一种二氧化碳提纯液化的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种二氧化碳提纯液化的装置及方法，该装置包括换热器I（1）、脱混烃塔（2）、脱混烃塔再沸器（3）、换热器II（4）、脱混烃塔顶分离器（5）、换热器Ⅴ（6）、CO2提纯塔（7）、CO2提纯塔顶分离器（8）、换热器III（9）、换热器Ⅳ（10）和换热器Ⅵ（24）。该方法采用了冰机制冷循环和液体CO2低温节流制冷循环，丙烷制冷循环提供了混烃脱除及富CO2冷凝段的冷量，CO2液体低温节流制冷循环提供了CO2精馏提纯段冷量；本发明专利技术流程简单、经济性强、操作难度低、回收效率高、安全可靠、成本低、实用性广等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种二氧化碳提纯液化的装置及方法
本专利技术涉及石油天然气勘探与开发
，特别是一种油田CO2驱产出气的提纯液化的装置及方法。
技术介绍
CO2是主要的工业原料，也是重要的工业气体，在石油化工、电子工业、冶金工业、食品加工、精细有机合成等方面有着广泛的应用。另一方面，随着CO2捕集技术的不断发展和CO2驱产气在中低渗油藏开发中的优越性，并逐渐成为提高油气田采收率的重要方式。目前全世界正在实施的项目有120多个，而我国起步较晚，国内该类项目主要应用在大庆油田、江苏草舍油田、吉林油田、胜利油田等区块；油田注入的CO2一般来自邻近的天然CO2气藏、化工厂和水泥厂等。对于矿产小规模的注入，通常采用槽车和槽船将低温液态CO2运送到矿场，储存在液态CO2储罐中，并利用液体的CO2增压泵加压注入地下，对于大规模的油田注入，为降低整体成本，通常在前期铺设长距离管线，将CO2以高压状态输送到矿场，并利用多级压缩机增压注入。随着CO2驱产的进行，注入的CO2终将有一部分在油井中产出，现场经验及油藏模拟结果表明，在CO2驱产的中后期，随着混相带的采出，会产生大量的富含CO2的伴生气，为了进一步提高封存效率和CO2利用率，需要将产出的CO2进行处置及重复循环利用，进一步降低生产成本，提高环保效益。由于产出气中通常混有CH4、N2等杂质气体，直接回注会对混相造成一定影响，需要利用一定的气体分离手段将CO2与杂质气体分离。目前常用的CO2气体分离方式有化学吸收法、变压吸附法、膜分离法和低温分离法。化学吸收法通过CO2与溶剂发生化学反应来实现的分离并借助其逆反应进行溶剂再生，常用吸收剂为热碳酸钾或醇胺类溶液，具有较高的吸收率，回收CO2纯度高（可达99.99%），适合浓度较低的混合气体处理。该方法具有可以从常压的低浓度的产出气中分离CO2，分离后CO2气体纯度高等优点，缺点是设备投资高、能耗高等问题；变压吸附法是一种新型气体吸附分离技术，该技术利用吸附剂对于同一种气体在不同压力下的不同吸附量实现对气体的分离；该方法具有能耗较低、操作压力较低、气体纯度高等优点，缺点是吸附材料易失活，后期维护工作量大等问题。膜分离技术依靠不同气体对不同薄膜材料的渗透率差异，实现气体的分离；该方法具有系统简单、能耗相对较低、设备体积小占地少等优点，缺点是无法实现大规模的生产。低温精馏分离则是利用不同气体间的沸点差异，实现CO2的液化与分离。该方法具有系统操作简单，系统操作弹性大，能适应不同的负荷工况，能耗低，投资合理，不仅可以回收液态的CO2还可以回收液态混烃与一定浓度的富甲烷气态产品，具有较大经济效益。
技术实现思路
为了解决现有技术的缺点，本专利技术提供了一种流程简单、调节灵活、工作可靠、易启动、易操作、维护方便、能耗低的二氧化碳提纯液化的装置及方法。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种二氧化碳提纯液化的装置，包括换热器I1、脱混烃塔2、换热器II4、脱混烃塔顶分离器5、换热器Ⅴ6、CO2提纯塔7、CO2提纯塔顶分离器8、换热器III9、换热器Ⅳ10和换热器Ⅵ24；所述换热器I1内设置有原料气通道IA1、富甲烷气体返流通道IIA2和提纯后CO2气体返流通道IIIA3，所述换热器III9内设置有提纯塔顶部气相通道IB1、甲烷气体返流通道IIB2和提纯后CO2液体返流通道IIIB3，所述换热器Ⅳ10内设置有低温CO2气体返流通道IC1和提纯后CO2液体通道IIC2；所述的原料气通道IA1出口与换热器Ⅵ24的热侧进口连接，所述的换热器Ⅵ24的热侧出口与脱混烃塔2的进料口2-A连接，所述的脱混烃塔2的塔顶气体出口2-B与换热器II4的热侧进口连接，所述的换热器II4的热侧出口与脱混烃塔顶分离器5的进口连接，所述的脱混烃塔顶分离器5的底部液相出口一路与脱混烃塔顶2的回流口2-C连接，另一路与CO2提纯塔7的进料口7-B连接，所述的脱混烃塔顶分离器5的气相出口与CO2提纯塔7的进料口7-A连接，所述的脱混烃塔2的塔底出料口2-D与换热器Ⅴ6进口连接，所述的换热器Ⅴ6出口与混烃储槽连接，所述的CO2提纯塔7顶部气相出口7-C与换热器III9的通道IB1入口连接，所述的换热器III9的通道IB1出口与CO2提纯塔顶分离器8的进料口连接，所述的CO2提纯塔顶分离器8的底部液相出口与CO2提纯塔的回流口7-D连接，所述的CO2提纯塔顶分离器8的顶部气相出口与换热器III9的通道IIB2进口连接，所述的换热器III9的通道IIB2出口与换热器I1的通道IIA2进口连接，所述的换热器I1的通道IIA2出口与用户净化单元连接，所述的CO2提纯塔7的底部液相出口7-E分两路，一路与换热器III9的通道IIIB3进口连接，一路与换热器Ⅳ10的通道IIC2进口连接，所述的换热器Ⅳ10的通道IIC2出口与CO2液体储存单元连接，所述的换热器III9的通道IIIB3出口与换热器Ⅳ10的通道IC1进口连接，所述的换热器Ⅳ10的返流通道IC1出口与换热器I1的通道IIIA3进口连接，所述的换热器I1的通道IIIA3出口与原料气压缩系统进口连接。进一步的，所述的脱混烃塔2和CO2提纯塔7为填料塔或板式塔。进一步的，所述的脱混烃塔2釜底上设置有液位数字控制器11。进一步的，所述的脱混烃塔2底部出料口2-D与换热器Ⅴ6连接管线上设置有调节阀a12。进一步的，所述的脱混烃塔顶分离器5上设有液位控制器16。进一步的，所述的脱混烃塔顶分离器5底部液相通道出口一路与脱混烃塔顶2的回流口2-C连接管线上设置有流量数字控制器14、流量调节阀c15，另一路与CO2提纯塔7的进料口7-B连接管线上设置有调节阀b13。进一步的，所述的CO2提纯塔7塔顶设有压力数字控制器17，塔底设有液位数字控制器20。进一步的，所述的CO2提纯塔7塔底液相出口一路与换热器III9的通道IIIB3进口连接管线上设有温度数字控制器19、温度调节阀d21，一路与换热器Ⅳ10的通道IIC2进口连接管线上设置有液位调节阀e22。进一步的，所述CO2提纯塔顶分离器8上设有温度数字控制器25。进一步的，所述的换热器Ⅰ1的通道IIA2气相出口设有压力调节阀f18。进一步的，装置还包括脱混烃塔再沸器3，所述脱混烃再沸塔3置于脱混烃塔2内，或者置于脱混烃塔2外。进一步的，所述的换热器Ⅵ24置于CO2提纯塔7内，或者置于CO2提纯塔7外。一种二氧化碳提纯液化装置用于二氧化碳提纯液化的方法，包括以下步骤：S1、经压缩净化的CO2原料气体23进入换热器I1内的原料气通道IA1中，原料气的主要成分为：二氧化碳、氮气、甲烷、乙烷和重烃，其压力为3.39~3.41MPaG，温度为41~43℃；原料气在通道IA1中预冷至26-28℃后，再进入换热器Ⅵ24进一步预冷至-3~-5℃，然后再通过脱混烃塔2的进料口2-A进入脱混烃塔内进行精馏，脱混烃塔2内压力为3.29~3.31MpaG、塔顶温度为-5~-7℃、塔底温度为110~120℃；重组分的混烃110-112℃从塔底出料口2-D流出，重组分混烃的主要成分为：甲烷、乙烷、丁烷和戊烷，再经调节阀12减压到1MPaG，然后被换热器Ⅴ6冷却到40℃后再送入混烃储槽内，脱混烃塔2顶部-6℃的气相流体从气体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种二氧化碳提纯液化的装置，其特征在于，它包括换热器I（1）、脱混烃塔（2）、换热器II（4）、脱混烃塔顶分离器（5）、换热器Ⅴ（6）、CO2提纯塔（7）、CO2提纯塔顶分离器（8）、换热器III（9）、换热器Ⅳ（10）和换热器Ⅵ（24）；所述换热器I（1）内设置有原料气通道I（A1）、富甲烷气体返流通道II（A2）和提纯后CO2气体返流通道III（A3），所述换热器III（9）内设置有提纯塔顶部气相通道I（B1）、甲烷气体返流通道II（B2）和提纯后CO2液体返流通道III（B3），所述换热器Ⅳ（10）内设置有低温CO2气体返流通道I（C1）和提纯后CO2液体通道II（C2）；所述的原料气通道I（A1）出口与换热器Ⅵ（24）的热侧进口连接，所述的换热器Ⅵ（24）的热侧出口与脱混烃塔（2）的进料口（2‑A）连接，所述的脱混烃塔（2）的塔顶气体出口（2‑B）与换热器II（4）的热侧进口连接，所述的换热器II（4）的热侧出口与脱混烃塔顶分离器（5）的进口连接，所述的脱混烃塔顶分离器（5）的底部液相出口一路与脱混烃塔顶（2）的回流口（2‑C）连接，另一路与CO2提纯塔（7）的进料口（7‑B）连接，所述的脱混烃塔顶分离器（5）的气相出口与CO2提纯塔（7）的进料口（7‑A）连接，所述的脱混烃塔（2）的塔底出料口（2‑D）与换热器Ⅴ（6）进口连接，所述的换热器Ⅴ（6）出口与混烃储槽连接，所述的CO2提纯塔（7）顶部气相出口（7‑C）与换热器III（9）的通道I（B1）入口连接，所述的换热器III（9）的通道I（B1）出口与CO2提纯塔顶分离器（8）的进料口连接，所述的CO2提纯塔顶分离器（8）的底部液相出口与CO2提纯塔的回流口（7‑D）连接，所述的CO2提纯塔顶分离器（8）的顶部气相出口与换热器III（9）的通道II（B2）进口连接，所述的换热器III（9）的通道II（B2）出口与换热器I（1）的通道II（A2）进口连接，所述的换热器I（1）的通道II（A2）出口与用户净化单元连接，所述的CO2提纯塔（7）的底部液相出口（7‑E）分两路，一路与换热器III（9）的通道III（B3）进口连接，一路与换热器Ⅳ（10）的通道II（C2）进口连接，所述的换热器Ⅳ（10）的通道II（C2）出口与CO2液体储存单元连接，所述的换热器III（9）的通道III（B3）出口与换热器Ⅳ（10）的通道I（C1）进口连接，所述的换热器Ⅳ（10）的返流通道I（C1）出口与换热器I（1）的通道III（A3）进口连接，所述的换热器I（1）的通道III（A3）出口与原料气压缩系统进口连接。...

【技术特征摘要】
1.一种二氧化碳提纯液化的装置，其特征在于，它包括换热器I（1）、脱混烃塔（2）、换热器II（4）、脱混烃塔顶分离器（5）、换热器Ⅴ（6）、CO2提纯塔（7）、CO2提纯塔顶分离器（8）、换热器III（9）、换热器Ⅳ（10）和换热器Ⅵ（24）；所述换热器I（1）内设置有原料气通道I（A1）、富甲烷气体返流通道II（A2）和提纯后CO2气体返流通道III（A3），所述换热器III（9）内设置有提纯塔顶部气相通道I（B1）、甲烷气体返流通道II（B2）和提纯后CO2液体返流通道III（B3），所述换热器Ⅳ（10）内设置有低温CO2气体返流通道I（C1）和提纯后CO2液体通道II（C2）；所述的原料气通道I（A1）出口与换热器Ⅵ（24）的热侧进口连接，所述的换热器Ⅵ（24）的热侧出口与脱混烃塔（2）的进料口（2-A）连接，所述的脱混烃塔（2）的塔顶气体出口（2-B）与换热器II（4）的热侧进口连接，所述的换热器II（4）的热侧出口与脱混烃塔顶分离器（5）的进口连接，所述的脱混烃塔顶分离器（5）的底部液相出口一路与脱混烃塔顶（2）的回流口（2-C）连接，另一路与CO2提纯塔（7）的进料口（7-B）连接，所述的脱混烃塔顶分离器（5）的气相出口与CO2提纯塔（7）的进料口（7-A）连接，所述的脱混烃塔（2）的塔底出料口（2-D）与换热器Ⅴ（6）进口连接，所述的换热器Ⅴ（6）出口与混烃储槽连接，所述的CO2提纯塔（7）顶部气相出口（7-C）与换热器III（9）的通道I（B1）入口连接，所述的换热器III（9）的通道I（B1）出口与CO2提纯塔顶分离器（8）的进料口连接，所述的CO2提纯塔顶分离器（8）的底部液相出口与CO2提纯塔的回流口（7-D）连接，所述的CO2提纯塔顶分离器（8）的顶部气相出口与换热器III（9）的通道II（B2）进口连接，所述的换热器III（9）的通道II（B2）出口与换热器I（1）的通道II（A2）进口连接，所述的换热器I（1）的通道II（A2）出口与用户净化单元连接，所述的CO2提纯塔（7）的底部液相出口（7-E）分两路，一路与换热器III（9）的通道III（B3）进口连接，一路与换热器Ⅳ（10）的通道II（C2）进口连接，所述的换热器Ⅳ（10）的通道II（C2）出口与CO2液体储存单元连接，所述的换热器III（9）的通道III（B3）出口与换热器Ⅳ（10）的通道I（C1）进口连接，所述的换热器Ⅳ（10）的返流通道I（C1）出口与换热器I（1）的通道III（A3）进口连接，所述的换热器I（1）的通道III（A3）出口与原料气压缩系统进口连接。2.根据权利要求1所述的一种二氧化碳提纯液化的装置，其特征在于，所述的脱混烃塔（2）和CO2提纯塔（7）为填料塔或板式塔。3.根据权利要求1所述的一种二氧化碳提纯液化的装置，其特征在于，所述的脱混烃塔（2）釜底上设置有液位数字控制器（11）。4.根据权利要求1所述的一种二氧化碳提纯液化的装置，其特征在于，所述的脱混烃塔（2）底部出料口（2-D）与换热器Ⅴ（6）连接管线上设置有调节阀a（12）。5.根据权利要求1所述的一种二氧化碳提纯液化的装置，其特征在于，所述的脱混烃塔顶分离器（5）上设有液位控制器（16）。6.根据权利要求1所述的一种二氧化碳提纯液化的装置，其特征在于，所述的脱混烃塔顶分离器（5）底部液相通道出口一路与脱混烃塔顶（2）的回流口（2-C）连接管线上设置有流量数字控制器（14）、流量调节阀c（15），另一路与CO2提纯塔（7）的进料口（7-B）连接管线上设置有调节阀b（13）。7.根据权利要求1所述的一种二氧化碳提纯液化的装置，其特征在于，所述的CO2提纯塔（7）塔顶设有压力数字控制器（17），塔底设有液位数字控制器（20）。8.根据权利要求1所述的一种二氧化碳提纯液化的装置，其特征在于，所述的CO2提纯塔（7）塔底液相出口一路与换热器III（9）的B3通道进口连接管线上设有温度数字控制器（19）、温度调节阀d（21），一...

【专利技术属性】
技术研发人员：马忠，朱磊，
申请(专利权)人：成都深冷液化设备股份有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51