阅读说明：本技术 车载移动式油田放空气回收系统中的液化单元及其液化方法 (Liquefaction unit in vehicle-mounted movable oilfield vent gas recovery system and liquefaction method thereof ) 是由 周燊 王萌 王庭宁 陈志伟 于 2020-06-05 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种车载移动式油田放空气回收系统中的液化单元及其液化方法,本液化单元包括预冷换热器、深冷换热器、液化换热器、一级分离器、二级分离器、三级分离器、常温分离器、混烃分离器和闭式混合冷剂三级节流制冷装置；混烃分离器的底部出液口连接有混烃产品输送管路；所述闭式混合冷剂三级节流制冷装置为预冷换热器、深冷换热器和液化换热器提供冷量。本液化单元采用一级分离器、二级分离器、三级分离器、常温分离器、混烃分离器分离出液态混烃产品和液态天然气产品,不仅提高了产品回收率、减少了油田放空气的排放,而且取消了传统的混烃回收精馏塔,降低了低温设备的高度,实现了车载移动式低温冷箱橇的设计、制造与应用。(The invention relates to a liquefaction unit in a vehicle-mounted movable oilfield vent gas recovery system and a liquefaction method thereof, wherein the liquefaction unit comprises a precooling heat exchanger, a cryogenic heat exchanger, a liquefaction heat exchanger, a primary separator, a secondary separator, a tertiary separator, a normal temperature separator, a mixed hydrocarbon separator and a closed mixed refrigerant tertiary throttling refrigeration device; a liquid outlet at the bottom of the hydrocarbon mixture separator is connected with a hydrocarbon mixture product conveying pipeline; the closed mixed refrigerant three-stage throttling refrigerating device provides cold for the precooling heat exchanger, the copious cooling heat exchanger and the liquefaction heat exchanger. The liquefaction unit adopts the primary separator, the secondary separator, the tertiary separator, the normal temperature separator and the hydrocarbon mixture separator to separate out the liquid hydrocarbon mixture product and the liquid natural gas product, thereby not only improving the product recovery rate and reducing the emission of the oil field vent gas, but also canceling the traditional hydrocarbon mixture recovery rectifying tower, reducing the height of low-temperature equipment and realizing the design, manufacture and application of the vehicle-mounted movable low-temperature cold box sledge.)

车载移动式油田放空气回收系统中的液化单元及其液化方法

技术领域

本发明涉及油田放空气的处理技术领域，具体地讲，涉及一种车载移动式油田放空气回收系统中的液化单元及其液化方法。

背景技术

油田放空气是指采油过程中产生的富含甲烷、乙烷、丙烷等碳氢化合物的放空气体，是一种可以回收利用的资源。由于油田放空气比较分散、气量少且不稳定，采用常规的管道输送，投资成本高、经济性差，因此大部分油田放空气直接放空烧掉，不仅浪费资源，而且造成环境的污染，不符合国家安全与环保的要求。

目前，国内外有设计相关回收系统对油田放空气进行回收利用，例如授权公告号为CN209872346U的专利：一种实现油田伴生气就地转化的分离合成装置，该装置用于对油田伴生气进行脱硫、转化和分离，得到CO、氢气以及合成气，但该装置并不适用进行回收油田放空气中的混烃和液化天然气，并且对油田放空气回收混烃和液化天然气的液化效果不好，从而影响液化产品的质量，因此，有必要设计一种液化效果好的车载移动式油田放空气回收系统中的液化单元与方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种功能完善、液化效果好的车载移动式油田放空气回收系统中的液化单元及其液化方法。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种车载移动式油田放空气回收系统中的液化单元，车载移动式油田放空气回收系统包括净化单元和液化单元，净化单元为液化单元提供净化后的油田放空气；液化单元用于对净化后的油田放空气回收混烃和液化天然气；其特征在于：本液化单元包括预冷换热器、深冷换热器、液化换热器、一级分离器、二级分离器、三级分离器、常温分离器、混烃分离器和闭式混合冷剂三级节流制冷装置；所述预冷换热器内设置有通道A1、通道A2、通道A3、通道A4、通道A5；所述深冷换热器内设置有通道B1、通道B2、通道B3；所述液化换热器内设置有通道C1；所述一级分离器、二级分离器、三级分离器、常温分离器和混烃分离器均具有进气口、顶部出气口和底部出液口；所述预冷换热器的通道A1的进口端通入净化后的油田放空气，通道A1的出口端与一级分离器的进气口接通；所述一级分离器的顶部出气口与深冷换热器的通道B1的进口端接通，通道B1的出口端与二级分离器的进气口接通，所述二级分离器的顶部出气口与液化换热器的通道C1的进口端接通，通道C1的出口端连接有液化天然气输送管路；所述一级分离器的底部出液口与预冷换热器的通道A2的进口端接通，通道A2的出口端与常温分离器的进气口接通，常温分离器的顶部出气口与预冷换热器的通道A3的进口端接通，通道A3的出口端与三级分离器的进气口接通，所述三级分离器的顶部出气口与深冷换热器的通道B3的进口端接通，通道B3的出口端与液化换热器的通道C1的进口端接通；所述二级分离器的底部出液口与深冷换热器的通道B2的进口端接通，通道B2的出口端与三级分离器的进气口接通；所述三级分离器的底部出液口与预冷换热器的通道A4的进口端接通，通道A4的出口端与混烃分离器的进气口接通；所述常温分离器的底部出液口与混烃产品输送管路接通；所述混烃分离器的顶部出气口与预冷换热器的通道A5的进口端接通，通道A5的出口端与深冷换热器的通道B3的进口端接通；所述混烃分离器的底部出液口连接有混烃产品输送管路；所述闭式混合冷剂三级节流制冷装置为预冷换热器、深冷换热器和液化换热器提供冷量。

优选的，所述预冷换热器内还设置有通道A6、通道A7、通道A8；所述深冷换热器内还设置有通道B4、通道B5、通道B6；所述液化换热器内还设置有通道C2和通道C3；所述闭式混合冷剂三级节流制冷装置包括冷剂压缩机、末级分离器和低温冷剂分离器；所述末级分离器和低温冷剂分离器均具有进口端、顶部出气口和底部出液口；所述冷剂压缩机的出口端与末级分离器的进口端接通，所述末级分离器的顶部出气口与预冷换热器的通道A6的进口端接通，通道A6的出口端与低温冷剂分离器的进口端接通，所述低温冷剂分离器的顶部出气口与深冷换热器的通道B4的进口端接通，通道B4的出口端与液化换热器的通道C2的进口端接通，通道C2的出口端与通道C3的进口端接通，通道C3的出口端与通道B5的进口端接通，通道B5的出口端与通道A7的进口端接通，通道A7的出口端与冷剂压缩机的进口端接通；所述末级分离器的底部出液口与预冷换热器的通道A8的进口端接通，通道A8的出口端与通道A7的进口端接通；所述低温冷剂分离器的底部出液口与深冷换热器的通道B6的进口端接通，通道B6的出口端与通道B5的进口端接通。

优选的，所述通道A8的出口端与通道A7的进口端之间的接通管路上安装有一级节流阀；通道B6的出口端与通道B5的进口端之间的接通管路上安装有二级节流阀；通道C2的出口端与通道C3的进口端之间的接通管路上安装有三级节流阀。

优选的，在混烃分离器的底部出液口处的连接管道上安装四号调节阀，在常温分离器的底部出液口处的连接管道上安装一号调节阀。

优选的，所述冷剂压缩机采用螺杆压缩机；预冷换热器、深冷换热器和液化换热器均采用铝制板翅式换热器。

本发明中，液化方法步骤为：

第一步：净化后的油田放空气进入预冷换热器的通道A1中，在预冷换热器内被降温冷却后进入一级分离器进行一级分离，分离出大量的丁烷、戊烷等重组分和少量的丙烷；从一级分离器顶部出来的气体进入深冷换热器的通道B1中，在深冷换热器内被降温冷却后进入二级分离器进行二级分离，分离出大量的丙烷和少量的乙烷；从二级分离器顶部出来的气体富含甲烷、乙烷等轻组分，该轻组分气体进入液化换热器的通道C1中降温变成液态天然气，经液化天然气输送管路输出；

第二步：从一级分离器底部出液口分离出的液体进入预冷换热器的通道A2中进行复温后进入到常温分离器中；常温分离器底部出液口分离出的液体经一号调节阀降压后进入混烃产品输送管路输出；混烃分离器底部出液口分离出的液体经四号调节阀降压后经混烃产品输送管路输出；

第三步：常温分离器顶部出气口分离出的气体进入预冷换热器的通道A3中被冷却后进入三级分离器；二级分离器底部出液口分离的液体进入深冷换热器的通道B2中复温后去三级分离器；从三级分离器顶部出气口分离的气体进入深冷换热器的通道B3中冷却后与二级分离器分离的气体混合后去液化换热器的通道C1中降温变成液态天然气，经液化天然气输送管路输出；

第四步：从三级分离器底部出液口分离出的液体进入预冷换热器的通道A4中复温后去混烃分离器，混烃分离器分离出的液体作为混烃产品经混烃产品输送管路输出；

第五步：从混烃分离器分离出的气体进入预冷换热器的通道A5中冷却降温后与三级分离器分离出的气体混合，然后混合后的气体依次经过深冷换热器的通道B3和液化换热器的通道C1降温液化成液化天然气，然后经液化天然气输送管路输出；

第六步：预冷换热器、深冷换热器、液化换热器的冷量均是由闭式混合冷剂三级节流制冷装置提供；混合冷剂经过冷剂压缩机增压冷却后进入末级分离器，末级分离器分离出的一部分液体进入预冷换热器的通道A8中，液体在通道A8中过冷后经过一级节流阀降压降温后进入预冷换热器的通道A7中，为预冷换热器提供冷量；末级分离器分离出的气体进入预冷换热器的通道A6中冷却后进入低温冷剂分离器；低温冷剂分离器分离出的液相冷剂进入深冷换热器的通道B6中进行过冷，然后经过二级节流阀节流降压降温后返回深冷换热器的通道B5中，为深冷换热器提供冷量；从低温冷剂分离器分离出的气体依次经过深冷换热器的通道B4和液化换热器的通道C2冷却变成液体，然后经过三级节流阀降压降温后返回液化换热器的通道C3中，为液化换热器提供冷量；低压的冷剂经过液化换热器、深冷换热器、预冷换热器复温后去冷剂压缩机增压冷却，实现循环制冷。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：

1、本液化单元能做成车载移动橇，可移动，搬迁灵活，装拆方便；

2、本液化单元采用一级分离器、二级分离器、三级分离器、常温分离器、混烃分离器分离出液态混烃产品和液态天然气产品，不仅提高了产品回收率、减少了油田放空气的排放，而且取消了传统的混烃回收精馏塔，降低了低温设备的高度，实现了车载移动式低温冷箱橇的设计、制造与应用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明

具体实施方式

或现有技术中的方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实施例车载移动式油田放空气回收系统中液化单元的结构示意图。

附图标记说明：

净化后的油田放空气气源1、预冷换热器59、深冷换热器60、液化换热器61、一级分离器62、二级分离器63、三级分离器64、常温分离器65、混烃分离器66、冷剂压缩机67、末级分离器68、低温冷剂分离器69、液化天然气输送管路8、混烃产品输送管路13、一号调节阀84、三号调节阀85、四号调节阀86、一级节流阀87、二级节流阀88、三级节流阀89。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

实施例。

参见图1，图1所示的为车载移动式油田放空气回收系统中液化单元。车载移动式油田放空气回收系统用于回收混烃和液化天然气产品，包括两个单元：净化单元和液化单元。

本实施例液化单元包括预冷换热器59、深冷换热器60、液化换热器61、一级分离器62、二级分离器63、三级分离器64、常温分离器65、混烃分离器66和闭式混合冷剂三级节流制冷装置。预冷换热器59内设置有通道A1、通道A2、通道A3、通道A4、通道A5、通道A6、通道A7、通道A8。深冷换热器60内设置有通道B1、通道B2、通道B3、通道B4、通道B5、通道B6。液化换热器61内设置有通道C1、通道C2和通道C3。一级分离器62、二级分离器63、三级分离器64、常温分离器65和混烃分离器66均具有进气口、顶部出气口和底部出液口。

本实施例中，通道A1的进口端通入净化后的油田放空气，通道A1的出口端与一级分离器62的进气口接通；一级分离器62的顶部出气口与深冷换热器60的通道B1的进口端接通，通道B1的出口端与二级分离器63的进气口接通，二级分离器63的顶部出气口与液化换热器61的通道C1的进口端接通，通道C1的出口端连接有液化天然气输送管路8，并在液化天然气输送管路8上安装三号调节阀85。

本实施例中，一级分离器62的底部出液口与预冷换热器59的通道A2的进口端接通，通道A2的出口端与常温分离器65的进气口接通，常温分离器65的顶部出气口与预冷换热器59的通道A3的进口端接通，通道A3的出口端与三级分离器64的进气口接通，三级分离器64的顶部出气口与深冷换热器60的通道B3的进口端接通，通道B3的出口端与液化换热器61的通道C1的进口端接通。

本实施例中，二级分离器63的底部出液口与深冷换热器60的通道B2的进口端接通，通道B2的出口端与三级分离器64的进气口接通；三级分离器64的底部出液口与预冷换热器59的通道A4的进口端接通，通道A4的出口端与混烃分离器66的进气口接通；常温分离器65的底部出液口与混烃产品输送管路13接通，并在常温分离器65的底部出液口与混烃产品输送管路13之间安装有一号调节阀84。

本实施例中，混烃分离器66的顶部出气口与预冷换热器59的通道A5的进口端接通，通道A5的出口端与深冷换热器60的通道B3的进口端接通；混烃分离器66的底部出液口连接有混烃产品输送管路13，并在混烃分离器66的底部出液口处的连接管路上安装四号调节阀86。

本实施例中，闭式混合冷剂三级节流制冷装置为预冷换热器59、深冷换热器60和液化换热器61提供冷量。闭式混合冷剂三级节流制冷装置包括冷剂压缩机67、末级分离器68和低温冷剂分离器69；末级分离器68和低温冷剂分离器69均具有进口端、顶部出气口和底部出液口；冷剂压缩机67的出口端与末级分离器68的进口端接通，末级分离器68的顶部出气口与预冷换热器59的通道A6的进口端接通，通道A6的出口端与低温冷剂分离器69的进口端接通，低温冷剂分离器69的顶部出气口与深冷换热器60的通道B4的进口端接通，通道B4的出口端与液化换热器61的通道C2的进口端接通，通道C2的出口端与通道C3的进口端接通，通道C3的出口端与通道B5的进口端接通，通道B5的出口端与通道A7的进口端接通，通道A7的出口端与冷剂压缩机67的进口端接通。

本实施例中，末级分离器68的底部出液口与预冷换热器59的通道A8的进口端接通，通道A8的出口端与通道A7的进口端接通；低温冷剂分离器69的底部出液口与深冷换热器60的通道B6的进口端接通，通道B6的出口端与通道B5的进口端接通。末级分离器68的底部出液口还与再生气冷凝器56的通道E2的进口端接通，通道E2的出口端与冷剂压缩机67的进口端接通。

本实施例中，通道A8的出口端与通道A7的进口端之间的接通管路上安装有一级节流阀87；通道B6的出口端与通道B5的进口端之间的接通管路上安装有二级节流阀88；通道C2的出口端与通道C3的进口端之间的接通管路上安装有三级节流阀89。

本回收系统中，液化单元的液化方法为：

第一步：净化后的油田放空气1进入预冷换热器59的通道A1中，在预冷换热器59内被降温冷却后进入一级分离器62进行一级分离，分离出大量的丁烷、戊烷等重组分和少量的丙烷；从一级分离器62顶部出来的气体进入深冷换热器60的通道B1中，在深冷换热器60内被降温冷却后进入二级分离器63进行二级分离，分离出大量的丙烷和少量的乙烷；从二级分离器63顶部出来的气体富含甲烷、乙烷等轻组分，该轻组分气体进入液化换热器61的通道C1中降温变成液态天然气，经液化天然气输送管路8输出；

第二步：从一级分离器62底部出液口分离出的液体进入预冷换热器59的通道A2中进行复温后进入到常温分离器65中；常温分离器65底部出液口分离出的液体经一号调节阀84降压后进入混烃产品输送管路13输出；混烃分离器66底部出液口分离出的液体经四号调节阀86调压后进入混烃产品输送管路13输出；

第三步：常温分离器65顶部出气口分离出的气体进入预冷换热器59的通道A3中被冷却后进入三级分离器64；二级分离器63底部出液口分离的液体进入深冷换热器60的通道B2中复温后去三级分离器64；从三级分离器64顶部出气口分离的气体进入深冷换热器60的通道B3中冷却后与二级分离器63分离的气体混合后去液化换热器61的通道C1中降温变成液态天然气，经液化天然气输送管路8输出；

第四步：从三级分离器64底部出液口分离出的液体进入预冷换热器59的通道A4中复温后去混烃分离器66，混烃分离器66分离出的液体作为混烃产品经混烃产品输送管路13输出；

第五步：从混烃分离器66分离出的气体进入预冷换热器59的通道A5中冷却降温后与三级分离器64分离出的气体混合，然后混合后的气体依次经过深冷换热器60的通道B3和液化换热器61的通道C1降温液化成液化天然气，然后经液化天然气输送管路8输出；

第六步：预冷换热器59、深冷换热器60、液化换热器61的冷量均是由闭式混合冷剂三级节流制冷装置提供；混合冷剂经过冷剂压缩机67增压冷却后进入末级分离器68，末级分离器68分离出的液体进入预冷换热器59的通道A8中；液体在通道A8中过冷后经过一级节流阀87降压降温后进入预冷换热器59的通道A7中，为预冷换热器59提供冷量；末级分离器68分离出的气体37进入预冷换热器59的通道A6中冷却后进入低温冷剂分离器69；低温冷剂分离器69分离出的液相冷剂进入深冷换热器60的通道B6中进行过冷，然后经过二级节流阀88节流降压降温后返回深冷换热器60的通道B5中，为深冷换热器60提供冷量；从低温冷剂分离器69分离出的气体依次经过深冷换热器60的通道B4和液化换热器61的通道C2冷却变成液体，然后经过三级节流阀89降压降温后返回液化换热器61的通道C3中，为液化换热器61提供冷量；低压的冷剂经过液化换热器61、深冷换热器60、预冷换热器59复温后去冷剂压缩机67增压冷却，实现循环制冷；再生气冷凝器56的通道E2中的液体为再生气冷凝提供冷源，复温后的低压冷剂去冷剂压缩机67入口，实现循环回收利用。

虽然本发明已以实施例公开如上，但其并非用以限定本发明的保护范围，任何熟悉该项技术的技术人员，在不脱离本发明的构思和范围内所作的更动与润饰，均应属于本发明的保护范围。