CN216498481U - 一种新型模块化高纯度二氧化碳液化提纯装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型模块化高纯度二氧化碳液化提纯装置，包括原料气缓冲分离器、除油器、二氧化碳干燥器、二氧化碳液化器和二氧化碳提纯塔，所述原料气缓冲分离器的出气端通过管道与除油器的进气端相连，所述除油器的出气端通过管道与二氧化碳干燥器的进气端相连，所述二氧化碳干燥器的出气端通过管道与二氧化碳液化器的进气端相连，所述二氧化碳液化器的出液端通过管道与二氧化碳提纯塔的进液端相连，本实用新型优化了液化提纯装置的工艺性能，使液化提纯后的二氧化碳含水小于20ppm，纯度大于99.0％。

Description

一种新型模块化高纯度二氧化碳液化提纯装置

技术领域

本实用新型涉及二氧化碳液化提纯技术领域，具体领域为一种新型模块化高纯度二氧化碳液化提纯装置。

背景技术

二氧化碳在常温下是气态，加压降温后很容易液化，利用这一特性，将二氧化碳原料气冷凝液化后，通过精馏提纯生产出纯度达到99％以上的液态二氧化碳。

气体二氧化碳经过管输或收集装置送至液化提纯装置进行处理，成品液体二氧化碳可作为油田注入剂，有效地驱油和提高石油的采油率，或注入地下难于开采的煤层，使煤层气化，获得化工所需的合成气体和居间物，也可作为碳捕获后的产物在地层封存，减少气体二氧化碳对环境的影响。

二氧化碳驱作为低渗透油田提高采收率的一项关键和实用技术发展迅速，油藏条件下，二氧化碳具有易流动、降粘、体积膨胀、降低界面张力的作用，在低渗透油藏开发有效补充地层能量、提高驱油效率方面表现出独特的优势。

综上，如何设计制造高纯度液体二氧化碳提纯装置，对提高原油采收率、提高产能建设经济效益至关重要。

为此，我们提出一种新型模块化高纯度二氧化碳液化提纯装置。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种新型模块化高纯度二氧化碳液化提纯装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种新型模块化高纯度二氧化碳液化提纯装置，包括原料气缓冲分离器、除油器、二氧化碳干燥器、二氧化碳液化器和二氧化碳提纯塔，所述原料气缓冲分离器的出气端通过管道与除油器的进气端相连，所述除油器的出气端通过管道与二氧化碳干燥器的进气端相连，所述二氧化碳干燥器的出气端通过管道与二氧化碳液化器的进气端相连，所述二氧化碳液化器的出液端通过管道与二氧化碳提纯塔的进液端相连。

具体而言，所述原料气缓冲分离器的进气端通过管道分别与原料电加热器的出气端和原料换热器的出气端相连。

具体而言，所述除油器的出气端通过管道与再生气空冷器的进气端相连，所述再生气空冷器的出气端通过管道与再生气后冷却器的进气端相连，所述再生气后冷却器的出气端通过管道与再生气分液罐的进气端相连，所述再生气分液罐的出气端通过管道与二氧化碳干燥器的进气端相连。

具体而言，所述除油器的出气端通过管道与再生气预干燥器的进气端相连，所述再生气预干燥器的出气端通过管道与再生气电加热器的进气端相连，所述再生气电加热器的出气端通过管道与二氧化碳干燥器的进气端相连。

具体而言，所述二氧化碳液化器与氨制冷系统通过管道相连。

具体而言，所述二氧化碳干燥器设置数量为2。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：一种新型模块化高纯度二氧化碳液化提纯装置，来自原料气计量调压装置的二氧化碳原料气，在4.2MPa压力下进入液化提纯装置。若温度低于15℃，启动原料气电加热器加热二氧化碳原料气；若温度高于25℃，启动原料气换热器,用调温水冷却二氧化碳原料气；正常情况来气温度在15～25℃时，经调压、计量后直接进入原料气缓冲分离器。在原料气缓冲分离器内自动完成游离水的脱除；脱水后的二氧化碳气体进入除油器脱除气体中的重质烃，除油器内装有焦炭、活性炭，重烃组分可达到脱除率99％以上,液化后的粗二氧化碳液体由提纯塔的中部进入提纯塔。提纯塔釜内部设有加热盘管，利用干燥系统来的原料气体供给热量，使提纯塔中的液体二氧化碳部分蒸发，为提纯塔的运行提供上升气流；提纯塔顶部设有冷凝器，利用液氨冷却塔顶气体，为提纯塔的运行提供回流液。经提纯操作，N2、CH4、H2等低沸点气体从粗二氧化碳液体中分离出来，并从提纯塔顶部流出，节流减压后进入再生气后冷却器作为再生器冷却气，与再生气换热后放空。产品液体二氧化碳从提纯塔底部流出，经调节阀流入产品贮罐，本实用新型优化了液化提纯装置的工艺性能，使液化提纯后的二氧化碳含水小于20ppm，纯度大于99.0％。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图中：1-原料气缓冲分离器、2-除油器、3-二氧化碳干燥器、4-二氧化碳液化器、5-二氧化碳提纯塔、6-原料电加热器、7-原料换热器、8-再生气空冷器、9-再生气后冷却器、10-再生气分液罐、11-再生气预干燥器、12-再生气电加热器、13-氨制冷系统。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1，本实用新型提供一种技术方案：一种新型模块化高纯度二氧化碳液化提纯装置，包括原料气缓冲分离器1、除油器2、二氧化碳干燥器3、二氧化碳液化器4和二氧化碳提纯塔5，原料气缓冲分离器1的出气端通过管道与除油器2的进气端相连，除油器2的出气端通过管道与二氧化碳干燥器3的进气端相连，二氧化碳干燥器3的出气端通过管道与二氧化碳液化器4的进气端相连，二氧化碳液化器4的出液端通过管道与二氧化碳提纯塔5的进液端相连，原料气缓冲分离器1的进气端通过管道分别与原料电加热器6的出气端和原料换热器7的出气端相连，除油器2的出气端通过管道与再生气空冷器8的进气端相连，再生气空冷器8的出气端通过管道与再生气后冷却器9的进气端相连，再生气后冷却器9的出气端通过管道与再生气分液罐10的进气端相连，再生气分液罐10的出气端通过管道与二氧化碳干燥器3的进气端相连，除油器2的出气端通过管道与再生气预干燥器11的进气端相连，再生气预干燥器11的出气端通过管道与再生气电加热器12的进气端相连，再生气电加热器12的出气端通过管道与二氧化碳干燥器3的进气端相连，二氧化碳液化器2与氨制冷系统13通过管道相连，二氧化碳干燥器3设置数量为2。

本实用新型中，来自原料气计量调压装置的二氧化碳原料气，在4.2MPa压力下进入液化提纯装置。若温度低于15℃，启动原料气电加热器加热二氧化碳原料气；若温度高于25℃，启动原料气换热器,用调温水冷却二氧化碳原料气；正常情况来气温度在15～25℃时，经调压、计量后直接进入原料气缓冲分离器。在原料气缓冲分离器内自动完成游离水的脱除；脱水后的二氧化碳气体进入除油器脱除气体中的重质烃，除油器内装有焦炭、活性炭，重烃组分可达到脱除率99％以上，脱烃后的二氧化碳气体首先经流量调节阀分成两路。主路为原料气先经流量计计量后直接去主干燥器，原料气中的水被塔内装填的干燥剂吸附，实现脱水干燥过程，脱水后的净化气体由塔顶流出，进入后续液化系统。在一台干燥器处于吸附的状态下，另一台干燥器处于再生过程，干燥脱水后的二氧化碳气体，先进入提纯塔底盘管，与提纯塔底部的二氧化碳成品换热后再进入二氧化碳液化器。液化器为立式列管式换热器，管程介质为液氨/气氨，壳程介质为气体/液体二氧化碳，液氨与气体二氧化碳进行相变换热，液氨蒸发、气体二氧化碳冷凝为粗二氧化碳液体；未液化的气体放空。为使产品纯度达到99.0％以上,液化提纯装置中设置提纯塔,液化后的粗二氧化碳液体由提纯塔的中部进入提纯塔。提纯塔釜内部设有加热盘管，利用干燥系统来的原料气体供给热量，使提纯塔中的液体二氧化碳部分蒸发，为提纯塔的运行提供上升气流；提纯塔顶部设有冷凝器，利用液氨冷却塔顶气体，为提纯塔的运行提供回流液。经提纯操作，N2、CH4、H2等低沸点气体从粗二氧化碳液体中分离出来，并从提纯塔顶部流出，节流减压后进入再生气后冷却器作为再生器冷却气，与再生气换热后放空。产品液体二氧化碳从提纯塔底部流出，经调节阀流入产品贮罐，氨制冷系统由1套自动控制带经济器型螺杆压缩机组，及其它附属设备如蒸发式冷凝器、高压贮液器、辅助贮液器、集油器、氨液分离器、空气分离器、紧急泄氨器等构成，为气体CO2的冷凝液化提供必需的冷量。

评估冻堵风险并采取切实有效的防冻堵措施是系统设计过程中必须重点考虑的技术难题，系统管线发生冻堵，主要是生成水合物引起的。通过模拟计算，水合物生成温度在9～15℃，水合物生成温度较高；如遇到极低温天气，产出水在低温下结冰宜会造成冰堵。因此装置中针对管线和设备采取了防冻堵措施：

原料气至装置框架集气干线设置电伴热带；

循环水给水及回水管线设置电伴热带；

液化提纯装置内的排污管线均设置电伴热带；

原料气缓冲分离器、除油器、再生气分液罐排污管线均设置电伴热带；

原料气缓冲分离器、除油器、再生气分液罐设备本体带电伴热，设置位置均在设备底部集液部分，自设备底部封头至液位计上接管处；

管道的选材：

装置主要介质成分为二氧化碳，二氧化碳在一定条件下对普通碳钢具有腐蚀性，干燥的二氧化碳气体本身是没有腐蚀性的，主要是其溶于水生成碳酸而引起的电化学腐蚀所致。本装置除了考虑二氧化碳的腐蚀外，还需要考虑低温工况，因此针对不同工况不同介质进行选材。

缓冲分离器脱游离水前管线材质选用316L不锈钢，管材标准GB/T14976；

分离器脱游离水后到液化器前管线、常温及高温氨系统管线、冷却水管线选用普通20#无缝钢管，管线标准GB/T8163；

二氧化碳液化器至提纯塔管线以及产品二氧化碳出提纯塔管线采用低温管道，管线材质选用16Mn，管线选用标准GB6479；

提纯塔至再生气后冷却器管线、再生气后冷却器至再生气分液罐管线选用304不锈钢，管材标准GB/T14976。

低温管线设计：

低温管线(16Mn及304部分)全部进行应力分析计算，核对支吊架类型是否正确、管道走向是否合理。如：低温管道弯头处应力最大，弯头处最易脆裂，不宜在弯头处焊接管道支吊架；

低温保冷管道支架，为防止产生“冷桥”，管道水平敷设时，在管道底部垫有木块或硬质保冷材料块，以免管道中冷量损失；

工艺阀门安装时，低温阀的阀杆向上安装，低温阀的阀杆较长，安装阀门要留出足够的空间。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种新型模块化高纯度二氧化碳液化提纯装置，包括原料气缓冲分离器(1)、除油器(2)、二氧化碳干燥器(3)、二氧化碳液化器(4)和二氧化碳提纯塔(5)，其特征在于：所述原料气缓冲分离器(1)的出气端通过管道与除油器(2)的进气端相连，所述除油器(2)的出气端通过管道与二氧化碳干燥器(3)的进气端相连，所述二氧化碳干燥器(3)的出气端通过管道与二氧化碳液化器(4)的进气端相连，所述二氧化碳液化器(4)的出液端通过管道与二氧化碳提纯塔(5)的进液端相连。

2.根据权利要求1所述的一种新型模块化高纯度二氧化碳液化提纯装置，其特征在于：所述原料气缓冲分离器(1)的进气端通过管道分别与原料电加热器(6)的出气端和原料换热器(7)的出气端相连。

3.根据权利要求1所述的一种新型模块化高纯度二氧化碳液化提纯装置，其特征在于：所述除油器(2)的出气端通过管道与再生气空冷器(8)的进气端相连，所述再生气空冷器(8)的出气端通过管道与再生气后冷却器(9)的进气端相连，所述再生气后冷却器(9)的出气端通过管道与再生气分液罐(10)的进气端相连，所述再生气分液罐(10)的出气端通过管道与二氧化碳干燥器(3)的进气端相连。

4.根据权利要求2所述的一种新型模块化高纯度二氧化碳液化提纯装置，其特征在于：所述除油器(2)的出气端通过管道与再生气预干燥器(11)的进气端相连，所述再生气预干燥器(11)的出气端通过管道与再生气电加热器(12)的进气端相连，所述再生气电加热器(12)的出气端通过管道与二氧化碳干燥器(3)的进气端相连。

5.根据权利要求1所述的一种新型模块化高纯度二氧化碳液化提纯装置，其特征在于：所述二氧化碳液化器(4)与氨制冷系统(13)通过管道相连。

6.根据权利要求1所述的一种新型模块化高纯度二氧化碳液化提纯装置，其特征在于：所述二氧化碳干燥器(3)设置数量为2。

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