【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于二氧化碳管道输送，特别涉及一种支线超临界二氧化碳管道投产系统与方法。
技术介绍
1、为满足我国碳达峰、碳中和战略的发展需求，在能源化工行业节能减排和环境保护需求逐日增长的背景下，对二氧化碳实施规模性捕集与利用是有效降低碳排放的优选途径。其中，长距离管道输送是支撑二氧化碳捕集与利用的关键途径。二氧化碳临界温度约为31.1℃，临界压力约为7.38mpa，长距离管道输送时，公认采用压力高于临界压力的超临界输送相态模式，以提高输送的经济性。与常规管道系统类似，随着碳捕集、碳封存或碳利用技术的发展，超临界二氧化碳管道的建设趋势必然向“干线管道+支线管道”的管网模式发展，以期形成完善的综合网络系统，提高碳源的利用或封存效率。
2、由二氧化碳的特性可知，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，这是二氧化碳有别于常规烃类介质的显著特征。对于常规液相管道，其投产过程中常用水作为管道投产的初始充装介质，在管道运行中采用油顶水的方式予以替换。与常规液相管道不同，密相输送的二氧化碳在含水环境下具有较强的腐蚀性，管道本身具有较高的干燥要求，因此不宜采用水来建立投产前的管道背压。同时，由于超临界二氧化碳管道对管道干燥要求较高，优选氮气或干空气进行提前干燥，随后再进行投产工作。需要注意的是，对于从超临界二氧化碳干线管道上下载产品的支线长距离管道，其投产过程应充分服从干线的输送计划，即支线管道投产过程具有下载量相对额定的显著特征，否则将极大地影响干线长距离输送的稳定性。
3、同时
4、目前，鲜有公开文献针对干线流量稳定控制的支线超临界二氧化碳管道的投产工艺进行报道，我国的长距离二氧化碳管道尚未实质性建设，相关参考做法与经验极少，因此，需要对相关投产前流量控制、低温控制及充装工艺进行研究与优化，保障管道系统安全，为后续大规模开展的二氧化碳管道输送工程提供参考与借鉴。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于：针对上述存在的问题，提供一种能够安全、高效地实施支线超临界二氧化碳管道输送的支线超临界二氧化碳管道投产系统与方法。
2、本专利技术基于二氧化碳相态特征和支线管道投产的客观约束及需求，针对支线超临界二氧化碳管道输送投产前的介质流量控制、温度控制、压力充装等问题，从干线流量稳定、安全置换、阶梯压力充装等角度出发，分别设置干线介质引入系统、投产与泄放控制系统、末端泄放系统、仪表检测系统等。
3、其中，干线介质引入系统设置于支线首站，主要包括引入支线、配套阀门、清管发球筒等，用于将干线介质引入支线系统、提供支线投产过程调压旁路、提供支线投产过程中紧急情况下的介质泄放设施等功能；投产与泄放控制系统设置于支线首站，主要包括流量调节阀、压力调节阀、两级多列空浴式换热器、不锈钢管路等，用于对干线下载的投产介质进行流量控制、压力调节，同时对调压后的初期低温介质进行温度补偿，满足充装进入下游支线的最低温度要求，另外，还对不同投产阶段的流量进行分别控制；末端泄放系统设置于支线管道末端，用于对投产初期过程中的管道内积存氮气进行排空，并长期监测管道末端气体组分，指示置换情况，确定充压起始时间点；仪表检测系统包括设置在本专利技术各系统中的压力变送器、温度变送器等，用于对投产过程中关键点位的温度与压力进行监控，反馈至生产系统。由此，实现支线超临界二氧化碳管道的高效、安全投产。
4、本专利技术采用的技术方案是：一种支线超临界二氧化碳管道投产系统，其特征在于：包括干线介质引入系统、投产与泄放控制系统、末端泄放系统以及仪表检测系统；
5、所述干线介质引入系统连接上游超临界二氧化碳干线管道，用于将干线介质引入支线系统，所述干线介质引入系统设置有支线投产过程调压旁路；
6、所述投产与泄放控制系统与干线介质引入系统的调压旁路相连，用于对干线下载的投产介质进行流量控制、压力调节，同时对调压后的初期低温介质进行温度补偿，并在紧急工况下，对干线下载的介质进行放空；
7、所述末端泄放系统设置在支线末端站场，用于对投产初期过程中的管道内积存氮气进行排空，并监测管道末端气体组分；
8、所述仪表检测系统包括多个压力变送器和温度变送器，用于对投产过程中关键点位的温度与压力进行监控。
9、本专利技术所述的支线超临界二氧化碳管道投产系统，其所述干线介质引入系统包括二氧化碳支线接入管道、支线第一旁路以及支线第二旁路；
10、所述二氧化碳支线接入管道连接上游超临界二氧化碳干线管道，在所述二氧化碳支线接入管道上，沿介质流动方向依次设置有支线入口截断阀、支线调节阀和支线第二截断阀；
11、所述支线第一旁路设置于支线入口截断阀下游，用于提供连接投产与泄放控制系统的入口通道，在所述支线第一旁路上设置有支线第一旁路截断阀；
12、所述支线第二旁路设置于支线第二截断阀下游，用于提供连接投产与泄放控制系统的出口通道，在所述支线第二旁路上设置有支线第二旁路截断阀。
13、本专利技术所述的支线超临界二氧化碳管道投产系统，其在所述支线入口截断阀下游设置有支线入口流量变送器，用于实时检测支线引入的二氧化碳流量；在所述支线第二截断阀下游设置有支线压力变送器，用于实时检测支线压力调节后的压力。
14、本专利技术所述的支线超临界二氧化碳管道投产系统，其在所述支线第二截断阀下游设置有清管组件，所述清管组件包括清管发球筒、清管第一截断阀、支线清管截断阀以及清管第二截断阀，所述清管第一截断阀与清管发球筒大端相连，所述支线清管截断阀连接在清管发球筒出口端，所述清管第一截断阀和清管第二截断阀仅在支线首站置换与清管工况下开启，清管器发出后立即关闭，所述支线清管截断阀仅在支线首站置换与清管工况下关闭，清管器发出后立即开启。
15、本专利技术所述的支线超临界二氧化碳管道投产系统，其所述投产与泄放控制系统包括一级调节阀后管道、二级调节阀后管路以及放空组件，所述一级调节阀后管道通过一级调节阀与支线第一旁路截断阀相连，所述二级调节阀后管路与支线第二旁路截断阀相连，在所述一级调节阀后管道和二级调节阀后管路之间，沿介质流动方向依次设置有一级空浴式换热器、二级调节阀、过滤器以及二级空浴式换热器，所述放空组件连接在二级调节阀下游。
16、本专利技术所述的支线超临界二氧化碳管道投产系统，其所述放空组件包括放空管道和放空立管，所述放空管道连接二级调节阀和放空立管，在所述放空管道上设置有放空流量调节阀。
17、本专利技术所述的支线超临界二氧化碳管道投产系统，其所述末端泄放系统包括泄放支管和泄放立管，在所述泄放支管上依次设置有泄放截断阀、泄放调节阀以及取样阀。
18、本专利技术所述的支线超临界二氧化碳管道投产系统，其所述仪表本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种支线超临界二氧化碳管道投产系统，其特征在于：包括干线介质引入系统、投产与泄放控制系统、末端泄放系统以及仪表检测系统；
2.根据权利要求1所述的支线超临界二氧化碳管道投产系统，其特征在于：所述干线介质引入系统包括二氧化碳支线接入管道(1)、支线第一旁路(10)以及支线第二旁路(13)；
3.根据权利要求2所述的支线超临界二氧化碳管道投产系统，其特征在于：在所述支线入口截断阀(2)下游设置有支线入口流量变送器(6)，用于实时检测支线引入的二氧化碳流量；在所述支线第二截断阀(4)下游设置有支线压力变送器(5)，用于实时检测支线压力调节后的压力。
4.根据权利要求2所述的支线超临界二氧化碳管道投产系统，其特征在于：在所述支线第二截断阀(4)下游设置有清管组件，所述清管组件包括清管发球筒(14)、清管第一截断阀(7)、支线清管截断阀(8)以及清管第二截断阀(9)，所述清管第一截断阀(7)与清管发球筒(14)大端相连，所述支线清管截断阀(8)连接在清管发球筒(14)出口端，所述清管第一截断阀(7)和清管第二截断阀(9)仅在支线首站置换与清管工况下开
5.根据权利要求2所述的支线超临界二氧化碳管道投产系统，其特征在于：所述投产与泄放控制系统包括一级调节阀后管道(22)、二级调节阀后管路(27)以及放空组件，所述一级调节阀后管道(22)通过一级调节阀(21)与支线第一旁路截断阀(11)相连，所述二级调节阀后管路(27)与支线第二旁路截断阀(12)相连，在所述一级调节阀后管道(22)和二级调节阀后管路(27)之间，沿介质流动方向依次设置有一级空浴式换热器(23)、二级调节阀(24)、过滤器(25)以及二级空浴式换热器(26)，所述放空组件连接在二级调节阀(24)下游。
6.根据权利要求5所述的支线超临界二氧化碳管道投产系统，其特征在于：所述放空组件包括放空管道(28)和放空立管(30)，所述放空管道(28)连接二级调节阀(24)和放空立管(30)，在所述放空管道(28)上设置有放空流量调节阀(29)。
7.根据权利要求1所述的支线超临界二氧化碳管道投产系统，其特征在于：所述末端泄放系统包括泄放支管(45)和泄放立管(44)，在所述泄放支管(45)上依次设置有泄放截断阀(41)、泄放调节阀(42)以及取样阀(43)。
8.根据权利要求5所述的支线超临界二氧化碳管道投产系统，其特征在于：所述仪表检测系统包括一级调压后压力变送器(31)、一级调压后温度变送器(32)、一级换热后温度变送器(33)、二级调压后压力变送器(34)、二级调压后温度变送器(35)以及二级换热后温度变送器(36)，所述一级调压后压力变送器(31)和一级调压后温度变送器(32)设置在一级调节阀(21)下游，所述一级换热后温度变送器(33)设置在一级空浴式换热器(23)下游，所述二级调压后压力变送器(34)和二级调压后温度变送器(35)设置在过滤器(25)下游，所述二级换热后温度变送器(36)设置在二级空浴式换热器(26)下游。
9.一种采用权利要求1至8中任意一项所述的支线超临界二氧化碳管道投产系统的投产方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种支线超临界二氧化碳管道投产系统，其特征在于：包括干线介质引入系统、投产与泄放控制系统、末端泄放系统以及仪表检测系统；
2.根据权利要求1所述的支线超临界二氧化碳管道投产系统，其特征在于：所述干线介质引入系统包括二氧化碳支线接入管道(1)、支线第一旁路(10)以及支线第二旁路(13)；
3.根据权利要求2所述的支线超临界二氧化碳管道投产系统，其特征在于：在所述支线入口截断阀(2)下游设置有支线入口流量变送器(6)，用于实时检测支线引入的二氧化碳流量；在所述支线第二截断阀(4)下游设置有支线压力变送器(5)，用于实时检测支线压力调节后的压力。
4.根据权利要求2所述的支线超临界二氧化碳管道投产系统，其特征在于：在所述支线第二截断阀(4)下游设置有清管组件，所述清管组件包括清管发球筒(14)、清管第一截断阀(7)、支线清管截断阀(8)以及清管第二截断阀(9)，所述清管第一截断阀(7)与清管发球筒(14)大端相连，所述支线清管截断阀(8)连接在清管发球筒(14)出口端，所述清管第一截断阀(7)和清管第二截断阀(9)仅在支线首站置换与清管工况下开启，清管器发出后立即关闭，所述支线清管截断阀(8)仅在支线首站置换与清管工况下关闭，清管器发出后立即开启。
5.根据权利要求2所述的支线超临界二氧化碳管道投产系统，其特征在于：所述投产与泄放控制系统包括一级调节阀后管道(22)、二级调节阀后管路(27)以及放空组件，所述一级调节阀后管道(22)通过一级调节阀(21)与支线第一旁路截断阀(11)相连，所述二级调节阀后管路(27)与支线第二旁路截断阀(12)相连，在所...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈俊文，汤晓勇，陈杰，杨帆，郭艳林，张茂林，陈情来，沈全锋，马艳琳，唐昊，
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：
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