CN113856416B - 一种基于钻井隔水管的深水平台排放二氧化碳物理吸附分离装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于钻井隔水管的深水平台排放二氧化碳物理吸附分离装置及方法。本发明包括深水钻井平台、CO2物理吸收溶液罐、钻井隔水管，及依次相连接的不保温附属管线、海底柔性囊式不保温管、保冷附属管线、气液分离装置、升温装置和CO2储存装置；其中，不保温附属管线、保冷附属管线分别沿钻井隔水管的长度方向设置于其外壁上，不保温附属管线、保冷附属管线通过海底柔性囊式不保温管相连接。本发明方法基于钻井隔水管的深水平台排放CO2物理吸附分离装置进行。本发明将含CO2的平台排放废气和吸收溶液注入钻井隔水管附属管线，通过海底柔性囊式不保温管利用海底低温高压环境进行吸收，再将吸收了CO2的溶液保冷返回平台进行分离和储存，从而实现CO2捕集。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于钻井隔水管的深水平台排放二氧化碳物理吸附分离装置及方法，属于海洋石油工程钻采技术和节能减排领域。
背景技术
目前，深水钻井平台主要利用柴油发电机组提供动力，平台运行每天需要消耗大量的柴油，产生大量的二氧化碳（CO2），直接排放到大气中。一艘典型的深水钻井平台年累计碳排放量可达6.8万吨。在目前，国际深水钻井平台还未有进行CO2捕集的案例，都是直接排放于大气中。但在碳达峰、碳中和目标下，如何对钻井平台排放CO2进行捕集与封存，成为深水油气钻井行业的挑战之一。
在此背景下，有效减少钻井平台的CO2排放，助力海洋油气行业积极探索节能减排，亟需一种深水平台排放CO2物理吸附分离方法及装置。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于钻井隔水管的深水平台排放二氧化碳物理吸附分离装置及方法。
本发明提供的一种基于钻井隔水管的深水平台排放二氧化碳物理吸附分离装置，它包括深水钻井平台、CO2物理吸收溶液罐、钻井隔水管、不保温附属管线、海底柔性囊式不保温管、保冷附属管线、气液分离装置、升温装置和CO2储存装置；
所述深水钻井平台上设置废气排放装置，所述钻井隔水管的顶部固定于所述深水钻井平台上；
所述废气排放装置和所述CO2物理吸收溶液罐均与所述不保温附属管线相连接；
所述不保温附属管线、所述保冷附属管线分别沿所述钻井隔水管的长度方向设置于其外壁上，所述海底柔性囊式不保温管设于所述钻井隔水管的底部外壁上；所述不保温附属管线、所述保冷附属管线通过所述海底柔性囊式不保温管相连接；
所述保冷附属管线依次与所述气液分离装置、所述升温装置和所述CO2储存装置相连接，所述气液分离装置、所述升温装置和所述CO2储存装置均设置于所述深水钻井平台。
本发明中，所述气液分离装置、所述升温装置和所述CO2储存装置之间均通过管路相连接。
本发明中，所述海底柔性囊式不保温管用于实现海底内外压力平衡和快速传热，CO2在海底低温高压环境下溶解度会发生变化而被物理吸收进管内溶液中，其他非CO2气体不溶于溶液中；
所述保冷附属管线，用于在输送吸收了CO2的溶液向上回深水钻井平台的过程中保冷，使CO2不会从溶液中分离；
所述气液分离装置，用于将其它废气及吸收了CO2的溶液进行分离，分理出吸收了CO2的溶液；
所述升温装置，用于利用温度升高将CO2从吸收溶剂中分离出来，从而输送进所述CO2储存装置中。
本发明中，所述不保温附属管线采用不保温的材料制成；
所述保冷附属管线采用保冷材料制成。
上述的基于钻井隔水管的深水平台排放二氧化碳物理吸附分离装置中，所述废气排放装置和所述CO2物理吸收溶液罐通过混输泵与所述不保温附属管线相连接；所述废气排放装置和所述CO2物理吸收溶液罐均通过管路与所述混输泵相连接。
上述的基于钻井隔水管的深水平台排放二氧化碳物理吸附分离装置中，所述CO2物理吸收溶液罐储存CO2的有机吸收溶剂；
所述有机吸收溶剂包括甲醇。
本发明中，所述深水钻井平台产生废气与所述CO2物理吸收溶液罐中的CO2的有机吸收溶剂一起通过所述混输泵输送至所述不保温附属管线。
本发明中，所述的基于钻井隔水管的深水平台排放CO2物理吸附分离装置的各个组成部件均为本领域能实现其相应功能的常规设置的装置部件。
本发明还提供了上述的基于钻井隔水管的深水平台排放二氧化碳物理吸附分离装置进行基于钻井隔水管的深水平台排放CO2物理吸附分离方法，包括如下步骤：
将所述深水钻井平台产生的含CO2排放废气与所述CO2物理吸收溶液罐中CO2的有机吸收溶剂一起输送至所述钻井隔水管的外壁上设置的所述不保温附属管线内，在所述钻井隔水管底端输送至所述深水海底柔性囊式不保温管，再通过所述保冷附属管线向上输送回所述深水钻井平台上的所述气液分离装置，分离得到CO2的溶液经过所述升温装置，分离出成高纯度CO2再输送进CO2储存装置。
上述的方法中，所述深水钻井平台产生的含CO2排放废气与所述CO2物理吸收溶液罐中CO2的有机吸收溶剂通过所述混输泵输送至所述不保温附属管线内。
本发明具有以下优点：
1、海底柔性囊式不保温管的设置，实现了海底内外压力平衡和快速传热，CO2在海底低温高压环境下溶解度会发生变化而被物理吸收进管内溶液中，其他非CO2气体不溶于溶液中；
2、保冷附属管线的设置，在输送吸收了CO2的溶液向上回深水钻井平台的过程中保冷，使CO2不会从溶液中分离；
3、气液分离装置的设置，将其它废气及吸收了CO2的溶液进行分离，分理出吸收了CO2的溶液；
4、升温装置的设置，利用温度升高将CO2从吸收溶剂中分离出来，从而输送进CO2储存装置中。
综上，常规深水油气钻井，平台排放废气中的CO2直接排放进入大气中，产生大量的碳排放。而本发明先把含CO2的平台排放废气和吸收溶液一起注入钻井隔水管附属管线，利用海底低温高压环境进行吸收，再将吸收了CO2的溶液保冷返回平台进行分离和储存，从而实现CO2捕集。本发明为深水钻井提供一种CO2捕集方案，助力海洋油气开发探索出节能减排的路径和方式。
附图说明
图1为基于钻井隔水管的深水平台排放二氧化碳物理吸附分离装置的结构示意图。
图中各个标记如下：
1-深水浮式钻井平台，2-废气排放装置，3-废气输送管线，4-CO2物理吸收溶液罐，5-混输泵，6-钻井隔水管，7-不保温附属管线，8-海底柔性囊式不保温管，9-保冷附属管线，10-气液分离装置，11-升温装置，12-CO2储存装置。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明，但本发明并不局限于以下实施例。
如图1所示，为本发明一种基于钻井隔水管的深水平台排放二氧化碳物理吸附分离装置，包括深水浮式钻井平台1、CO2物理吸收溶液罐4、钻井隔水管6、不保温附属管线7、海底柔性囊式不保温管8、保冷附属管线9、气液分离装置10、升温装置11和CO2储存装置12。
其中，深水浮式钻井平台1上设置废气排放装置2，钻井隔水管6的顶部固定于深水浮式钻井平台1上；
废气排放装置2和CO2物理吸收溶液罐4（用于储存CO2的有机吸收溶剂；有机吸收溶剂包括甲醇、聚酷类有机溶剂）通过混输泵5均与不保温附属管线7相连接，废气排放装置2和CO2物理吸收溶液罐4均通过管路与混输泵5相连接。
不保温附属管线7、保冷附属管线9（用于在输送吸收了CO2的溶液向上回深水钻井平台的过程中保冷，使CO2不会从溶液中分离）分别沿钻井隔水管6的长度方向设置于其外壁上，海底柔性囊式不保温管8（用于实现海底内外压力平衡和快速传热，CO2在海底低温高压环境下溶解度会发生变化而被物理吸收进管内溶液中，其他非CO2气体不溶于溶液中）设于钻井隔水管6的底部外壁上；不保温附属管线7、保冷附属管线9通过海底柔性囊式不保温管8相连接。
保冷附属管线9依次与气液分离装置10、升温装置11和CO2储存装置12相连接，气液分离装置10、升温装置11和CO2储存装置12均设置于深水浮式钻井平台1上。气液分离装置10用于将其它废气及吸收了CO2的溶液进行分离，分理出吸收了CO2的溶液；升温装置11用于利用温度升高将CO2从吸收溶剂中分离出来，从而输送进CO2储存装置12中。
进一步的，不保温附属管线7采用不保温的材料制成；
保冷附属管线9采用保冷材料制成。
本发明机理是先把含CO2的平台排放废气和吸收溶液一起注入钻井隔水管6上设置的附属管线（不保温附属管线7、海底柔性囊式不保温管8、保冷附属管线9），海底柔性囊式不保温管8利用海底低温高压环境进行吸收，再将吸收了CO2的溶液保冷返回平台进行分离和储存，从而实现CO2捕集。
本发明采用上述基于钻井隔水管的深水平台排放二氧化碳物理吸附分离装置进行基于钻井隔水管的深水平台排放CO2物理吸附分离方法，包括如下步骤：
深水浮式钻井平台1上的柴油机等动力机组会产生废气（含二氧化碳、硫化物、氮化物、烟尘等）通过平台废气排放装置2后，含CO2为主的废气通过输送管线3和CO2物理吸收溶液罐4中CO2的有机吸收溶剂一起通过混输泵5被输送到钻井隔水管6上外侧附带的不保温附属管线7。不保温附属管线7中含CO2为主的废气及CO2的有机吸收溶剂的混合液在向海底输送过程中，受到自身静水压的压力，溶液压力越来越高。在钻井隔水管6底端，混合液输送到深水海底柔性囊式不保温管8中。由于海底囊式不保温管8可实现海底内外压力平衡和快速传热，CO2在海底低温高压环境下溶解度会发生变化而被物理吸收进溶液中，其他非CO2气体不溶于溶液中。其它废气及吸收了CO2的溶液再通过保冷附属管线9向上输送回深水浮式钻井平台1上。在向上输送过程中由于保冷附属管线9具有保冷功能，CO2不会从溶液中分离。其它废气及吸收了CO2的溶液输送经过气液分离装置10后，其他废气全部分离，仅剩下吸收了CO2的溶液，再经过升温装置11，CO2会从吸收溶剂中分离出成高纯度CO2，再输送进CO2储存装置12中。
常规深水油气钻井，平台排放废气中的CO2直接排放进入大气中，产生大量的碳排放。深水钻井平台排放CO2的捕集对碳中和十分重要。本发明的一种基于钻井隔水管的深水平台排放CO2物理吸附分离方法及装置，先把含CO2的平台排放废气和吸收溶液一起注入钻井隔水管附属管线，利用海底低温高压环境进行吸收，再将吸收了CO2的溶液保冷返回平台进行分离和储存，从而实现CO2捕集。本方法和装置可为深水钻井提供一种CO2捕集方案，助力海洋油气开发探索出节能减排的路径和方式。
Claims (6)
1.一种基于钻井隔水管的深水平台排放二氧化碳物理吸附分离装置，其特征在于：它包括深水钻井平台、CO2物理吸收溶液罐、钻井隔水管、不保温附属管线、海底柔性囊式不保温管、保冷附属管线、气液分离装置、升温装置和CO2储存装置；
所述深水钻井平台上设置废气排放装置，所述钻井隔水管的顶部固定于所述深水钻井平台上；
所述废气排放装置和所述CO2物理吸收溶液罐均与所述不保温附属管线相连接；
所述不保温附属管线、所述保冷附属管线分别沿所述钻井隔水管的长度方向设置于其外壁上，所述海底柔性囊式不保温管设于所述钻井隔水管的底部外壁上；所述不保温附属管线、所述保冷附属管线通过所述海底柔性囊式不保温管相连接；
所述保冷附属管线依次与所述气液分离装置、所述升温装置和所述CO2储存装置相连接，所述气液分离装置、所述升温装置和所述CO2储存装置均设置于所述深水钻井平台。
2.根据权利要求1所述的基于钻井隔水管的深水平台排放二氧化碳物理吸附分离装置，其特征在于：所述废气排放装置和所述CO2物理吸收溶液罐通过混输泵与所述不保温附属管线相连接。
3.根据权利要求1或2所述的基于钻井隔水管的深水平台排放二氧化碳物理吸附分离装置，其特征在于：所述CO2物理吸收溶液罐储存CO2的有机吸收溶剂；
所述有机吸收溶剂包括甲醇。
4.根据权利要求1或2所述的基于钻井隔水管的深水平台排放二氧化碳物理吸附分离装置，其特征在于：所述不保温附属管线采用不保温的材料制成；
所述保冷附属管线采用保冷材料制成。
5.权利要求1-4中任一项所述的基于钻井隔水管的深水平台排放二氧化碳物理吸附分离装置进行基于钻井隔水管的深水平台排放CO2物理吸附分离方法，其特征在于，包括如下步骤：
将所述深水钻井平台产生的含CO2排放废气与所述CO2物理吸收溶液罐中CO2的有机吸收溶剂一起输送至所述钻井隔水管的外壁上设置的所述不保温附属管线内，在所述钻井隔水管底端输送至所述深水海底柔性囊式不保温管，再通过所述保冷附属管线向上输送回所述深水钻井平台上的所述气液分离装置，分离得到CO2的溶液经过所述升温装置，分离出成高纯度CO2再输送进CO2储存装置。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述深水钻井平台产生的含CO2排放废气与所述CO2物理吸收溶液罐中CO2的有机吸收溶剂通过所述混输泵输送至所述不保温附属管线内。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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