一种注气油藏低烃尾气全分离回收方法及系统

技术领域

本发明属于废气处理与温室气体控制利用领域，尤其涉及一种注气油藏低烃尾气全分离回收方法及系统。

背景技术

低烃类尾气主要产生于注气开发的油气田，如注空气、减氧空气、氮气、二氧化碳等等，最难处理的是注空气或减氧空气技术产生的尾气，气体在地下与原油发生低温、中温或者高温氧化反应，当空气中的O

现场安全方面，轻烃的爆炸下限较低，例如甲烷的爆炸下限为5％，乙烷为3％。所以，注空气尾气不能直接排入空气，排入空气前必须进行处理。回收利用方面，由于尾气中烃类含量较低，既含有轻烃也还有少部分重烃，且甲烷与氮气的分子粒径(甲烷

目前针对气体分离方法主要有以下几种：

1、溶液吸收法：通过溶液对原料气中某些组分的溶解或化学反应吸收达到气体分离的目的；广泛的成功用于酸性气体脱出，如合成气天然气脱出二氧化碳和硫化氢等。也有从甲烷水合物(可燃冰)原理研究瓦斯提纯甲烷方法，即瓦斯中甲烷和水反应生产可燃冰，从而分离瓦斯中的甲烷。但由于可燃冰合成需要甲烷分压较高和特定温度，合成速度极慢，目前还处于研究阶段，距离能工业化利用差距巨大，因此从瓦斯的分离效果和投资运行成本看都不太适用。

2、膜分离法：在一定压力下，利用原料气中不同组分的分子直径和极性强弱在高分子纤维膜的穿透性不同而进行分离，如在较高的压力下从混合气体中渗透分离提纯氢气(分子直径很小)，以及油气(无机和有机分子间分离，利用有机分子的溶解性能)获得成功，而甲烷、氮气，它们的分子直径(分别为

3、深冷分离法：针对原料气中不同组分的标准沸点不同，通过深度冷却的方式使混合气体中某些组分在低温下优先液化，再气液分离或者精馏达到分离的目的，深冷分离的投资和运行能耗与甲烷的分压及含量关系密切。但深冷技术缺点也十分明显，不但装置复杂、设备投资大、能耗高，而且煤层气、天然气、沼气及油田气中的CH

4、变压吸附法：该方法用于气体分离与净化由于投资较省、自动化程度高、运行成本低，是目前公认的气体分离的最好方法。该方法分离提纯的原理是：不同组分的气体分子的直径和极性差异较大，利用特殊的专用吸附材料对分子直径和极性不同的气体的吸附能力不同而进行气体分离的方法。该吸附材料在压力降低的情况下能顺利的解吸达到再生，从而可将专用吸附材料循环利用。变压吸附(PSA)的工艺技术很成熟，每年全球将新建近千套主要从混合气体中分离提纯氢气、氧气、氮气、二氧化碳、一氧化碳等常规气体的PSA装置，可适用于甲烷和氮气的分离。

由于目前油田对低烃尾气的回收技术尚未开展实际应用，尚未专门针对此类尾气的进行分离流程设计的研发，因此有必要提供一种注气油藏低烃尾气全分离回收方法。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种注气油藏低烃尾气全分离回收方法,通过“压缩、冷凝、脱碳、一级变压吸附、二级变压吸附、强化再生系统、带压尾气压能回收”气体综合利用回收工艺，确保原油伴生气完全再回收利用。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种注气油藏低烃尾气全分离回收方法，包括如下步骤：

对尾气进行压缩冷凝；

使用二氧化碳专用吸收剂对压缩冷凝后的尾气进行脱碳处理；

利用一级吸附剂对脱碳处理后的尾气进行一级变压吸附；

利用二级吸附剂对一级变压吸附后的尾气进行二级变压吸附，得到氮气。

进一步地，对尾气进行压缩冷凝，包括：

将常压的所述尾气压缩至0.8～1.2MPa；

将压缩尾气冷却至0℃，得到第一凝析液。

进一步地，在对尾气进行压缩冷凝之后，包括：

对第一凝析液进行油水分离，得到第一凝析油。

进一步地，在使用二氧化碳专用吸收剂对压缩冷凝后的尾气进行脱碳处理之后，包括：

脱出并回收饱和二氧化碳专用吸收剂中的二氧化碳。

进一步地，在利用一级吸附剂对脱碳处理后的尾气进行一级变压吸附之后，包括：

对饱和一级吸附剂进行冷凝再生，得到第二凝析液；

对第二凝析液进行油水分离得到第二凝析油。

进一步地，一级吸附剂为高沸点物质分离的组合式吸附填料。

进一步地，在利用二级吸附剂对一级变压吸附后的尾气进行二级变压吸附之后，包括：

对二级变压吸附后得到的氮气进行余压回用；

对饱和二级吸附剂进行再生，得到甲烷；

将甲烷加压提浓至90％。

进一步地，二级吸附剂为甲烷专用吸附剂。

另一方面，本发明公开了一种注气油藏低烃尾气全分离回收系统，包括压缩冷凝装置、脱碳处理装置、一级变压吸附装置和二级变压吸附装置；

压缩冷凝装置用于对尾气进行压缩冷凝，压缩冷凝装置的气体出口与所述脱碳处理装置的气体入口连接；

脱碳处理装置用于配合二氧化碳专用吸收剂对压缩冷凝后的尾气进行脱碳处理，脱碳处理装置的气体出口与一级变压吸附装置的气体入口连接；

一级变压吸附装置用于配合一级吸附剂对脱碳处理后的尾气进行一级变压吸附，一级变压吸附装置的气体出口与二级变压吸附装置的气体入口连接；

二级变压吸附装置用于配合二级吸附剂对一级变压吸附后的尾气进行二级变压吸附，得到氮气。

进一步地，压缩冷凝装置的液体出口与凝析液回收装置的入口连接，所述凝析液回收装置用于收集压缩冷凝尾气产生的第一凝析液；

凝析液回收装置的出口与油水分离装置的入口连接，油水分离装置用于分离凝析液中的凝析油和水；

油水分离装置的凝析油出口与凝析油储罐的入口连接，凝析油储罐用于存储凝析油。

进一步地，脱碳处理装置的吸收剂出口与吸收剂再生装置的入口连接，吸收剂再生装置用于再生饱和二氧化碳专用吸收剂，脱出饱和二氧化碳专用吸收剂中的二氧化碳；

吸收剂再生装置的气体出口与二氧化碳回收装置的入口连接，二氧化碳回收装置用于回收饱和二氧化碳专用吸收剂脱出的二氧化碳。

进一步地，一级变压吸附装置的吸附剂出口连接一级真空解析装置的入口，一级真空解析装置的液体出口连接油水分离装置的入口，一级真空解析装置用于解析再生饱和一级吸附剂得到第二凝析液；

二级变压吸附装置的吸附剂出口连接二级真空解析装置的入口，所述二级真空解析装置用于解析再生饱和二级吸附剂并脱出甲烷。

进一步地，二级变压吸附装置的气体出口与甲烷提浓装置的气体入口连接，所述甲烷提浓装置用于将甲烷加压提浓至90％浓度；

甲烷提浓装置的出口与甲烷回收装置的入口连接，所述甲烷回收装置用于回收存储加压提浓后的甲烷。

进一步地，一级真空解析装置和二级真空解析装置的吸附剂出口与强化再生装置的入口连接，强化再生装置用于配合惰性气体，采用多种再生方式相结合的形式对一级吸附剂和二级吸附剂进行进一步再生处理。

进一步地，强化再生装置的液体出口与油水分离装置的进口连接。

本发明的技术效果和优点：

本发明通过采用压缩冷凝、脱碳、一级变压吸附、二级变压吸附、强化再生、带压尾气压能回收的气体综合利用回收工艺，确保原油伴生气完全再回收利用，同时能耗较低，具有经济价值；通过优化尾气中各组分的回收流程，可以对尾气中低浓度的高价值轻烃和甲烷进行回收，同时可以分理出其他气体，如氮气和二氧化碳，且气体纯度较高，甲烷纯度>90％，氮气纯度>99％，二氧化碳纯度>99％；通过采用氮气保护作用下的高强度再生方式，保证吸附材料的再生效率和使用寿命，保证吸附设备再生时处于惰性气体保护状态，杜绝火灾隐患，同时保证再生后床层处于低温、干燥的有利环境。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。

附图说明

图1为本发明一种注气油藏低烃尾气全分离回收方法流程图；

图2为本发明一种注气油藏低烃尾气全分离回收系统的架构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1是本发明一种注气油藏低烃尾气全分离回收方法流程图，如图1所示，本发明提供了一种注气油藏低烃尾气全分离回收方法，包括：

对尾气进行压缩冷凝；

使用二氧化碳专用吸收剂对压缩冷凝后的尾气进行脱碳处理；

利用一级吸附剂对脱碳处理后的尾气进行一级变压吸附；

利用二级吸附剂对一级变压吸附后的尾气进行二级变压吸附。

具体步骤如下：

S1.对尾气进行压缩冷凝，将常压的所述尾气压缩至0.8～1.2MPa，将压缩尾气冷凝至0℃，析出第一凝析液，再对第一凝析液进行油水分离得到第一凝析油。

S2.对压缩冷凝后的尾气进行脱碳处理时，使用二氧化碳专用吸收剂吸附压缩冷凝后的尾气中的二氧化碳；脱出并回收饱和二氧化碳专用吸收剂中的二氧化碳，回收的二氧化碳纯度可达到99％。

S3.对脱碳处理后的尾气进行一级变压吸附，利用一级吸附剂进一步吸附脱碳处理后的尾气中的轻烃；对一级吸附剂进行冷凝再生，得到第二凝析液；对第二凝析液进行油水分离得到第二凝析油。其中，一级吸附剂为高效高沸点物质分离的组合式吸附填料。

S4.对一级变压吸附后的尾气进行二级变压吸附，利用二级吸附剂吸附分离一级变压吸附后的尾气中的甲烷和氮气，分离出的氮气浓度可达99％。其中，二级吸附剂为甲烷专用高效吸附剂。

S5.在对一级变压吸附后的尾气进行二级变压吸附之后，对二级变压吸附后得到氮气进行余压回用；对二级变压吸附后得到甲烷进一步加压提浓至90％。

另一方面，图2为本发明一种注气油藏低烃尾气全分离回收系统的架构图，如图2所示，本发明还公开了一种注气油藏低烃尾气全分离回收系统，，包括压缩冷凝装置、脱碳处理装置、一级变压吸附装置和二级变压吸附装置；

压缩冷凝装置用于对尾气进行压缩冷凝，压缩冷凝装置的气体出口与脱碳处理装置的气体入口连接；

脱碳处理装置用于配合二氧化碳专用吸收剂对压缩冷凝后的尾气进行脱碳处理，脱碳处理装置的气体出口与一级变压吸附装置的气体入口连接；

一级变压吸附装置用于配合一级吸附剂对脱碳处理后尾气的尾气进行一级变压吸附，一级变压吸附装置的气体出口与二级变压吸附装置的气体入口连接；

二级变压吸附装置用于配合二级吸附剂对一级变压吸附后的尾气进行二级变压吸附，分离一级变压吸附后的尾气中的甲烷和氮气，分离出的氮气浓度可达99％。

进一步地，压缩冷凝装置的液体出口与凝析液回收装置的入口连接，所述凝析液回收装置用于收集压缩冷凝尾气产生的第一凝析液；

凝析液回收装置的出口与油水分离装置的入口连接，油水分离装置用于分离凝析液中的凝析油和水；

油水分离装置的凝析油出口与凝析油储罐的入口连接，凝析油储罐用于存储凝析油。

进一步地，脱碳处理装置的吸收剂出口与吸收剂再生装置的入口连接，吸收剂再生装置用于再生饱和二氧化碳专用吸收剂，脱出饱和二氧化碳专用吸收剂中的二氧化碳；

吸收剂再生装置的气体出口与二氧化碳回收装置的入口连接，二氧化碳回收装置用于回收再生饱和二氧化碳专用吸收剂脱出的二氧化碳。

进一步地，一级变压吸附装置的吸附剂出口连接一级真空解析装置的入口，一级真空解析装置的液体出口连接油水分离装置的入口，一级真空解析装置用于解析再生饱和一级吸附剂得到第二凝析液；

二级变压吸附装置的吸附剂出口连接二级真空解析装置的入口，二级真空解析装置用于解析再生饱和二级吸附剂并脱出甲烷。

进一步地，二级变压吸附装置的气体出口与甲烷提浓装置的气体入口连接，甲烷提浓装置用于将甲烷加压提浓至90％浓度；

甲烷提浓装置的出口与甲烷回收装置的入口连接，甲烷回收装置用于回收存储加压提浓后的甲烷。

进一步地，一级真空解析装置和二级真空解析装置的固体出口与强化再生装置的入口连接，强化再生装置用于配合惰性气体，采用多种再生方式相结合的形式对一级吸附剂和二级吸附剂进行进一步再生处理，通过采用氮气保护作用下的高强度再生方式，保证吸附材料的再生效率和使用寿命，保证吸附设备再生时处于惰性气体保护状态，杜绝火灾隐患，同时保证再生后床层处于低温、干燥的有利环境。

进一步地，强化再生装置的液体出口与油水分离装置的进口连接。

通过该低烃尾气回收系统，可以对尾气中低浓度的高价值轻烃和甲烷进行回收，同时可以分理出其他气体，如氮气和二氧化碳，且气体纯度较高，甲烷纯度>90％，氮气纯度>99％，二氧化碳纯度>99％。这些回收气体一方面可以进行销售，如每天处理尾气量200000Nm

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。