一种密相二氧化碳管道安全泄放系统与方法技术方案

本发明专利技术公开了一种密相二氧化碳管道安全泄放系统与方法，所述安全泄放系统包括密相二氧化碳管道输送与截断系统、阀室旁路系统、两级泄放系统以及管道温度压力检测系统，两级泄放系统用于对密相二氧化碳进行分级泄压，在两级泄放系统中设置有级间换热系统，所述级间换热系统用于对上一级泄放后的介质进行温度调节。本发明专利技术基于密相二氧化碳管道运行工艺特点，结合常规油品管道检修泄放方案，考虑密相二氧化碳低温固化的特点，通过设置两级泄放系统、级间换热系统、干线温度检测系统和控制系统等单元，不仅有效避免密相二氧化碳管道放空系统干冰形成风险，亦有效保障干线泄放管道的材质安全，实现密相二氧化碳管道安全泄放。

【技术实现步骤摘要】
一种密相二氧化碳管道安全泄放系统与方法
本专利技术属于二氧化碳泄放
，特别涉及一种密相二氧化碳管道安全泄放系统与方法。
技术介绍
随着能源化工行业节能减排和环境保护需求逐日增长和二氧化碳驱油增产技术提升，通过管道长距离输送二氧化碳成为了推动与实现二氧化碳高效捕集、封存与利用的重要方式。二氧化碳临界温度约为31.1℃，临界压力约为7.38MPa.g，长距离管道输送时，通常采用压力高于临界压力的密相输送模式，以提高输送的经济性。另外，二氧化碳存在低温下固态化的特点，纯二氧化碳的三相点为-56.6℃、0.518MPa.g，这是二氧化碳有别于常规烃类介质的显著特征。与常规烃类管道类似，二氧化碳管道需要沿途设置截断阀室，并提供管道检修前的泄放功能，以保障存在安全隐患的管段高效维护，并减少总体介质排放体积。对于常规烃类，在管道进行泄放时，需要考虑泄放后介质汽化引起的低温问题，并通过选择合适的材质保证放空过程安全。相比之下，对于密相输送的二氧化碳管道，当其直接进行压力泄放，并将放空介质排至大气时，密相态介质绝热膨胀过程可能引起泄放后的介质温度接近-90℃，加之在放空管路中存在放空背压，极易导致泄放介质的温度、压力进入固相形成区域，引起“干冰”形成风险，致使放空管道或管件发生堵塞，影响正常的泄放操作，甚至造成安全隐患。因此，对密相二氧化碳管道放空系统应采取合理措施，避免“干冰”引起的安全问题。目前，相关文献对二氧化碳管道输送工艺技术的报道较多，主要聚焦管道路由选择、输送相态控制、管道材料选择等问题，对前述的放空过程的低温致干冰问题有所关注，但鲜有解决方案的研究成果报道，亦无安全放空系统的配置要求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：针对上述存在的问题，为了进一步推动密相二氧化碳管道输送技术发展，保障运行安全，提供一种较为经济、合理的方式对二氧化碳进行安全泄放，并避免泄放过程中因介质低温引起的干冰致流道堵塞问题，以推动行业技术发展与进步的密相二氧化碳管道安全泄放系统与方法。本专利技术的主要技术思路是基于密相二氧化碳管道运行工艺特点，结合常规油品管道检修泄放方案，考虑密相二氧化碳低温固化(形成“干冰”)的特点，通过设置两级泄放系统、级间换热系统、干线温度检测系统和控制系统等单元，不仅有效避免密相二氧化碳管道放空系统干冰形成风险，亦有效保障干线泄放管道的材质安全，实现密相二氧化碳管道安全泄放。进一步地，通过设置可移动模块，实现二氧化碳泄放装置在多处干线阀室的高效复用，降低建设成本。本专利技术采用的技术方案是：一种密相二氧化碳管道安全泄放系统，其特征在于：包括密相二氧化碳管道输送与截断系统、阀室旁路系统、两级泄放系统以及管道温度压力检测系统；所述密相二氧化碳管道输送与截断系统包括依次连接的上游干线、干线截断阀以及下游干线，所述上游干线和下游干线用于连接上下游管道，并形成密相二氧化碳输送通道，所述干线截断阀用于控制上游干线和下游干线之间的连通或截断；所述阀室旁路系统包括阀室旁路以及设置在阀室旁路上的旁路截断阀组，所述阀室旁路的管道由干线截断阀的上游干线接出，并由干线截断阀的下游干线接入，形成干线旁路，所述阀室旁路系统用于在干线截断后提供上游干线和下游干线的检修放空旁路，并在上游干线或下游干线准备再启动时提供连通旁路；所述两级泄放系统用于对密相二氧化碳进行分级泄压，在所述两级泄放系统中设置有级间换热系统，所述级间换热系统用于对上一级泄放后的介质进行温度调节。本专利技术所述的密相二氧化碳管道安全泄放系统，其所述阀室旁路上设置的旁路截断阀组由旁路前段截断阀和旁路后段截断阀组成，所述旁路前段截断阀和旁路后段截断阀分别用于控制上游干线和下游干线的泄放通道。本专利技术所述的密相二氧化碳管道安全泄放系统，其所述上游干线与旁路前段截断阀之间的旁路管道为旁路前段管道，所述旁路前段截断阀和旁路后段截断阀之间的旁路管道为旁路中段管道，所述旁路后段截断阀与下游干线之间的旁路管道为旁路后段管道。本专利技术所述的密相二氧化碳管道安全泄放系统，其所述两级泄放系统包括一级泄放阀、二级泄放阀、放空分液罐以及放空立管，所述一级泄放阀的进口端通过泄放支路管道与旁路中段管道连接，所述一级泄放阀的出口端通过一级泄放管道与二级泄放阀的进口端连接，所述二级泄放阀的出口端通过二级泄放管道与放空立管连接，所述级间换热系统设置在一级泄放阀与二级泄放阀之间的一级泄放管道上，所述放空分液罐设置在二级泄放阀与放空立管之间的二级泄放管道上。本专利技术所述的密相二氧化碳管道安全泄放系统，其所述级间换热系统包括入口管道、加温汽化器以及出口管道，所述加温汽化器用于对一级泄放后的低温二氧化碳进行介质与环境热量交换，所述入口管道与一级泄放管道前段部分连接，所述出口管道与下游的一级泄放管道后段部分连接。本专利技术所述的密相二氧化碳管道安全泄放系统，其所述加温汽化器根据环境条件选择空温式汽化器或电加热水浴汽化器，即若作业环境的温度高于0℃，所述加温汽化器采用空温式汽化器，若作业环境的温度低于0℃，所述加温汽化器采用电加热水浴汽化器。本专利技术所述的密相二氧化碳管道安全泄放系统，其在所述旁路前段截断阀与一级泄放阀之间设置有注气阀。本专利技术所述的密相二氧化碳管道安全泄放系统，其所述管道温度压力检测系统包括设置在旁路前段管道上的旁路前段温度变送器和旁路前段压力变送器、设置在旁路后段管道上的旁路后段温度变送器和旁路后段压力变送器以及设置在泄放支路管道上的泄放支路压力变送器、设置在一级泄放管道前段部分管道上的一级泄放支路压力变送器和一级泄放支路温度变送器以及设置在一级泄放管道后段部分管道上的二级泄放支路温度变送器，所述管道温度压力检测系统用于实时监测管路、设备的工作温度状态，并上传数据。本专利技术所述的密相二氧化碳管道安全泄放系统，其所述两级泄放系统和级间换热系统采用橇装化模式。一种密相二氧化碳管道安全泄放方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一：在用于输送密相二氧化碳的管道干线上设置密相二氧化碳管道安全泄放系统，所述密相二氧化碳管道安全泄放系统包括密相二氧化碳管道输送与截断系统、阀室旁路系统、两级泄放系统、级间换热系统以及管道温度压力检测系统；步骤二：当在上游干线需停输检修时，关闭管道输送系统的起点外输泵、本站的干线截断阀，上游相邻阀室的干线截断阀和下游末端截断阀，采用可移动的两级泄放系统和级间换热系统时，在检修停产后，将两级泄放系统和级间换热系统撬运输至阀室，并接入阀室旁路系统；步骤三：保持旁路前段截断阀、旁路后段截断阀、一级泄放阀和二级泄放阀关闭，在旁路前段截断阀与一级泄放阀之间的管段中注入氮气，压力与干线管道停输压力相同，在一级泄放阀与二级泄放阀之间的管段中注入氮气，压力控制在2-2.2MPa.g；步骤四：根据环境温度配置汽化器类型，若作业环境的气温高于0℃，则选择空温式汽化器，保障加热后介质温度高于-5℃；若环境温度低于0℃，则选择电加热水浴汽化器，保障加热后介质温度高于-5℃；步骤五：首先开启旁路截本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种密相二氧化碳管道安全泄放系统，其特征在于：包括密相二氧化碳管道输送与截断系统、阀室旁路系统、两级泄放系统以及管道温度压力检测系统；/n所述密相二氧化碳管道输送与截断系统包括依次连接的上游干线(1)、干线截断阀(2)以及下游干线(3)，所述上游干线(1)和下游干线(3)用于连接上下游管道，并形成密相二氧化碳输送通道，所述干线截断阀(2)用于控制上游干线(1)和下游干线(3)之间的连通或截断；/n所述阀室旁路系统包括阀室旁路以及设置在阀室旁路上的旁路截断阀组，所述阀室旁路的管道由干线截断阀(2)的上游干线(1)接出，并由干线截断阀(2)的下游干线(3)接入，形成干线旁路，所述阀室旁路系统用于在干线截断后提供上游干线(1)和下游干线(3)的检修放空旁路，并在上游干线(1)或下游干线(2)准备再启动时提供连通旁路；/n所述两级泄放系统用于对密相二氧化碳进行分级泄压，在所述两级泄放系统中设置有级间换热系统，所述级间换热系统用于对上一级泄放后的介质进行温度调节。/n

【技术特征摘要】
1.一种密相二氧化碳管道安全泄放系统，其特征在于：包括密相二氧化碳管道输送与截断系统、阀室旁路系统、两级泄放系统以及管道温度压力检测系统；
所述密相二氧化碳管道输送与截断系统包括依次连接的上游干线(1)、干线截断阀(2)以及下游干线(3)，所述上游干线(1)和下游干线(3)用于连接上下游管道，并形成密相二氧化碳输送通道，所述干线截断阀(2)用于控制上游干线(1)和下游干线(3)之间的连通或截断；
所述阀室旁路系统包括阀室旁路以及设置在阀室旁路上的旁路截断阀组，所述阀室旁路的管道由干线截断阀(2)的上游干线(1)接出，并由干线截断阀(2)的下游干线(3)接入，形成干线旁路，所述阀室旁路系统用于在干线截断后提供上游干线(1)和下游干线(3)的检修放空旁路，并在上游干线(1)或下游干线(2)准备再启动时提供连通旁路；
所述两级泄放系统用于对密相二氧化碳进行分级泄压，在所述两级泄放系统中设置有级间换热系统，所述级间换热系统用于对上一级泄放后的介质进行温度调节。


2.根据权利要求1所述的密相二氧化碳管道安全泄放系统，其特征在于：所述阀室旁路上设置的旁路截断阀组由旁路前段截断阀(8)和旁路后段截断阀(9)组成，所述旁路前段截断阀(8)和旁路后段截断阀(9)分别用于控制上游干线(1)和下游干线(3)的泄放通道。


3.根据权利要求2所述的密相二氧化碳管道安全泄放系统，其特征在于：所述上游干线(1)与旁路前段截断阀(8)之间的旁路管道为旁路前段管道(11)，所述旁路前段截断阀(8)和旁路后段截断阀(9)之间的旁路管道为旁路中段管道(12)，所述旁路后段截断阀(9)与下游干线(3)之间的旁路管道为旁路后段管道(13)。


4.根据权利要求3所述的密相二氧化碳管道安全泄放系统，其特征在于：所述两级泄放系统包括一级泄放阀(24)、二级泄放阀(25)、放空分液罐(27)以及放空立管(28)，所述一级泄放阀(24)的进口端通过泄放支路管道(21)与旁路中段管道(12)连接，所述一级泄放阀(24)的出口端通过一级泄放管道(22)与二级泄放阀(25)的进口端连接，所述二级泄放阀(25)的出口端通过二级泄放管道(23)与放空立管(28)连接，所述级间换热系统设置在一级泄放阀(24)与二级泄放阀(25)之间的一级泄放管道(22)上，所述放空分液罐(27)设置在二级泄放阀(25)与放空立管(28)之间的二级泄放管道(23)上。


5.根据权利要求4所述的密相二氧化碳管道安全泄放系统，其特征在于：所述级间换热系统包括入口管道、加温汽化器(26)以及出口管道，所述加温汽化器(26)用于对一级泄放后的低温二氧化碳进行介质与环境热量交换，所述入口管道与一级泄放管道(22)前段部分连接，所述出口管道与下游的一级泄放管道(22)后段部分连接。


6.根据权利要求5所述的密相二氧化碳管道安全泄放系统，其特征在于：所述加温汽化器(26)根据环境条件选择空温式汽化器或电加热水浴汽化器，即若作业环境的温度高于0℃，所述加温汽化器...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈俊文，李娜，袁国淳，闫宇婷，张茂林，徐嘉爽，汤晓勇，谌贵宇，陈运强，蒋志明，汪贵，
申请(专利权)人：中国石油工程建设有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51