一种气田井口CO制造技术

本实用新型专利技术工况了一种气田井口CO

【技术实现步骤摘要】
一种气田井口CO2回注提高天然气采收率的装置
本技术涉及一种气田井口CO2回注提高天然气采收率的装置，属于天然气采收领域。
技术介绍
CO2提高油气藏采收率是近年快速发展的提高采收率的技术方向之一。多年研究和实践证明，利用CO2和CH4吸附性的差异，把CO2注入页岩气、煤层气、常规天然气藏可以有效实现提高天然气采收率(EGR)，不仅提高天然气开采效率，增加经济效益，还能实现CO2气体捕集—封存—应用(CCUS)一体化的重要途径，是一种增加能源和保护环境的双赢之举。实际上，从CO2封存的稳定性、利用的规模、利用创造的价值等方面，CO2提高采收率是实现CCUS的最佳选择之一。以煤层气为例，注入CO2能够增加煤层总的割理压力，局部降低割理中甲烷的分压，从而使解吸速度和扩散速度提高；二氧化碳分子的结构特征决定了二氧化碳分子对煤基质的吸附作用大于甲烷分子，二者对煤基质的吸附存在竞争作用，通过这种竞争吸附置换作用，更多的甲烷从煤基质中解吸出来。但是，油气田附近往往不可能有大量的CO2资源，规模化应用必须解决CO2的来源和价格问题。从城市、电厂、化工厂等捕集CO2并运送到油气田普遍需要铺设长输CO2管道或压缩罐车运输，运输成本高昂，影响了CO2提高采收率的经济性和工程技术可行性。因此需要提供一种气田井口CO2回注提高天然气采收率的装置。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种气田井口CO2回注提高天然气采收率的装置，该装置能够在气田井口把天然气中的碳脱除为高纯度CO2，并转化为高纯度H2，H2作为市场产品输出，将CO2在井口回注至气田提高采收率。本技术不仅能够降低CO2的价格，省去大规模CO2的运输，还能直接向市场供应高纯度氢气，为加氢站提供氢气资源。本技术所提供的气田井口CO2回注提高天然气采收率的装置，包括设于气田井口的天然气制氢装置；所述天然气制氢装置产生的H2外输，产生的CO2经压缩机回注至气田。所述的装置中，所述天然气制氢装置包括依次连接的甲烷重整脱碳反应器、CO变换反应器、低温甲醇洗和变压吸附单元；经所述低温甲醇洗得到提纯后的所述CO2；经所述变压吸附单元得到提纯后的所述H2。所述述甲烷重整脱碳反应器进行重整反应，可在常规条件下进行，其中天然气中的CH4、C2H6、C3H8、C4H10及C5+与水蒸气发生重整反应。所述的装置中，所述甲烷重整脱碳反应器与所述CO变换反应器之间设有换热器；所述换热器与一汽包连接，可用于生产蒸汽，所述蒸汽可通过汽包产生，并一部分作为反应原料，一部分外输作为副产品。所述的装置中，所述CO变换反应器中进行CO变换反应，可在常规条件下进行，可分为依次进行的高温CO变换反应和低温CO变换反应，通过该反应，CO与水蒸气在催化剂下发生反应，生成CO2和H2并释放出大量热量。所述的装置中，所述低温甲醇洗可在常规条件下进行，用于脱除硫、氮和二氧化碳，在工段内部经过CO2解吸塔、闪蒸罐等工序，从CO2产品塔顶得到纯度＞80％的CO2。所述的装置中，所述变压吸附单元用于产生高纯H2，可在常规条件下进行；且经所述变压吸附单元产生的驰放气(含有一定浓度的CH4)经增压后与所述天然气混合。所述的装置中，所述天然气制氢装置还可为如下结构：包括依次连接的甲烷重整脱碳反应器、CO变换反应器和低温甲醇洗。所述的装置中，所述甲烷重整脱碳反应器的入口处、所述甲烷重整脱碳反应器与所述CO变换反应器之间以及CO变换反应器与所述低温甲醇洗之间均设有换热器。所述的装置中，所述天然气制氢装置还可为如下结构：包括依次连接的甲烷重整脱碳反应器、CO变换反应器、变压吸附单元和/或膜分离器。所述的装置中，所述甲烷重整脱碳反应器的入口连接深度脱硫反应器。所述的装置中，一输送氧气或空气的管路与所述甲烷重整脱碳反应器相连接，用于向天然气中添加氧气或空气，以提高甲烷脱碳反应的温度，其添加量为所述天然气的0～30％。本技术具有如下优点：(1)直接在天然气气田坑口实现天然气脱碳制氢，尤其适用于高压和高空速工况，不必大幅降低气田天然气压力，减少能量损失；(2)坑口脱出的二氧化碳回注至天然气气田用于提高采收率；(3)对天然气气田的压力适应范围宽，从0.5MPa～20MPa；(4)充分利用反应吸放热特点，实现热量平衡设计；(5)添加高纯度氧气以提高天然气重整温度和甲烷转化效率；(6)获得高纯度氢气产品；(7)脱出的二氧化碳纯度较高，能够大幅降低二氧化碳成本，降低整体碳排放。附图说明图1是本技术气田井口天然气脱碳与CO2回注提高采收率的装置示意图一。图2是本技术气田井口天然气脱碳与CO2回注提高采收率的装置示意图二。图3是本技术气田井口天然气脱碳与CO2回注提高采收率的装置示意图三。图4是本技术气田井口天然气脱碳与CO2回注提高采收率的装置示意图四。图5是本技术气田井口天然气脱碳与CO2回注提高采收率的装置示意图五。图1中各标记如下：1深度脱硫反应器、2、气气混合器、3、重整反应器、4高温CO变换反应器、5低温CO变换反应器、6低温甲醇洗、7变压吸附单元(PSA)、8驰放气循环压缩机、9CO2压缩机、10、汽包、11膜分离、G1天然气原料气、G2氢气、G3CO2、G4空气或氧气、W1锅炉水。具体实施方式下面结合附图对本技术做进一步说明，但本技术并不局限于以下实施例。实施例1、装置的示意图如图1所示。以典型的四川某气田经过集输和简单处理后的天然气为原料气，化学组成及参数见如表中所示。表1原料气组成及参数(mol％)CH4C2H6C3H8C4H10C5+H2温度压力972.70.2----0.125℃2MPa经过加热至180℃后的天然气混合一定量3.5MPa的饱和水蒸气(230℃)后，进入深度脱硫反应器1，发生脱硫反应，把天然气中可能含有的少量H2S脱除。然后混合经过压缩增压后的变压吸附单元(PSA)7的驰放气在气气混合器2中混合均匀，经过加热至750℃后进入重整反应器3，空速约为8000h-1，天然气中的CH4、C2H6、C3H8、C4H10及C5+与水蒸气发生重整反应，反应过程如下：甲烷水蒸气重整反应主要反应如下：CH4+H2O(g)＝CO+3H2ΔH＝206.2KJ/molCH4+2H2O(g)＝CO2+4H2ΔH＝164.9KJ/mol2CH4+O2＝2CO+4H2ΔH＝-71.4KJ/molCH4+2O本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种气田井口CO

【技术特征摘要】
1.一种气田井口CO2回注提高天然气采收率的装置，包括设于气田井口的天然气制氢装置；其特征在于：
所述天然气制氢装置产生的H2外输，产生的CO2经压缩机回注至气田。


2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述天然气制氢装置包括依次连接的甲烷重整脱碳反应器、CO变换反应器、低温甲醇洗和变压吸附单元。


3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述甲烷重整脱碳反应器与所述CO变换反应器之间设有换热器；
所述换热器与一汽包连接。


4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述天然气制氢装置包括依次连接的甲烷重整脱碳反应器、CO变换反应器...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋鹏飞，王秀林，侯建国，李又武，单彤文，张丹，赵思思，姚辉超，穆祥宇，张瑜，侯海龙，
申请(专利权)人：中海石油气电集团有限责任公司，
类型：新型
国别省市：北京;11