一种可提高油田二氧化碳驱采出气中二氧化碳捕集率的方法及装置与流程

本发明涉及二氧化碳分离回收领域，特别涉及一种可提高油田二氧化碳驱采出气中二氧化碳捕集率的方法及装置。

背景技术：

co2是一种典型的温室气体，将co2用于油田驱油不仅可以提高原油采收率，还可以实现温室气体co2的永久性封存，既提高了经济效益，又产生了广泛的社会效益。但在油田利用co2驱采油过程中，部分co2会随油气生产过程被采出，导致采出气中含有大量的co2，该部分co2需被捕集回收，否则将影响封存效果、降低co2驱环保效益。低温精馏工艺是捕集co2驱采出气中高浓度co2的常用工艺，该工艺可生产96％以上高纯度的co2液体产品；但该工艺也存在捕集收率低、co2放空比例高、单位捕集能耗较高的弊端，降低了油田co2驱采的效益。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种高co2捕集率、低单位捕集能耗的可提高油田二氧化碳驱采出气中二氧化碳捕集率的方法及装置。

为了达成上述的目的，本发明所述的可提高油田二氧化碳驱采出气中二氧化碳捕集率的方法，包括以下步骤：

1)原料气预冷；

2)co2冷却；

3)原料气闪蒸分离；

4)低温提馏；

5)塔顶气回收。

进一步地，所述可提高油田二氧化碳驱采出气中二氧化碳捕集率的方法，包括以下步骤：

1)原料气预冷：经脱水的原料气首先通过塔底重沸器，之后进入原料气预冷器降温；

2)co2冷却：然后进入co2冷却器进一步冷却；

3)原料气闪蒸分离：经步骤2)部分冷凝后的原料气进入闪蒸罐进行初步闪蒸分离；

4)低温提馏：步骤3)得到的液相进入提馏塔提纯，提纯后得到液体co2产品；

5)塔顶气回收：提馏塔顶气首先经塔顶冷却器冷却后进入塔顶分离器，分离得到液相和气相。

进一步地，其中所述的可提高油田二氧化碳驱采出气中二氧化碳捕集率的方法，包括以下步骤：

1)原料气预冷：进装置的原料气首先通过塔底重沸器，同时降低原料气温度至8℃，然后再进入原料气预冷器进一步预冷至3℃-4℃；

2)co2冷却：经预冷的原料气进入co2冷却器进一步冷却至-18℃--20℃，使原料气部分冷凝；

3)原料气闪蒸分离：步骤2)部分冷凝后的原料气进入闪蒸罐进行初步闪蒸分离，而闪蒸气进入塔顶气回收流程；

4)低温提馏：步骤3)闪蒸罐分离得到的液相进入提馏塔提纯，提纯后得到co2含量为99％以上的液体co2产品；

5)塔顶气回收：

分离出来的液相节流降温后，进入塔顶冷却器提供冷量，随后进入预冷器与原料气换热，升温后进入塔顶气压缩机增压至原料气进站压力，经压缩出口冷却器降温后与原料气汇合重新进入后续流程；分离器的气相经节流降压降温，进入冷箱，之后与塔顶气压缩机的出口气体换热升温，再进入燃料气系统作为燃料。

进一步地，其中步骤5)的塔顶气回收具体为：提馏塔顶气与闪蒸罐气相汇合后首先经塔顶冷却器冷却至-45℃--42℃后进入塔顶气分离器，分离出来的液相节流降温至-50℃--48℃后，进入塔顶冷却器提供冷量，被换热至-35℃--32℃，随后进入原料气预冷器与原料气换热升温至0℃-2℃，通过上述两级换热回收冷量后，进入塔顶气压缩机增压至原料气进站压力，经压缩出口冷却器降温至50℃后与原料气汇合重新进入后续流程；塔顶气分离器的气相含有32％-35％的co2，其余为烃类气，经节流降压降温至-69℃--65℃，进入塔顶冷却器提供冷量升温至-25℃--22℃，之后与塔顶气压缩机出口气体换热升温至10℃-13℃，作为站内自用燃料气使用。

进一步地，其中步骤1)中进装置的原料气要求co2含量大于70％、水含量低于200ppm，压力大于3mpa。

进一步地，其中步骤4)中，所述步骤3)闪蒸罐分离得到的液相含有重烃及co2。

本发明所述的可提高油田二氧化碳驱采出气中二氧化碳捕集率的装置，其特征在于，包括：原料气预冷器、co2冷却器、闪蒸罐、提馏塔、塔底重沸器、塔顶冷却器、塔顶气分离器、塔顶气压缩机、压缩出口冷却器；所述塔底重沸器通过管道与原料气预冷器相连，所述原料气预冷器通过管道与co2冷却器相连，所述co2冷却器通过管道与闪蒸罐相连，所述闪蒸罐通过管道与提馏塔相连，所述提馏塔通过管道与塔顶分离器相连，所述塔顶分离器通过管道与塔顶冷却器相连。

进一步地，其中所述塔顶冷却器通过管道分别与闪蒸罐、原料气预冷器及压缩出口冷却器相连；所述co2冷却器还与制冷机组相连。

进一步地，其中所述塔顶气压缩机通过管道分别与原料气预冷器及压缩出口冷却器相连。

本发明与目前低温精馏工艺相比，主要开发了塔顶气回收流程，进行了冷量回收利用，利用塔顶不凝气自节流制冷，塔顶气经节流降温后进入塔顶冷却器为自身提供冷量，初次回收冷量后的塔顶气进入预冷器对原料气预冷进一步回收冷量；同时塔顶气压缩机，将回收冷量后的塔顶气增压后返回原料气进口，实现了co2的循环利用，减少了放空，提高了co2的捕集率。本发明开发的塔顶气回收流程与增加前相比，co2捕集率提高了10％，单位捕集能耗降低了约7％。

附图说明

图1是本发明的可提高油田二氧化碳驱采出气中二氧化碳捕集率的装置的原理流程图。

图中：

1-原料气预冷器；2-co2冷却器；3-闪蒸罐；4-提馏塔；5-塔底重沸器；6-塔顶冷却器；7-塔顶气分离器；8-塔顶气压缩机；9-压缩出口冷却器。

具体实施方式

本发明提供了一种可提高油田二氧化碳驱采出气中二氧化碳捕集率的方法及装置，下面以具体实施例来说明具体实施方式，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本发明提供的可提高油田二氧化碳驱采出气中二氧化碳捕集率的方法，包括以下步骤：

1)原料气预冷：进装置的原料气要求co2含量为90％、水含量低于200ppm，压力4mpa，首先通过塔底重沸器5以为提馏操作提供热量(其中塔底的液态co2外输)，同时降低原料气温度至8℃，然后再进入原料气预冷器1进一步预冷至4℃；

2)co2冷却：经预冷的原料气进入co2冷却器2进一步冷却至-20℃，使80％左右的原料气冷凝为液体，该部分冷量由制冷机组提供，其中进入冷却器的液氨来自制冷机组，通过冷却co2形成的气氨返回制冷机组；

3)原料气闪蒸分离：部分冷凝后的原料气进入闪蒸罐3进行初步闪蒸分离，闪蒸气进入塔顶气回收流程，将原料中的闪蒸气预先分离而不进塔，降低塔顶气相负荷，以降低塔顶气相负荷；

4)低温提馏：闪蒸罐分离的液相(含重烃及co2)进入提馏塔4提纯，提纯后得到co2含量为99％以上的液体co2产品；

5)塔顶气回收：提馏塔顶气与闪蒸罐气相汇合后首先经塔顶冷却器6冷却至-45℃后进入塔顶气分离器7，分离出来的液相节流，利用节流降压后液体的闪蒸气化吸热降低自身温度至-50℃后，进入塔顶冷却器6提供冷量，被换热至-35℃，随后进入原料气预冷器1与原料气换热升温至0℃左右，通过上述两级换热回收冷量后，进入塔顶气压缩机8增压至原料气进站压力，经压缩出口冷却器9降温至50℃后与原料气汇合重新进入后续原料气流程(原料气原本的流程)，以提高装置co2捕集率；塔顶气分离器7的气相含有约35％左右的co2，其余为烃类气，经节流降压降温至-69℃左右，进入塔顶冷却器6提供冷量升温至-25℃，之后与塔顶气压缩机出口气体换热升温至10℃左右，作为站内自用燃料气使用。

如图1所示，本发明还提供一种可提高油田二氧化碳驱采出气中二氧化碳捕集率的装置，包括：原料气预冷器1、co2冷却器2、闪蒸罐3、提馏塔4、塔底重沸器5、塔顶冷却器6、塔顶气分离器7、塔顶气压缩机8、压缩出口冷却器9；所述塔底重沸器5通过管道与原料气预冷器1相连，所述原料气预冷器1通过管道与co2冷却器2相连，所述co2冷却器2通过管道与闪蒸罐3相连，所述闪蒸罐3通过管道与提馏塔4相连，所述提馏塔4通过管道与塔顶分离器7相连，所述塔顶分离器7通过管道与塔顶冷却器6相连，所述塔顶冷却器6通过管道分别与闪蒸罐3、原料气预冷器1及压缩出口冷却器9相连，所述塔顶气压缩机8通过管道分别与原料气预冷器1及压缩出口冷却器9相连。

此外，所述co2冷却器2还与制冷机组相连。

由于以上实施例的原料气中co2含量为90％，其他为烃类气。常规流程中，综合考虑原料气自0.1mpa增压能耗(采出气压力一般较低)、制冷机组能耗等，co2单位产品能耗为127.38kw.h/t，而增加本发明的塔顶气回收流程后，co2捕集率提高了10％，单位产品能耗降低为117.67kw.h/t，能耗降低约7.63％。

以上实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳具体实施方式，并非用于限定本发明的保护范围。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书记载的内容为准。