一种车载高压撬装式碳分子筛制氮设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种车载高压撬装式碳分子筛制氮设备。
【背景技术】
[0002]随着石油工业的发展，石油储量在逐年下降，石油的开采越来越困难了。然而仍然有近2/3的原油因为一二次未能采出及原油的粘度过高而被封锁在地下，现在人们正为此而全力探索新方法和新技术。向油层注高压氮以提高原油采收率，就是其中一项环保的新技术。利用氮气自身特性进行油层压力保持，混相与非混相驱及重力泄油等技术，可大大提尚米收率，对我国石油工业稳广、尚广具有很大意义。
[0003]从多油藏的角度看，油层注氮主要有如下几方面作用:
[0004]1.保持油层压力
[0005]将油气层的压力保持或高于其露点压力或泡点压力，或保持在目前压力水平上，以使油气层流体能顺利流出。
[0006]2.重力泄油和非混相驱
[0007]根据氮气密度小的特点，将其注入构造顶部或允许其运移至构造顶部，增强向下驱替油层流体或重力和稳定混相段塞的作用，提高油气层流体的产量。
[0008]3.混相驱
[0009]利用氮气的多次接触混相作用驱替油气层中的油气。
[0010]4.驱动二氧化碳段塞
[0011]利用氮气作为驱替流体扒动二氧化碳等溶剂在油气层中所形成的混相段塞。5.阁楼油开采
[0012]高压氮气可将构造顶部的阁楼层中被圈闭的原油驱替到生产井中。
[0013]6.气顶驱替
[0014]在油藏最佳部位注入氮气，可保持或提高油藏压力并同时驱替和采出气顶气。
[0015]从其具体使用情况看主要有以下几方面的用途
[0016]氮气泡沫液由含表面活性剂的水溶液和氮气组成，其中气体是分散相，液体是连续相。气体在液体中呈小气泡分散状态。气体的直径越小，泡沫流体的性能越好。同时泡沫流体具有密度小、粘度大、携砂能力强，遇水敏性地层不会产生粘土膨胀问题，同时具有良好的封堵能力等特性，被广泛的应用于钻井、压洗井、压裂、酸化、堵水、调剖，氮气泡沫驱等方面。
[0017]碳分子筛高压制氮设备可用于就地，连续的向井下注氮，压出油、气、水；提高采油率，且保护地壳，安全环保。一定纯度下的氮气还能用于输送管道油、气，吹扫，灭火及短时间需要用大量氮气的地方。
[0018]由于国内和国外油田的油井比较分散，用气量和需要的气体压力较大的特点，有人设计了车载式膜制高压氮气设备。但是膜制氮气的膜组件必须依赖进口。膜组件由于是用有机材料制成的，使用寿命短，价格高，进货时间长；进入膜分离组件的压缩空气需经预热，在达到特定温度后才能得到膜分离的氮气，并且环境的好坏对膜组件也有一定的影响，这对于在野外作业的钻井和采油是十分不方便的，空气分离膜产出的氮气纯度一般最高也只能达到99%的纯度。
[0019]变压吸附碳分子筛制氮技术是近十几年发展起来的一项用于气体净化、分离与提纯的新技术。该技术设备简单、操作方便、全套设备自动化控制、且投资少、产氮气快等优点。特别是近几年来中国内地自主研制生产的碳分子筛在吸附分离效率上有了很高的近展，其生产的碳分子筛应用于制氮设备上可大大缩小设备的外型尺寸。产品氮气纯度在(95-99.99) %之间可调，对于产品氮气纯度应用有不同领域的地方非常方便。特别是所配套用的(25-35)Mpa的氮气高压机国内已能设计生产，相比进口高压机，可节省很多制造成本，并经使用证明质量良好。现普遍应用于各个领域的高压制氮需要。
[0020]变压吸附碳分子筛制氮原理:
[0021]02和N 2都是非极性分子，两者的动力学直径和沸点十分接近。由于分子筛的位阻效应，具有微孔结构的碳分子筛对02和N2存在共吸附现象。因此实现氧、氮分离是比较困难的。然而碳分子筛属于速度分离型的吸附剂，OjPN2在碳分子筛表面的扩散速度不同，由于N2的动力学直径大于O2的动力学直径，所以O2在碳分子筛表面的扩散速度大于N2在碳分子筛表面的扩散速度。02优先被碳分子筛所吸附，而N2从不吸附相中富集。PSA制氮运用了这一原理。组成加压吸附和减压解吸的快速过程。从而获得产品氮气。
[0022]变压吸附分子筛制氮工艺流程:
[0023]经压缩净化后能达到碳分子筛使用要求的空气进入装填有碳分子筛(CMS)的吸附塔。压缩空气流经吸附塔，其间氧气分子被碳分子筛所吸附，氮气则富集在不吸附相中，由吸附塔一端流出，进入N2储罐。经一段时间后，吸附塔中碳分子筛吸附的氧饱和，必需再生。再生是通过停止吸附，降低吸附塔的压力，使被吸附的氧气从碳分子筛孔穴中释放出来。两个吸附塔(或二组4塔并联工作)交替进行加压吸附和减压再生，从而确保氮气的连续输出。因吸附与解吸过程是通过压力变化实现的，故该工艺称做变压吸附(PSA)。
【实用新型内容】
[0024]本实用新型提出一种车载高压撬装式碳分子筛制氮设备，在交通道路许可的范围内，解决高压膜制氮气的膜组件必须依靠进口，膜组件使用寿命短，价格高，产品氮气纯度调节范围窄，压缩空气必须经预热才能膜分离的缺陷，主要适用于石油开采和高压注氮气，提尚米油率的需求。
[0025]本实用新型的技术方案是这样实现的:
[0026]一种车载高压撬装式碳分子筛制氮设备，包括两辆箱式平板载重汽车，第一箱式平板载重汽车的底盘上安装有空压机、空气缓冲罐、高效除油器、冷干机、冷却器、气水分离器和三台串联的空气过滤器，第二箱式平板载重汽车的底盘上安装有制氮主机、氮气缓冲罐和氮气高压机；所述空压机与所述空气缓冲罐连接，所述空气缓冲罐与所述高效除油器连接，所述冷干机分别与所述高效除油器和所述空气过滤器连接，所述冷却器分别与所述气水分离器和所述高效除油器连接，所述气水分离器与所述空气过滤器连接，所述制氮主机上设有由下阀进气组件和上阀进气组件构成的工艺管道，所述空气过滤器通过快接压力软管与所述制氮主机的下阀进气组件连接，所述制氮主机的上阀进气组件与所述氮气缓冲罐连接，所述氮气缓冲罐通过带有空气过滤器、出口调压阀、氮气纯度检测仪、流量计和排空装置的氮气罐出气组件与所述氮气高压机连接，所述制氮主机旁安装有控制箱和消音器，全套设备的运行由装在电控箱内的一台PLC单片机控制电磁阀，电磁阀控制气动阀来完成。
[0027]所述空压机为柴油发动机式螺杆空压机或电动式螺杆空压机。
[0028]所述制氮主机为两台或四台立式结构的碳分子筛吸附塔主机。
[0029]所述第一箱式平板载重汽车为压缩空气预处理车，所述第二箱式平板载重汽车为碳分子筛制氮设备车。
[0030]本实用新型的有益效果为:
[0031]设计合理，结构简单，工艺成熟，碳分子筛价格低廉，制氮纯度可在95-99.99%范围调节，调节范围大，使用寿命长达8-10年，此设备可用于油田钻井注氮，压出油、气、水，输油管道吹扫、输送，油罐、化学品储罐的封装和灭火，及各行各业需要大量低压或高压氮气的地方。
【附图