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二氧化碳提纯液化新工艺技术研究(四)

发表时间:2024-05-26 20:17


今天德润正明的小编和大家分享二氧化碳提纯液化新工艺技术研究:

  二氧化碳提纯液化新工艺技术研究

郭闯      大庆油田设计院有限公司

3 参数优化

对比了脱重塔在4.0MPa(工况1)、5.0MPa(工况2)、6.0MPa(工况3)的操作压力下,塔内操作温度变化,以及工艺总能耗、CO2收率的差异。本工艺研究中利ASPEN HYSYS进行模拟计算,热力学方程选择PR方程,脱重塔设置理论板20块,从第5块塔板设置侧线抽出液体物料。调整操作参数,直至模拟计算收敛,不同脱重塔操作压力下工艺参数如表3所示。

3 不同工况下工艺参数对比

工况

装置进料/

(kmol·h-1 )

进料温度/

进料压力/MPa

压缩机出口压力/MPa

侧线物料含水率/‰

脱重塔顶温度/

脱重塔顶气/(kmol·h-1 )

污水量

(kmol·h-1 )

污水CO2

摩尔分数/%

脱轻塔操作压力/MPa

工况 1

1 000

40

常压

4

0.001

-12

12.53

3.2

2

2.5

工况 2

1 000

40

常压

5

0.001

-7.5

10

3.2

2

2.5

工况 3

1 000

40

常压

6

0.001

-3

6.4

3.4

2

2.5

工况

脱轻塔顶温度/

脱轻塔底气量/

(kmol·h-1 )

脱轻塔底温度/ ℃

产品/

(kmol·h-1 )

产品 CO2温度/ ℃

产品 CO2压力/ MPa

产品 CO2摩尔分数

装置总功率/

kW / %

CO2总收率


工况 1

-22

3.6

-11.5

928.4

-20

2.0

99.92

5108

99.13


工况 2

-22

6.3

-11.4

923.7

-20

2.0

99.93

5277

98.64


工况 3

-22

12

-11.4

924

-20

2.0

99.93

5331

98.68


根据对不同的操作工况分析,随着脱重塔的操作压力升高,塔顶回流温度逐渐增大,且调整最佳操作条件后,均可得到相同的脱水效果,经过脱重塔精馏分离后,脱除的污水中水摩尔分数均可达到98%。且侧线物料中含水率均小0.001‰。不同操作压力下脱重塔侧线物料进入脱轻塔后,在相同的脱轻塔操作压力(2.5MPa)、塔顶回流温度(-22℃)的条件下,塔顶不凝气量、塔底温度、产品产量均相近。三种工况下液体产品中CO2摩尔分数均在99.9%以上,工艺总CO2收率均在98%以上。随着操作压力升高,装置总能耗逐渐升高。

井下压裂及后续采油,需保证二氧化碳浓度在99%以上、甲烷含量低于0.3%、含水低于0.02‰。由此可见,本工艺脱重塔在4.0~6.0 MPa 的操作压力下,液体二氧化碳产品均可满足驱油要求。

   本工艺的关键点在于脱重环节能否在0 ℃以上的温度条件下进行,并将二氧化碳中的含水率脱除至0.001‰以下,保证后端二氧化碳提纯及液化过程中不发生管路和设备的冻堵。对比4.0、5.0、6.0 MPa 操作条件下脱重塔中不同塔板的平衡温度变化,结果如图5所示。

图片-5.png

图 5 不同工况脱重塔内温度梯度对比

从图5可以看出:随着重组分浓度的提高,脱重塔内塔板自上而下平衡温度逐渐升高。4.0MPa操作压力下,脱重塔第5至第20块塔板平衡温度均在5℃以上;当脱重塔操作压力为5.0MPa时,第5至第20块塔板平衡温度升至15℃;当脱重塔操作压力为6.0MPa时,第5至第20块塔板平衡温度升至22℃。由此可见,当脱重塔操作压力在4.0 MPa以上时,塔内不会发生冻堵。

青岛德润正明自动化设备有限公司可提供从500Kg/h到2000Kg/h产量的整套二氧化碳回收设备与各部分的标准化模块,也可对现有设备进行升级改造满足生产要求。设备确保运行可靠,低维护;高回收率,旺季可出售气体;露点低,口味纯正;进气纯度95%或18小时回收,连续生产时提纯纯度可达到0.1~0.5ppm,淡季生产保证1ppm以下,其中节能模块运用在的液、气相过程中,产生能量转化,节能降耗成果巨大。


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