一种超临界CO制造技术

本公开提供一种超临界CO

【技术实现步骤摘要】
一种超临界CO2多级节流装置及方法
本公开涉及超临界CO2管道安全控制
，特别涉及一种超临界CO2多级节流装置及方法。
技术介绍
本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的
技术介绍
，并不必然构成现有技术。超临界态CO2具备密度大、粘度小的特点，呈现类似气体又类似液体的状态，国际上绝大多数长距离CO2管道均采用超临界态输送。然而，由于超临界CO2管道与长距离输气管道同属于高压管道，且CO2与天然气物性和相特性不同，具有强节流效应，因此CO2节流存在特殊性以及一定的安全隐患。专利技术人发现，管道节流时，管内高压CO2将在节流孔口处形成强节流效应，若如图1中进行直接放空会致使管内温度场发生骤变，当降至一定压力和温度时，CO2发生相变形成干冰，可能会堵塞管道并严重影响管道的正常输送，此外强烈的低温也会对管道及附属设备造成损伤，影响管道的安全泄放。
技术实现思路
本公开的目的是针对现有技术存在的缺陷，提供一种超临界CO2多级节流装置及方法，通过控制输气管道内CO2流体压力变化，维持泄放过程中的温度，配合多级节流阀，减少单级节流阀前后的温差，配合加热结构，泄放放空管内压力，有效控制干冰生成，达到安全泄放的目的。本公开的第一目的是提供一种超临界CO2多级节流装置，采用以下技术方案：包括至少一个节流阀和至少一个加热机构，节流阀和加热机构依次交替间隔布置，且通过放空管依次串联并接入输送管道，通过调节节流阀开度和加热机构的功率，以使得放空管末端泄放的气体高于三相点温度。进一步地，分别调节每一节流阀的开度，分级降至临界压力以上，使温度维持在三相点以上。本公开的第二目的是提供一种超临界CO2多级节流方法，包括以下步骤：确定节流泄放超临界CO2过程不产生干冰的最小吸热量，计算将将高压CO2节流至临界压力以上时的温度；建立管道节流和孔口节流温度计算模型，判断节流后的温度若低于三相点温度，则将超临界CO2分级将至临界压力以上处，维持温度在三相点温度以上；确定各级节流所需的加热功率，按照临界压力比进行参数配置，将超临界CO2节流至大气压力。进一步地，判断节流后的温度高于三相点温度时，确定各级节流所需的加热功率。进一步地，按照临界压力进行节流压力设置，计算节流后温度，根据所需加热配置加热功率。进一步地，所述节流后的温度包括节流阀节流孔处温度和放空管内温度。进一步地，参考节流级数和临界压力比，对节流过程进行控制、对级间加热进行控制。进一步地，对于高压超临界CO2放空，采用三级节流，并在相邻级之间进行加热。进一步地，在第一级节流时，将压力节流至临界压力，CO2维持原有相态进行泄放。进一步地，低于临界压力范围，依据临界压力比布置第二级节流，按照均衡分配原则分配加热量。与现有技术相比，本公开具有的优点和积极效果是：(1)通过控制输气干线内流体压力变化，维持泄放过程中的温度，配合多级节流阀，减少单级节流阀前后的温差，配合加热结构，泄放放空管内压力，有效控制干冰生成，达到安全泄放的目的；(2)控制输气干线内流体的压力温度变化，保证干线内不会因为快速降压引起流体迅速膨胀或蒸发导致管内剧烈降温，从而避免了生成干冰对管材和管道仪表造成低温损伤程；(3)控制连接大气的放空管线内的温度变化，防止流体以大压差流经放空阀时，解决生成干冰堵塞放空管线并引发危险事故的问题，通过在高压CO2管道放空中采用多级节流泄放方法，可以使减少节流阀前后压降，缓解流体温降程度，给予流体与周围介质足够长的换热时间，有效控制干冰生成，达到安全泄放，降低管道放空过程发生事故的概率；(4)在高压CO2管道放空中采用多级节流泄放，可以使减少节流阀前后压降，缓解流体温降幅度，降低节流放空对于管道、设备及周围环境的不利影响，在不产生干冰的前提下用最少加热量尽快泄放压力，同时采取加热措施，可以有效控制干冰生成，达到安全泄放的目的。附图说明构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。图1为本公开
技术介绍
中现有泄放方式的结构示意图；图2为本公开实施例1、2中节流装置的结构示意图；图3为本公开实施例1、2中节流过程在CO2压焓图中的演变规律示意图；图4为本公开实施例1、2中管道节流后温度计算流程示意图；图5为本公开实施例1、2中管道节流孔口温度计算流程示意图；图6为本公开实施例1、2中超临界CO2多级节流放空控制流程示意图。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步地说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；为了方便叙述，本公开中如果出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用，仅仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开的限制。正如
技术介绍
中所介绍的，现有技术中直接放空会致使管内温度场发生骤变，当降至一定压力和温度时，CO2发生相变形成干冰，可能会堵塞管道并严重影响管道的正常输送；针对上述问题，本公开提出了一种超临界CO2多级节流装置及方法。实施例1本公开的一种典型的实施方式中，如图2-图6所示，提出了一种超临界CO2多级节流装置。主要包括布置在放空管上的节流阀和加热机构，其中，节流阀和加热机构分别至少布置一个，节流阀和加热机构交替间隔布置在放空管上，放空管接入输送管道，节流阀调节放空管输送的流量，加热机构对放空管内的介质进行加热。对于图1中现有技术直接对输送管路直接放空的过程，在CO2管道经放空管线减压至大气压力。首先在放空阀处，CO2管道内压力降低到大气压，因此释放的CO2温度与其在大气中的沸点相同，大约在-78.4℃左右，阀门也会冷却到这个温度，所以减压过程会生成干冰。另外在管道内由于固定容积内的质量损失，管道内产生了绝热膨胀温降。此外，当压力降到了临界压力下产生蒸汽时，蒸发热使管道进一步降温。在本实施例中，如图2所示，通过节流阀、加热机构配合放空管形成CO2管道多级节流放空结构，通过调节节流阀开度和加热机构的功率，以使得放空管末端泄放的气体高于三相点温度；分别调节每一节流阀的开度，分级降至临界压力以上，使温度维持在三相点以上。控制输气干线内流体的压力温度变化，保证干线内不会因为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超临界CO

【技术特征摘要】
1.一种超临界CO2多级节流装置，其特征在于，包括至少一个节流阀和至少一个加热机构，节流阀和加热机构依次交替间隔布置，且通过放空管依次串联并接入输送管道，通过调节节流阀开度和加热机构的功率，以使得放空管末端泄放的气体高于三相点温度。


2.如权利要求1所述的超临界CO2多节节流装置，其特征在于，分别调节每一节流阀的开度，分级降至临界压力以上，使温度维持在三相点以上。


3.一种超临界CO2多级节流方法，其特征在于，包括以下步骤：
确定节流泄放超临界CO2过程不产生干冰的最小吸热量，计算将将高压CO2节流至临界压力以上时的温度；
建立管道节流和孔口节流温度计算模型，判断节流后的温度若低于三相点温度，则将超临界CO2分级将至临界压力以上处，维持温度在三相点温度以上；
确定各级节流所需的加热功率，按照临界压力比进行参数配置，将超临界CO2节流至大气压力。


4.如权利要求3所述的超临界CO2多级节流方法，其特征在于，判断节流后的温度高于三相点...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈建磊，梁海宁，陈霖，刘建武，张艳，范振宁，高帅，杜培恩，李超，冯亚妮，李彤彤，徐志诚，李玉星，胡其会，张楠，
申请(专利权)人：中石化石油工程设计有限公司，中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：山东;37