一種從氣田污水中回收甲醇的系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于天然氣領(lǐng)域，具體涉及一種從氣田污水中回收甲醇的系統(tǒng)及方法，包括依次通過(guò)管道聯(lián)接的泵一、換熱器、加熱器一、精餾塔，所述精餾塔頂部通過(guò)冷凝器與回流罐上部聯(lián)接，所述回流罐底部通過(guò)管道聯(lián)接在精餾塔上部，所述回流罐頂部聯(lián)接外輸管道，所述精餾塔與換熱器加熱管進(jìn)口之間設(shè)置有閥門一，通過(guò)在換熱器加熱管出口與精餾塔之間依次設(shè)置三通閥、泵二、加熱器二；三通閥與換熱器加熱管出口之間設(shè)置有旁通的用于取樣品的閥門三，有效確?；厥盏募状紳舛却笥?5%，剩余污水中甲醇含量不高于0.1%，脫甲醇廢水為換熱器提供熱量，節(jié)約能源。
【專利說(shuō)明】-種從氣田污水中回收甲醇的系統(tǒng)及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于天然氣領(lǐng)域，具體涉及一種從氣田污水中回收甲醇的系統(tǒng)及方法。

【背景技術(shù)】
[0002] -般在天然氣采氣過(guò)程中，為防止天然氣在采出和集輸過(guò)程中形成水合物堵塞管 線，通常在氣井井口注入甲醇作為防凍劑。
[0003] 長(zhǎng)期以來(lái)，天然氣經(jīng)氣液分離后進(jìn)入外輸管道，而分離出的氣田含甲醇污水并未 集中處理，其原因是：甲醇回收裝置能耗及冷卻水用量大；若分散在各集氣站處理，甲醇的 回收率低，回收甲醇后的廢水一般直接回注到地層，未去凈化廠污水處理裝置，并且排放廢 水中甲醇對(duì)環(huán)境造成了危害，若要解決這些問(wèn)題，不但要增加操作管理人員，而且配套系統(tǒng) 多、投資大。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是設(shè)計(jì)出一種從氣田污水中回收甲醇的系統(tǒng)及方法，能適應(yīng)氣田各 種含甲醇污水工況的變化；精餾塔采用"浮閥+篩板"復(fù)合結(jié)構(gòu)和脫甲醇廢水循環(huán)蒸餾，有 效確保回收的甲醇濃度大于95%，剩余污水中甲醇含量不高于0. 1%。
[0005] -種從氣田污水中回收甲醇的系統(tǒng)，包括依次通過(guò)管道聯(lián)接的泵一、換熱器、加熱 器一、精餾塔，所述精餾塔頂部通過(guò)冷凝器與回流罐上部聯(lián)接，所述回流罐底部通過(guò)管道聯(lián) 接在精餾塔上部，所述回流罐頂部聯(lián)接外輸管道，所述精餾塔與換熱器加熱管進(jìn)口之間設(shè) 置有閥門一； 所述換熱器加熱管出口與精餾塔之間依次設(shè)置有三通閥、泵二、加熱器二；所述三通閥 另一個(gè)出口聯(lián)接凈化水罐； 所述換熱器加熱管出口與三通閥之間設(shè)置有旁通的用于取樣品的閥門三。
[0006] 所述閥門一入口端通過(guò)旁通管道聯(lián)接在泵二進(jìn)口端，所述旁通管道上設(shè)置有閥門 --〇
[0007] 所述閥門三設(shè)置在換熱器和三通閥之間。
[0008] -種從氣田污水中回收甲醇的方法，其特征在于：包括以下步驟： 1) 氣田污水經(jīng)泵一增壓至0. 2?0. 3MPa后，經(jīng)換熱器、加熱器一加熱至85?90°C ; 2) 增壓加熱后的氣田污水進(jìn)入精餾塔中部進(jìn)行閃蒸和精餾；甲醇蒸汽從精餾塔塔頂出 來(lái)，在冷凝器冷卻至低于40°C后進(jìn)入回流罐，然后一部分甲醇回流進(jìn)精餾塔塔頂，另一部 分去產(chǎn)品儲(chǔ)罐； 精餾塔塔內(nèi)壓力控制在〇· 10?〇· 16MPa ; 3) 調(diào)節(jié)閥門一、閥門二流量，脫甲醇廢水由精餾塔塔底流出，一部分經(jīng)閥門二、泵二增 壓至0. 2?0. 3MPa，再經(jīng)加熱器二加熱至溫度115?120°C，循環(huán)進(jìn)入精餾塔下部； 另一部分流經(jīng)閥門一、在換熱器換熱、經(jīng)取樣分析，達(dá)到回注要求的，通過(guò)三通閥另一 出口去凈化水罐，最終回注地層；若不滿足要求，則流經(jīng)泵二、加熱器二進(jìn)入精餾塔。
[0009] 本發(fā)明的有益效果是：通過(guò)在換熱器與精餾塔之間依次設(shè)置三通閥、泵二、加熱器 二；三通閥另一個(gè)出口聯(lián)接凈化水罐；在精餾塔與閥門一、閥門一與換熱器、或換熱器與三 通閥之間的管道任一處設(shè)置有旁通的用于取樣品的閥門三，精餾塔采用"浮閥+篩板"復(fù)合 結(jié)構(gòu)，有效確?；厥盏募状紳舛却笥?5%，剩余污水中甲醇含量不高于0. 1%，脫甲醇廢水為 換熱器提供熱量，節(jié)約能源。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010] 下面結(jié)合實(shí)施例附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明： 圖1是一種從氣田污水中回收甲醇的系統(tǒng)及方法實(shí)施例示意圖； 圖中：1、泵一；2、換熱器；3、加熱器一；4、精餾塔；5、回流罐；6、閥門一；7、泵二；8、力口 熱器二；9、三通閥；10、冷凝器；11、閥門二；12、凈化儲(chǔ)罐；13、旁通管道；14、閥門三。

【具體實(shí)施方式】
[0011] 本實(shí)施例提供了如圖1所示的一種從氣田污水中回收甲醇的系統(tǒng)，包括依次通過(guò) 管道聯(lián)接的泵一 1、換熱器2、加熱器一 3、精餾塔4,所述精餾塔4頂部通過(guò)冷凝器10與回 流罐5上部聯(lián)接，所述回流罐5底部通過(guò)管道聯(lián)接在精餾塔4上部，所述回流罐5頂部聯(lián)接 外輸管道，所述精餾塔4與換熱器加熱管進(jìn)口 2之間設(shè)置有閥門一 6,其特征在于： 所述換熱器加熱管出口 2與精餾塔4之間依次設(shè)置有三通閥9、泵二7、加熱器二8 ;所 述三通閥9另一個(gè)出口聯(lián)接凈化水罐12 ; 所述換熱器加熱管出口 2與三通閥9之間設(shè)置有旁通的用于取樣品的閥門三14。
[0012] 所述閥門一 6入口端通過(guò)旁通管道13聯(lián)接在泵二7進(jìn)口端，所述旁通管道上13 設(shè)置有閥門二11。
[0013] 所述閥門三14設(shè)置在換熱器2和三通閥9之間。
[0014] 一種從氣田污水中回收甲醇的方法，其特征在于：包括以下步驟： 1) 氣田污水經(jīng)泵一 1增壓至0. 2?0. 3MPa后，經(jīng)換熱器2、加熱器一 3加熱至85? 90 °C ； 2) 增壓加熱后的氣田污水進(jìn)入精餾塔4中部進(jìn)行閃蒸和精餾；甲醇蒸汽從精餾塔4塔 頂出來(lái)，在冷凝器10冷卻至低于40°C后進(jìn)入回流罐5,然后一部分甲醇回流進(jìn)精餾塔4塔 頂，另一部分去產(chǎn)品儲(chǔ)罐； 精餾塔（4)塔內(nèi)壓力控制在0· 10?0· 16MPa ; 3) 調(diào)節(jié)閥門一 6、閥門二11流量，脫甲醇廢水由精餾塔4塔底流出，一部分經(jīng)閥門二 11、泵二7增壓至0. 2?0. 3MPa，再經(jīng)加熱器二8加熱至溫度115?120°C，循環(huán)進(jìn)入精餾 塔4下部； 另一部分流經(jīng)閥門一 6、在換熱器2換熱、經(jīng)取樣分析，達(dá)到回注要求的，通過(guò)三通閥9 另一出口去凈化水罐12,最終回注地層；若不滿足要求，則流經(jīng)泵二7、加熱器二8進(jìn)入精餾 塔4。
[0015] 一般情況下，氣田污水在一定溫度和壓力下按照揮發(fā)度不同進(jìn)行一定程度的分 離。
[0016] 氣田污水用泵自儲(chǔ)罐抽出，然后經(jīng)過(guò)加熱器加熱后進(jìn)入精餾塔進(jìn)行精餾。氣相產(chǎn) 物內(nèi)含有較多的低沸點(diǎn)輕組分，液相產(chǎn)物內(nèi)含有較多的高沸點(diǎn)重組分，汽化過(guò)程中，由于氣 液兩相有足夠的接觸時(shí)間和接觸面積，氣液相產(chǎn)物在分離時(shí)達(dá)到平衡狀態(tài)，整個(gè)精餾過(guò)程 也隨之結(jié)束。
[0017] 通常情況下，浮閥塔盤由于浮閥密封的作用，液體在塔盤間流動(dòng)時(shí)，很少出現(xiàn)液體 滲漏的現(xiàn)象，氣體通過(guò)一定壓力頂開浮閥與液體進(jìn)行傳質(zhì)傳熱。但若在氣流速度比較高的 情況下，精餾塔的效率就降低，這是因?yàn)闅馑佥^高，傳質(zhì)與傳熱不充分。另外浮閥塔盤的投 資費(fèi)用比較昂貴。相比之下，篩板塔盤是一種相對(duì)簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，只是在塔盤上打些針狀的小 孔，這種結(jié)構(gòu)可處理量比較大的液體和氣體，傳質(zhì)和傳熱效率比較高。但這種結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)是 在氣速比較低的情況下，塔盤上的液體未能與上升的氣體進(jìn)行有效的傳質(zhì)與傳熱，而出現(xiàn) "滴液"或"漏液"現(xiàn)象，塔的操作彈性能力降低。綜合上述浮閥塔盤和篩板塔盤的優(yōu)缺點(diǎn)， 精餾塔采用"浮閥+篩板"復(fù)合結(jié)構(gòu)，一方面使得精餾塔的操作彈性能力加強(qiáng)，另一方面還 使得氣液傳質(zhì)和傳熱更加充分，同時(shí)也降低了精餾塔的投資成本。
[0018] 下面結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)（處理量：150m3/d ;污水甲醇含量：36% ;溫度：20°C ;壓力：常壓（0. 105MPa); 要求產(chǎn)品：甲醇濃度彡95%，污水含甲醇< 0. 1%)。
[0019] 如圖1所示，罐區(qū)來(lái)的氣田污水(溫度20°C，壓力0· 105MPa)經(jīng)過(guò)泵一 1增壓至壓 力0. 185MPa，再經(jīng)換熱器2換熱，繼續(xù)經(jīng)加熱器一 3加熱后溫度達(dá)到90°C，進(jìn)入精餾塔4中 部進(jìn)行蒸餾。
[0020] 精餾塔4塔頂冷凝器10的甲醇摩爾分?jǐn)?shù)控制在96%。氣田污水在此溫度下行閃蒸 和精餾，精餾塔4塔頂出來(lái)的甲醇(溫度66. 37°C，壓力0. 105MPa)冷卻至低于40°C后進(jìn)入 冷凝器10,然后用泵抽出，一部分甲醇回流進(jìn)精餾塔4塔頂，另一部分去產(chǎn)品儲(chǔ)罐。
[0021] 調(diào)節(jié)閥門一 6和閥門二11，保證給換熱器2供熱的脫甲醇廢水用量，其余的脫甲 醇廢水直接循環(huán)進(jìn)入精餾塔4?？刂萍s70% (質(zhì)量分?jǐn)?shù)）脫甲醇廢水(溫度111.3°C，壓力 0. 16MPa)經(jīng)泵二7增壓后，壓力0. 2MPa，再經(jīng)加熱器二8加熱至119. 4°C，循環(huán)進(jìn)入精餾塔 4下部第五層塔盤； 約30% (質(zhì)量分?jǐn)?shù))脫甲醇廢水經(jīng)閥門一 6給原料氣田污水提供熱量，再流經(jīng)三通閥9、 泵二7增壓后，壓力0. 2MPa，再經(jīng)加熱器二8加熱至119. 4°C，循環(huán)進(jìn)入精餾塔4下部第五 層塔盤； 每隔一小時(shí)在閥門三14取樣，并用色譜分析法檢測(cè)甲醇含量；經(jīng)過(guò)多次循環(huán)蒸餾，測(cè) 得脫甲醇廢水中甲醇含量< 〇. 1%時(shí)，去凈化水罐12,最終回注地層。
[0022] 根據(jù)HYSYS軟件建立起了氣田污水回收模型，利用該模型對(duì)現(xiàn)場(chǎng)甲醇回收工藝參 數(shù)進(jìn)行優(yōu)化以及換熱器等設(shè)備進(jìn)行簡(jiǎn)化。
[0023] 模擬結(jié)果顯示：當(dāng)甲醇回收率控制到96%時(shí)，加熱器的熱負(fù)荷比優(yōu)化前減少了 20% ;精餾塔塔底熱負(fù)荷比優(yōu)化前減少了 30% ;精餾塔操作壓力控制在（0. 10?0. 16) MPa之 間，比現(xiàn)場(chǎng)操作壓力降低了 〇. 〇2MPa，基本能滿足精餾塔在常壓下運(yùn)行。精餾塔塔頂?shù)幕亓?提高了 10%，氣田污水在精餾塔內(nèi)回流更加充分，甲醇回收率進(jìn)一步提高，比優(yōu)化前甲醇回 收率提高了 10%。通過(guò)模擬計(jì)算得出，當(dāng)換熱器和加熱器的熱負(fù)荷降低時(shí)，設(shè)備的結(jié)構(gòu)也得 到進(jìn)一步優(yōu)化和簡(jiǎn)化。因此，本模擬計(jì)算不僅提供了提高甲醇回收率和能耗的方法，還對(duì)現(xiàn) 場(chǎng)建造甲醇回收裝置的換熱器及重沸器的結(jié)構(gòu)選型提供了理論依據(jù)。
【權(quán)利要求】
1. 一種從氣田污水中回收甲醇的系統(tǒng)，包括依次通過(guò)管道聯(lián)接的泵一（1)、換熱器 (2)、加熱器一（3)、精餾塔（4)，所述精餾塔（4)頂部通過(guò)冷凝器（10)與回流罐（5)上部聯(lián) 接，所述回流罐（5)底部通過(guò)管道聯(lián)接在精餾塔（4)上部，所述回流罐（5)頂部聯(lián)接外輸管 道，所述精餾塔（4)與換熱器（2)加熱管進(jìn)口之間設(shè)置有閥門一（6)，其特征在于： 所述換熱器（2)加熱管出口與精餾塔（4)之間依次設(shè)置有三通閥（9)、泵二（7)、加熱器 二（8);所述三通閥（9)另一個(gè)出口聯(lián)接凈化水罐（12); 所述換熱器（2)加熱管出口與三通閥（9)之間設(shè)置有旁通的用于取樣品的閥門三 (14)。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種從氣田污水中回收甲醇的系統(tǒng)，其特征在于：所述閥門一 (6)入口端通過(guò)旁通管道（13)聯(lián)接在泵二（7)進(jìn)口端，所述旁通管道上（13)設(shè)置有閥門二 (11)。
3. 如權(quán)利要求1所述的一種從氣田污水中回收甲醇的系統(tǒng)，其特征在于：所述閥門三 (14)設(shè)置在換熱器（2)和三通閥（9)之間。
4. 一種從氣田污水中回收甲醇的方法，其特征在于：包括以下步驟： 1) 氣田污水經(jīng)泵一（1)增壓至0. 2?0. 3MPa后，經(jīng)換熱器（2)、加熱器一（3)加熱至 85 ?90? ; 2) 增壓加熱后的氣田污水進(jìn)入精餾塔（4)中部進(jìn)行閃蒸和精餾；甲醇蒸汽從精餾塔 (4)塔頂出來(lái)，在冷凝器（10)冷卻至低于40°C后進(jìn)入回流罐（5)，然后一部分甲醇回流進(jìn) 精餾塔（4)塔頂，另一部分去產(chǎn)品儲(chǔ)罐； 精餾塔（4)塔內(nèi)壓力控制在0· 10?0· 16MPa ; 調(diào)節(jié)閥門一（6 )、閥門二（11)流量，脫甲醇廢水由精餾塔（4)塔底流出，一部分經(jīng)閥門 二（11)、泵二（7)增壓至0. 2?0. 3MPa，再經(jīng)加熱器二（8)加熱至溫度115?120°C，循環(huán) 進(jìn)入精餾塔（4)下部； 另一部分流經(jīng)閥門一（6)、在換熱器（2)換熱、經(jīng)取樣分析，達(dá)到回注要求的，通過(guò)三通 閥（9)另一出口去凈化水罐（12)，最終回注地層；若不滿足要求，則流經(jīng)泵二（7)、加熱器二 (8)進(jìn)入精餾塔（4)。
【文檔編號(hào)】C07C31/04GK104109079SQ201410329597
【公開日】2014年10月22日 申請(qǐng)日期:2014年7月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月11日
【發(fā)明者】王勇, 林罡, 郭亞紅, 何茂林 申請(qǐng)人:西安長(zhǎng)慶科技工程有限責(zé)任公司