[实用新型]一种二氧化碳提纯液化的装置

说明书

本实用新型涉及一种二氧化碳提纯液化的装置，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）。该装置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；本实用新型流程简单、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。

技术领域

本实用新型涉及石油天然气勘探与开发技术领域，特别是一种油田CO₂驱产出气的提纯液化的装置。

背景技术

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。

发明内容