天然气冷冻脱水脱烃系统及天然气冷冻脱水脱烃的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及天然气冷冻脱水脱烃的技术领域，特别涉及一种天然气冷冻脱水脱烃系统及天然气冷冻脱水脱烃的方法。
【背景技术】
[0002]刚开采出来的天然气和油田伴生气，一般含有大量水气，对它们进行输送时，输送到环境温度相对较低的位置，水会直接结冻或与天然气形成水合物，一方面降低了集输气管道的流通能力，严重时会造成管线、阀门、仪表等的堵塞，从而影响集输气管道的安全经济运行；同时还会加速集输气管道的腐蚀。为了防止水合物生成，减小设备及管道等的腐蚀，通常在进行输送前对天然气和油田伴生气进行脱水脱烃处理。
[0003]为了满足输气要求的脱水脱烃，其露点要求较低，如GB17820-2012《天然气》就规定了“在交接点压力下，水露点应比输送条件下最低环境温度低5°C”，由此可见，对输送天然气的露点要求其实并不高，只是“浅脱”。
[0004]常用的天然气脱水脱烃方法包括分子筛吸附法、三甘醇脱水法或添加抑制剂的冷冻脱水法。这三种方法各有优缺点，如分子筛吸附法一般适用于需要低露点的场合，其可以达到的露点一般为-40°C~_80°C，分子筛的再生能耗较大，再生气的再循环利用较为困难；三甘醇脱水法适用于大气量的场合，建设成本和运行成本都较大，对于气量较小的天然气孤井不太适合;添加抑制剂的冷冻脱水法比较适合天然气输送时“浅脱”的要求，但是抑制剂的再生或者消耗会增加运行成本，抑制剂的再生系统使装置较为庞大，且由于制冷剂与气体(天然气)换热时换热系数较小，换热器需设计较大，故换热器的制冷剂侧需填充较多的制冷剂，容易造成回油不畅，损坏制冷机。
【发明内容】
[0005]本发明的第一目的在于提供一种天然气冷冻脱水脱烃系统，以解决现有技术中采用添加抑制剂的冷冻脱水法对天然气进行脱水脱烃，抑制剂的再生或者消耗会增加运行成本，且抑制剂的再生系统使装置较为庞大，不便于运输的技术性问题。
[0006]本发明的第二目的在于提供一种天然气冷冻脱水脱烃的方法。
[0007]本发明的第三目的在于提供一种油气回收设备。
[0008]本发明的第四目的在于提供一种油气回收方法。
[0009]本发明目的通过以下的技术方案实现:
一种天然气冷冻脱水脱烃系统，包括控制器、预冷换热器、气液分离器、换热装置、制冷装置和抽真空装置，其中，
所述预冷换热器与所述气液分离器连接；
所述换热装置至少包括换热器1、换热器I1、过滤分离装置I和过滤分离装置II，所述气液分离器分别通过切换装置与所述换热器I和换热器II连接，所述换热器I的出气口与所述过滤分离装置I连接，所述换热器II的出气口与所述过滤分离装置II连接，所述换热器I和所述换热器II的出气口分别通过切换装置与泄压装置连通；
所述制冷装置用于给所述换热器I和所述换热器II提供冷源和热源，所述制冷装置分别通过切换装置与所述换热器I和所述换热器II连接，所述制冷装置与所述控制器连接；所述抽真空装置用于对所述换热器I和所述换热器II进行抽真空，所述抽真空装置分别通过切换装置与所述换热器I和所述换热器II的出气口连接，所述抽真空装置与所述控制器连接。
[0010]优选地，所述抽真空装置包括真空栗，所述真空栗分别通过切换装置与所述换热器I和换热器II的出气口连接，所述真空栗与所述控制器连接。
[0011]优选地，所述制冷装置包括蓄热罐、热液栗、冷凝器1、节流阀、蒸发器、压缩机、冷液栗和蓄冷罐，其中，
所述蓄热罐和所述蓄冷罐内装有载冷剂；
所述蓄热罐通过所述热液栗与所述冷凝器I的载冷剂进口连接，所述冷凝器I的载冷剂出口与换热装置连接，所述冷凝器I的制冷剂出口通过所述节流阀与所述蒸发器的制冷剂进口连接，所述蒸发器的制冷剂出口通过所述压缩机与所述冷凝器I的制冷剂进口连接，所述蓄冷罐通过所述冷液栗与所述蒸发器的载冷剂进口连接，所述蒸发器的载冷剂出口与所述换热装置连接；
所述冷凝器I的载冷剂进口与所述冷凝器I的载冷剂出口相连通，所述冷凝器I的制冷剂进口与所述冷凝器I的制冷剂出口相连通;所述蒸发器的载冷剂进口与所述蒸发器的载冷剂出口相连通，所述蒸发器的制冷剂进口与所述蒸发器的制冷剂出口相连通;所述控制器分别与所述热液栗、所述节流阀、所述压缩机和所述冷液栗连接。
[0012]优选地，所述冷凝器I的载冷剂出口通过切换装置与所述蓄热罐连接，所述蒸发器的载冷剂出口通过切换装置与所述蓄冷罐连接。
[0013]优选地，所述制冷装置还包括平衡阀，所述蓄热罐内设有液位报警器I，所述蓄冷罐内设有液位报警器II，所述蓄热罐通过所述平衡阀与所述蓄冷罐连接，所述控制器分别与所述液位报警器1、所述液位报警器II和所述平衡阀连接。
[0014]优选地，所述制冷装置还包括冷凝器II，所述冷凝器II分别与所述冷凝器I的制冷剂出口、所述节流阀连接。
[0015]优选地，所述换热器I和换热器II的出气口分别通过切换装置与所述预冷换热器连接。
[0016]优选地，还包括压差变送器，所述压差变送器用于测量所述换热器I和换热器II的进气口与出气口之间的压差，所述压差变送器分别与所述换热器1、换热器II的进气口和出气口连接，所述压差变送器与所述控制器连接。
[0017]优选地，所述过滤分离装置I和所述过滤分离装置II均为过滤器。
[0018]优选地，所述泄压装置选自容器、污水池或污水管道的其中一种，所述容器、所述污水池或所述污水管道与大气连通或不连通。
[0019]优选地，所述换热器I和换热器II的出气口与所述泄压装置连通的管道上设有加热装置;所述抽真空装置与所述换热器I和换热器II的出气口连接的管道上设有加热装置。
[0020]一种天然气冷冻脱水脱烃的方法，包括以下步骤:
步骤a:经过预处理的天然气进入预冷换热器进行热交换，使天然气的温度降至0?25°C，之后进入气液分离器进行气液分离，分离出来的气体通过切换阀进入换热器I进行热交换，气体在换热器I内被降至-80 ~+10°C，之后在换热器I内进行气液分离，低温的气体被送出；换热器I的出气口安装有过滤分离装置I，固态物质被过滤分离装置I拦截;其中，所述换热器I的热交换过程包括以下步骤:
冷液栗启动，通过所述冷液栗将蓄冷罐内的载冷剂栗入蒸发器内，载冷剂在蒸发器内被降温形成低温的载冷剂，低温的载冷剂经切换阀从所述换热器I的载冷剂进口进入所述换热器I，使所述换热器I内的天然气降温过饱和，析出水和/或烃;载冷剂再从所述换热器I的载冷剂出口经切换阀回到所述蓄冷罐；
步骤b:由所述换热器I切换到所述换热器II的切换过程，包括以下步骤:
将所述换热器I的进气口和出气口关闭，将所述换热器II的进气口和出气口打开，使从气液分离器分离出来的气体通过切换阀进入换热器II进行热交换，所述换热器II的热交换过程与所述换热器I的热交换过程相同；同时，所述换热器I进入除霜程序，所述换热器I的除霜程序包括以下步骤:
融霜及泄压排水阶段:热液栗启动，通过所述热液栗将蓄热罐内的载冷剂栗入冷凝器I内，载冷剂在冷凝器I内被升温形成高温的载冷剂，高温的载冷剂通过切换阀经所述换热器I的载冷剂出口进入所述换热器I，使所述换热器I升温，其内部的水合物和/或冰融化形成液态水和/或烃，将液态水和/或烃从所述换热器I的出气口排出；在所述换热器I内放出了热量的高温的载冷剂再通过切换阀经所述换热器I的载冷剂进口回到所述蓄热罐；
抽真空阶段:将所述换热器I的出气口与真空栗连通，启动真空栗，对所述换热器I进行抽真空，使所述换热器I内部的水合物、冰和/或其它凝结的固体介质完全蒸发或升华脱出，即完成除霜程序。
[0021]一种油气回收设备，包括控制器、预冷换热器、气液分离器1、换热装置、气液分离器I1、活性炭吸附装置、制冷装置和抽真空装置，其中，
所述预冷换热器与所述气液分离器I连接；
所述换热装置至少包括换热器1、换热器I1、过滤分离装置I和过滤分离装置II，所述气液分离器I分别通过切换装置与所述换热器I和换热器II连接，所述换热器I的出气口与所述过滤分离装置I连接，所述换热器II的出气口与所述过滤分离装置II连接，所述换热器I和所述换热器II的出气口分别通过切换装置与泄压装置连接，所述换热器I和所述换热器II的出气口分别通过切换装置与所述气液分离器II连接；
所述制冷装置用于给所述换热器I和所述换热器II提供冷源和热源，所述制冷装置分别通过切换装置与所述换热器I和所述换热器II连接，所述制冷装置与所述控制器连接；所述抽真空装置用于对所述换热器I和所述换热器II进行抽真空，所述抽真空装置分别通过切换装置与所述换热器I和所述换热器II的出气口连接，所述抽真空装置与所述控制器连接；
所述气液分离器II与所述活性炭吸附装置连接。
[0022]优选地，所述制冷装置包括蓄热罐、热液栗、冷凝器1、节流阀、蒸发器、压缩机、冷液栗和蓄冷罐，其中，
所述蓄热罐和所述蓄冷罐内装有载冷剂；
所述蓄热罐通过所述热液栗与所述冷凝器I的载冷剂进口连接，所述冷凝器I的载冷剂出口与换热装置连接，所述冷凝器I的制冷剂出口通过所述节流阀与所述蒸发器的制冷剂进口连接，所述蒸发器的制冷剂出口通过所述压缩机与所述冷凝器I的制冷剂进口连接，所述蓄冷罐通过所述冷液栗与所述蒸发器的载冷剂进口连接，所述蒸发器的载冷剂出口与所述换热装置连接；
所述冷凝器I的载冷剂进口与所述冷凝器I的载冷剂出口相连通，所述冷凝器I的制冷剂进口与所述冷凝器I的制冷剂出口相连通;所述蒸发器的载冷剂进口与所述蒸发器的载冷剂出口相连通，所述蒸发器的制冷剂进口与所述蒸发器的制冷剂出口相连通;所述控制器分别与所述热液栗、所述节流阀、所述压缩机和所述冷液栗连接。
[0023]优选地，所述冷凝器I的载冷剂出口通过切换装置与所述蓄热罐连接，所述蒸发器的载冷剂出口通过切换装置与所述蓄冷罐连接。
[0024]优选地，所述制冷装置还包括平衡阀，所述蓄热罐内设有液位报警器I，所述蓄冷罐内设有液位报警器II，所述蓄热罐通过所述平衡阀与所述蓄冷罐连接，所述控制器分别与所述液位报警器1、所述液位报警器II和所述平衡阀连接;所述制冷装置还包括冷凝器II，所述冷凝器II分别