管线与再生气增压管线之间的第一去下游管线上固定安装有后置过滤分离器。

9.根据权利要求5所述的高能橇装分子筛脱水装置，其特征在于第二去下游管线与再生气增压管线之间的第一去下游管线上固定安装有后置过滤分离器。

10.根据权利要求1或2或4或6或8或9所述的高能橇装分子筛脱水装置，其特征在于第一脱水塔与第四液体管线之间的第三液体管线、第四液体管线、第三液体管线与第二冷却管线之间的第一冷却管线、第二冷却管线、第一脱水塔与第二去下游管线之间的第一去下游管线、第二去下游管线、第一去下游管线与第二升温再生气管线之间的第一升温再生气管线、第二升温再生气管线上均串接与阀门。

说明书：高能橇装分子筛脱水装置技术领域[0001] 本实用新型涉及分子筛脱水技术领域，是一种高能橇装分子筛脱水装置。背景技术[0002] 目前国内油田的边远井、零散井、试采井及含有伴生气的转油站，由于分布极为零散，产量不稳定，建设油田管网不经济，只能就地放空燃烧，既浪费了大量的资源，又造成了

严重的环境污染。

[0003] 中国早已有了“消灭油田火炬”的构想。多年来，中国一直在研究伴生气的回收装置与工艺。但由于油田地理位置的差异，油气田伴生气的情况也不同，具体分为以下两种:

一种是伴生气产量比较大，分布比较集中，可以直接进入管网的伴生气;另一种是分布比

较零散、边远的井区的伴生气，这部分伴生气比较分散并且量少，远离天然气管网，由于经

济效益原因不宜铺设管道。因此，针对不同来源的伴生气所采取的回收利用方式有所不同。

[0004] 大庆油田在伴生气净化处理方法方面取得很大的进步。其工艺是，首先对伴生气进行重力沉降预处理，将污油、游离水和粒径大的砂分离出去，再通过旋风分离器分离出气

体中20μm以上的粉尘和液滴，最后进行中空纤维的精密过滤，过滤气体中5μm以上的杂质，

得到纯度较高的伴生气。目前，大庆油田已有1套比较完善的油气田伴生气集气、加工、储

藏、输送系统。同时，大庆油田还建成14套油气田伴生气初加工装置和配套的天然气和轻烃

销售管网，使得伴生气成为干性天然气的一部分，可用于油田集输油系统和气加工装置的

自耗，剩余部分可作为商品气外销。

[0005] 长庆油田分公司对靖安油气田伴生气回收利用进行了深入研究。该油田采用油气混输泵和天然气压缩机将站内溶解气从接转站密闭输送到联合站，在联合站将油气水经过

三相分离或沉降罐脱出伴生气，再将脱出的伴生气通过轻烃厂原料气压缩机组抽气，最后

进入到轻烃回收系统进一步加工，形成合格轻油、液化气等产品。该项目通过对上游气源到

下游轻烃回收过程实现密闭集输，降低了各站点油气的浓度，并对混输泵和变频调速装置

进行优化，实现了伴生气的连续、平稳回收。这是一套成熟的工艺技术，为同类油田提供了

经验，具有较好的发展前景。

[0006] 华北油田采用浅冷分离工艺回收伴生气。首先将原油通过三相分离器(油气水混合物高速进入预脱气室，靠旋流分离及重力作用脱出大量的原油伴生气)分离出低压伴生

气，再经压缩、冷冻(冷剂为氨)以回收凝析油，再将凝析油进行枯馏得到产品。回收的气

体用于发电或加热炉燃烧。一些边远零散井产生的伴生气，由于这部分气体很难进入大型

输气系统，则用这部分气体作为井上瓦斯发动机的燃料，为抽油机提供动力。华北油气田伴

生气已经实现全部回收利用。

[0007] 南海某海上油田根据油气田伴生气的气源组分和特点，设计了无预冷的混合制冷剂液化和氮膨胀液化两种流程。混合制冷剂液化流程首先将高压伴生气由膨胀机膨胀到较

低压力，然后被换热器冷却，最后经过节流阀节流降温到储存压力，得到的液态伴生气被输

送到相应储存容器储存。氮膨胀液化流程以单一气体的氮气为制冷剂，在液化过程中制冷

剂始终保持气相。

[0008] 经过多年的努力，中国各大型油田大都实现了伴生气的回收利用，但仍有很大的发展空间。另外，由于地理位置和经济效益的缘故，对于零散、边远的井区还不能完全回收

利用伴生气。因此，研发便于移动的，体积小、功率小、适合回收零散及边远井区的伴生气回

收装置和工艺技术将成为今后的研究热点。

发明内容[0009] 本实用新型提供了一种高能橇装分子筛脱水装置，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有分子筛脱水装置存在的处理能力受制于运输尺寸以及夏季工况下再生

气中的含水超标的问题。

[0010] 本实用新型的技术方案是通过以下措施来实现的：一种高能橇装分子筛脱水装置，包括水冷换热器、预分离器、脱汞塔、空冷器、第一脱水塔、第二脱水塔、循环压缩机和导

热油换热器，水冷换热器管程进口固定连通有水冷机组来水管线，水冷换热器管程出口固

定连通有水冷机组去水管线，水冷换热器壳程进口固定连通有原料气来气管线，水冷换热

器壳程出口与预分离器顶部进口之间固定连通有第一液体管线，预分离器顶部出口与脱汞

塔顶部进口之间固定连通有第二液体管线，预分离器底部出口固定连通有排污管线，脱汞

塔底部出口与第一脱水塔顶部进口之间固定连通有第三液体管线，第三液体管线与第二脱

水塔顶部进口之间固定连通有第四液体管线，第一脱水塔与第四液体管线之间的第三液体

管线与空冷器进口之间固定连通有第一冷却管线，空冷器出口与原料气来气管线之间固定

连通有第二冷却管线，第一冷却管线与第四液体管线之间连通有第三冷却管线，第一脱水

塔底部出口固定连通有第一去下游管线，第二脱水塔底部出口与第一去下游管线之间连通

有第二去下游管线，第一脱水塔与第二去下游管线之间的第一去下游管线与导热油换热器

顶部壳程出口之间固定连通有第一升温再生气管线，第一升温再生气管线与第二去下游管

线之间连通有第二升温再生气管线，第二去下游管线与第一去下游管线出口之间的第一去

下游管线与导热油换热器底部壳程进口之间固定连通有再生气增压管线，再生气增压管线

上固定安装有循环压缩机，导热油换热器管程进口固定连通有导热油来油管线，导热油换

热器管程出口固定连通有导热油出油管线，水冷换热器、预分离器、脱汞塔、空冷器、第一脱

水塔、第二脱水塔、循环压缩机和导热油换热器均固定安装在撬座上。

[0011] 下面是对上述实用新型技术方案的进一步优化或/和改进：[0012] 上述预分离器上设置有液位计。[0013] 上述液位计与自动调节阀之间设置有联锁。[0014] 上述脱汞塔与第四液体管线之间的第三液体管线上固定安装有前置过滤分离器。[0015] 上述第二去下游管线与再生气增压管线之间的第一去下游管线上固定安装有后置过滤分离器。

[0016] 上述第一脱水塔与第四液体管线之间的第三液体管线、第四液体管线、第三液体管线与第二冷却管线之间的第一冷却管线、第二冷却管线、第一脱水塔与第二去下游管线

之间的第一去下游管线、第二去下游管线、第一去下游管线与第二升温再生气管线之间的

第一升温再生气管线、第二升温再生气管线上均串接与阀门。

[0017] 本实用新型结构合理而紧凑，使用方便，其采用闭式循环等压再生,分离器与再生分离器合并，并利用水冷换热器对再生气进行冷却，以及装置撬装化，便于配管的同时可实

现快速搬迁与安装，节省能耗，不会造成资源浪费，具有安全、省力、简便、高效的特点。

附图说明[0018] 附图1为本实用新型的工艺流程示意图。[0019] 附图中的编码分别为：1为水冷换热器，2为预分离器，3为脱汞塔，4为空冷器，5为第一脱水塔，6为第二脱水塔，7为循环压缩机，8为导热油换热器，9为液位计，10为自动调节

阀，11为前置过滤分离器，12为水冷机组来水管线，13为水冷机组去水管线，14为原料气来

气管线，15为第一液体管线，16为第二液体管线，17为排污管线，18为第三液体管线，19为第

四液体管线，20为第一冷却管线，21为第二冷却管线，22为第三冷却管线，23为第一去下游

管线，24为第二去下游管线，25为第一升温再生气管线，26为第二升温再生气管线，27为再

生气增压管线，28为导热油来油管线，29为导热油出油管线，30为后置过滤分离器。

具体实施方式[0020] 本实用新型不受下述实施例的限制，可根据本实用新型的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。

[0021] 在本实用新型中，为了便于描述，各部件的相对位置关系的描述均是根据说明书附图1的布图方式来进行描述的，如：前、后、上、下、左、右等的位置关系是依据说明书附图1

的布图方向来确定的。

[0022] 下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步描述：[0023] 如附图1所示，该高能橇装分子筛脱水装置，包括水冷换热器1、预分离器2、脱汞塔3、空冷器4、第一脱水塔5、第二脱水塔6、循环压缩机7和导热油换热器8，水冷换热器1管程

进口固定连通有水冷机组来水管线12，水冷换热器1管程出口固定连通有水冷机组去水管

线13，水冷换热器1壳程进口固定连通有原料气来气管线14，水冷换热器1壳程出口与预分

离器2顶部进口之间固定连通有第一液体管线15，预分离器2顶部出口与脱汞塔3顶部进口

之间固定连通有第二液体管线16，预分离器2底部出口固定连通有排污管线17，脱汞塔3底

部出口与第一脱水塔5顶部进口之间固定连通有第三液体管线18，第三液体管线18与第二

脱水塔6顶部进口之间固定连通有第四液体管线19，第一脱水塔5与第四液体管线19之间的

第三液体管线18与空冷器4进口之间固定连通有第一冷却管线20，空冷器4出口与原料气来

气管线14之间固定连通有第二冷却管线21，第一冷却管线20与第四液体管线19之间连通有

第三冷却管线22，第一脱水塔5底部出口固定连通有第一去下游管线23，第二脱水塔6底部

出口与第一去下游管线23之间连通有第二去下游管线24，第一脱水塔5与第二去下游管线

24之间的第一去下游管线23与导热油换热器8顶部壳程出口之间固定连通有第一升温再生

气管线25，第一升温再生气管线25与第二去下游管线24之间连通有第二升温再生气管线

26，第二去下游管线24与第一去下游管线23出口之间的第一去下游管线23与导热油换热器

8底部壳程进口之间固定连通有再生气增压管线27，再生气增压管线27上固定安装有循环

压缩机7，导热油换热器8管程进口固定连通有导热油来油管线28，导热油换热器8管程出口

固定连通有导热油出油管线29，水冷换热器1、预分离器2、脱汞塔3、空冷器4、第一脱水塔5、

第二脱水塔6、循环压缩机7和导热油换热器8均固定安装在撬座上。

[0024] 本实用新型采用闭式循环等压再生,再生气全部回到系统中，不会造成资源浪费；同时预冷技术将天然气冷却至水合物形成温度以上5℃进行预脱水，将预分离器2与原有再

生分离器合并，更加便于配管的同时节约了成本，目前在2.0MPa工作压力下，橇装分子筛脱

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水装置的天然气处理量能够达到15×10Nm/d；且利用水冷换热器1对再生气进行冷却，环

境温度较高时，空冷器4高转速运行，环境温度较低时，空冷器4可以低转速运行，节省能耗。

[0025] 本实用新型的橇装化安装，可实现快速搬迁与安装。通过管线及电缆的快速接头进行快速安装，同时采用线槽板地面敷设电缆，大大降低了工作量，节约了搬迁成本。

[0026] 本实用新型工艺流程为：原料气进入水冷换热器1预冷后分离出部分液体，随后进入预分离器2进行脱水，脱水后气体进入脱汞塔3脱汞，脱汞后气体进入前置过滤分离器11

进行过滤后，再进入脱水塔经分子筛进行脱水，经脱水后的天然气可得到水露点≤?60℃的

天然气，出脱水塔的气体进入后置过滤分离器30，经过滤分离器除去杂质和粉尘后的天然

气进入下游系统。

[0027] 加热再生（分子筛再生为干气再生工艺）过程为：再生干气由后置过滤分离器30的出口引出，再生气体经循环压缩机7增压后，经过导热油加热器加热，升温至分子筛再生温

度（230℃），从脱水塔的底部进入，对脱水塔床层中饱和分子筛进行加热再生，再进入空冷

器4进行初步冷却后再进入预分离器2进行气、液分离，分离后的气体回到前置过滤分离器

11的入口处。

[0028] 冷吹过程为：再生结束后，由于分子筛温度高，对水吸附能力下降，需要对脱水塔床层进行冷吹降温。冷吹气体依旧由后置过滤分离器30的出口引出，经循环压缩机7增压

后，直接通过导热油换热器8，此时导热油在外部打循环，不进入换热器内，脱完水的原料气

进入分子筛脱水塔，对床层中高温分子筛进行降温冷吹，直至脱水塔床层分子筛达到正常

工作温度，出脱水塔的冷吹气经空冷器4冷却至来气温度后再进入预分离器2进行气液分

离，分离后的气体回到前置过滤分离器11的入口处。

[0029] 可根据实际需要，对上述高能橇装分子筛脱水装置作进一步优化或/和改进：[0030] 如附图1所示，预分离器2上设置有液位计9。[0031] 如附图1所示，排污管线17上固定安装有自动调节阀10。[0032] 如附图1所示，液位计9与自动调节阀10之间设置有联锁。[0033] 液位计9与自动调节阀10之间通过设置联锁，保证预分离器2内及时自动排污。[0034] 如附图1所示，脱汞塔3与第四液体管线19之间的第三液体管线18上固定安装有前置过滤分离器11。

[0035] 如附图1所示，第二去下游管线24与再生气增压管线27之间的第一去下游管线23上固定安装有后置过滤分离器30。

[0036] 前置过滤分离器11和后置过滤分离器30可为现有公知公用的管道过滤器，便于及时除去天然气中携带的杂质和粉尘，拆装也便利。

[0037] 如附图1所示，第一脱水塔5与第四液体管线19之间的第三液体管线18、第四液体管线19、第三液体管线18与第二冷却管线21之间的第一冷却管线20、第二冷却管线21、第一

脱水塔5与第二去下游管线24之间的第一去下游管线23、第二去下游管线24、第一去下游管

线23与第二升温再生气管线26之间的第一升温再生气管线25、第二升温再生气管线26上均

串接与阀门。

[0038] 以上技术特征构成了本实用新型的最佳实施例，其具有较强的适应性和最佳实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。