CN205164437U - 高纯高压变压吸附制氮设备 - Google Patents
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Abstract
一种高纯高压变压吸附制氮设备,包括集装箱式撬块以及其内布置的空气压缩系统、空气净化系统、变压吸附制氮系统以及高压增压系统;所述空气压缩系统、空气净化系统、变压吸附制氮系统以及高压增压系统通过气体管线依次连接;所述空气压缩系统包括至少一个空气压缩机,所述空气净化系统包括空气冷却装置以及多组空气过滤器,所述变压吸附制氮系统包括多个并联的吸附塔,所述高压增压系统包括至少一个高压增压机。本实用新型结构简单、操作方便,能够获得压力、纯度、排量均能够满足氮气单元驱油的生产要求的氮气。
Description
技术领域
本实用新型涉及油气开发设备领域,特别涉及一种油田现场用高纯高压制氮设备。
背景技术
目前在油田现场,采用单元驱注油增产工艺中,一般氮气设备制取的氮气纯度为95%,氧气含量达5%,氧含量较高。在井底高温高压条件下氧成分对油管柱产生严重腐蚀,且单元驱油工艺需在短时间内,注入大量氮气,这种情况下对油管柱的腐蚀更为严重。为了有效解决此问题,避免氧含量过高造成腐蚀现象,必须提高氮气纯度。经过实验研究,氮气纯度达到99.0%,可有效解决氧含量高导致油管腐蚀的问题。
油田现场制取氮气的工艺有:膜分离制氮、变压吸附制氮。膜分离制氮工艺采用的高分子材料膜丝,可以承受25bar的压力,制取氮气。但在纯度99.0%时,由于分离效率、产氮量均较低,需要配套的空气压缩设备、膜制氮设备非常多,所以利用膜分离工艺制取高纯度氮气,设备成本非常高,性价比低,不适用于高纯高压氮气设备。变压吸附制氮工艺使用碳分子筛作为吸附剂制取氮气,变压吸附制氮设备一步法制取的氮气纯度可高达99.995%,甚至更高。但受到吸附剂材料承压限制,只能一步制取8bar以下的氮气,不能满足油田现场注气压力300-700bar的压力要求。
综合比较,目前市场上的制氮设备,可以实现高压力但纯度较低,可以实现高纯度但压力不能满足油田注气使用要求。
发明内容
本实用新型的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷,提供一种高纯高压变压吸附制氮设备,解决现有技术不能方便获得高纯高压氮气的缺陷。
本实用新型的技术方案为:包括集装箱式撬块以及其内布置的空气压缩系统、空气净化系统、变压吸附制氮系统以及高压增压系统;所述空气压缩系统、空气净化系统、变压吸附制氮系统以及高压增压系统通过气体管线依次连接;所述空气压缩系统包括至少一个空气压缩机,所述空气净化系统包括空气冷却装置以及多组空气过滤器,所述变压吸附制氮系统包括多个并联的吸附塔,所述高压增压系统包括至少一个高压增压机。
上述方案进一步优选为:所述空气冷却装置为翅片管式换热器,所述翅片管式换热器包括壳体以及壳体上下两端分别设有的集中室、分散室,集中室、分散室内侧之间间隔分布多根分别与其连通的翅片管,分散室的外侧连接换热介质进口,集中室的外侧连接换热介质出口;所述壳体的左右两端分别连接空气进、出口。
本实用新型结构简单、操作方便,能够获得压力、纯度、排量均能够满足氮气单元驱油的生产要求的氮气,并且由于高纯度、高压力氮气设备运行费用仅为电费,大大降低了同类设备的使用成本;采用采用撬装式结构,将整套设备放置于钢结构框架内部,利于运输,比如可以采用钢结构撬装式,即所有设备均放置在集装箱式撬块内,有效的解决了一般变压吸附设备占地面积大,运输、移动困难的缺陷。适用于设备吊装、移运。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图;
图2是翅片管式换热器的机构示意图;
图中:1、空气压缩系统,2、空气净化系统,3、变压吸附制氮系统,4、高压增压系统,5、壳体,6、空气进口,7、空气出口,8、冷水进口,9、冷水出口,10、翅片管,11、分散室,12、集中室。
具体实施方式
结合附图,对本实用新型作进一步的描述:
参见图1-2,一种高纯高压变压吸附制氮设备,包括集装箱式撬块以及其内布置的空气压缩系统1、空气净化系统2、变压吸附制氮系统3以及高压增压系统4;空气压缩系统1、空气净化系统2、变压吸附制氮系统3以及高压增压系统4通过气体管线依次连接;空气压缩系统包括至少一个空气压缩机,空气净化系统包括空气冷却装置以及多组空气过滤器,变压吸附制氮系统包括多个并联的吸附塔,高压增压系统包括至少一个高压增压机。
空气冷却装置为翅片管式换热器,翅片管式换热器包括壳体5以及壳体上下两端分别设有的集中室12、分散室11,集中室12、分散室11内侧之间间隔分布多根分别与其连通的翅片管10,分散室11的外侧连接冷水进口8,集中室12的外侧连接冷水出口8;壳体5的左右两端分别连接空气进、出口6、7。
工作过程:环境空气经过空气压缩机压缩,进入净化系统降温并除去杂质,通过变压吸附制氮系统,将压缩空气中的氧分子、氮分子分离,进入高压增压系统,将氮气压力增压。整套设备氮气纯度达99.9%,氮气压力500bar,排量2000Nm3/h。
本发明与现有技术相比,主要由以下改进:
(1)对制取氮气的工艺流程进行优化,使用高压增压机,将压力增压至500bar,满足现场高压力注气的要求;
利用制氮吸附剂制取氮气,吸附剂在压力作用下,在封闭的吸附塔内,吸附剂产生移动、摩擦,随工作时间的不断延长,吸附剂不断产生移动,吸附剂颗粒之间互相摩擦,导致吸附剂粉化,失去制氮能力。在进入吸附过程时,由于吸附塔内压力为大气压力,瞬间从大气压力1bar受到高于18bar的压力冲击,必将对吸附剂的寿命产生影响。
撬装高纯度高压力氮气设备,在进入吸附过程时,采用减压工艺,降低压缩空气进入吸附塔时的压力冲击,使吸附剂工作压力可以实现缓慢上升,最终达到吸附剂高于18bar工作压力,实现高压力下的持续吸附状态,配合多个吸附塔,使其逐个进行升压,保持设备的连续产氮能力。在减压过程中,同样采用缓慢降低放空压力的优化方式,阶段性缓慢降低放空压力,减少瞬间放空至大气压对吸附剂的冲击,最终实现高压力下放空。多个吸附塔同样采取逐个减压的方式,保持设备的连续工作状态。在均压过程时,对多个吸附塔的均压时间、顺序进行优化,使多个吸附塔不存在全部均压的状态,通过均压状态,实现每个吸附塔压力逐段上升的形式,保持设备的连续工作状态。
(2)利用变压吸附制氮原理,制取99.9%纯度氮气,降低含氧量;
撬装高纯度高压氮气设备,利用变压吸附原理,使用高纯度吸附剂,可以制取纯度99.9%的氮气,降低了氧含量。在油田现场注气作业中,有效的降低了氧含量高对油管腐蚀的影响,节约了设备注气成本。
(3)采用撬装式结构,将整套设备放置于钢结构框架内部,利于运输;
撬装高纯度高压氮气设备,采用钢结构撬装式,即所有设备均放置在集装箱式撬块内,有效的解决了一般变压吸附设备占地面积大,运输、移动困难的缺陷。适用于设备吊装、移运。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施案例,并不用以限定本实用新型,凡在本实用新型的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种高纯高压变压吸附制氮设备,其特征在于:包括集装箱式撬块以及其内布置的空气压缩系统、空气净化系统、变压吸附制氮系统以及高压增压系统;所述空气压缩系统、空气净化系统、变压吸附制氮系统以及高压增压系统通过气体管线依次连接;所述空气压缩系统包括至少一个空气压缩机,所述空气净化系统包括空气冷却装置以及多组空气过滤器,所述变压吸附制氮系统包括多个并联的吸附塔,所述高压增压系统包括至少一个高压增压机。
2.根据权利要求1所述的高纯高压变压吸附制氮设备,其特征在于:所述空气冷却装置为翅片管式换热器,所述翅片管式换热器包括壳体以及壳体上下两端分别设有的集中室、分散室,集中室、分散室内侧之间间隔分布多根分别与其连通的翅片管,分散室的外侧连接换热介质进口,集中室的外侧连接换热介质出口;所述壳体的左右两端分别连接空气进、出口。
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CN201520977664.3U CN205164437U (zh) | 2015-12-01 | 2015-12-01 | 高纯高压变压吸附制氮设备 |
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CN201520977664.3U Active CN205164437U (zh) | 2015-12-01 | 2015-12-01 | 高纯高压变压吸附制氮设备 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN106698366A (zh) * | 2017-03-15 | 2017-05-24 | 合肥良骏汽车材料有限公司 | 一种用于汽车顶棚生产的氮气发生装置 |
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2015
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