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油田助采尾气回收CO2的装置及其工艺

阅读:1005发布:2020-06-09

专利汇可以提供油田助采尾气回收CO2的装置及其工艺专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 属于一种油田助采尾气回收CO2的装置及其工艺;包括原料气分离装置、液 氨 循环装置和 水 循环 装置构成,原料气分离装置包括与原料气相连的缓冲罐,缓冲罐通过管道与三级 压缩机 的进口相连,三级压缩机的出口通过第一水冷器的管程与第一 再沸器 上部气相进口相连,第一再沸器气相出口通过管道与第一精馏塔的气相进口相连,第一精馏塔的混合气出口与第二再沸器上部相连,第二再沸器液相出口通过管道与第一 冷凝器 的管程进口相连,第一冷凝器的管程出口通过管道和第二精馏塔中部的回流液进口相连,第二精馏塔底部的高沸点物质出口通过管道依次与 过冷 器的管程和液体CO2储罐相连;具有运行稳定,适合单井或多井使用,适合组分 波动 较大的优点。,下面是油田助采尾气回收CO2的装置及其工艺专利的具体信息内容。

1.一种油田助采尾气回收CO2的装置,包括原料气分离装置、液循环装置和循环装置构成,其特征在于:
a、原料气分离装置:原料气分离装置包括与原料气相连的缓冲罐(1),缓冲罐(1)通过管道与三级压缩机(2)的进口相连,三级压缩机(2)中一级压缩工段与二级压缩工段之间的管道与第二水冷器(30)的管程相连,二级压缩工段与三级压缩工段之间的管道与第三水冷器(31)的管程相连,三级压缩机(2)的出口通过第一水冷器(3)的管程与第一精馏塔(4)底部的第一再沸器(5)上部气相进口相连,第一再沸器(5)的下部设有第一再沸器(5)气相出口(8),第一再沸器(5)气相出口(8)通过管道与第一精馏塔(4)的气相进口(10)相连,第一精馏塔(4)的底部设有第一液相出口(6),所述第一液相出口(6)与轻质原油回收储罐(7)相连,第一精馏塔(4)的顶部设有混合气出口(11),所述第一精馏塔(4)的混合气出口(11)与第二精馏塔(12)底部的第二再沸器(13)上部相连,第二再沸器(13)的下部设有第二再沸器(13)液相出口(9),第二再沸器(13)液相出口(9)通过管道与第一冷凝器(15)的管程进口相连,第一冷凝器(15)的管程出口通过管道分别于第一精馏塔(4)的回流液进口(14)和第二精馏塔(12)中部的回流液进口(16)相连,第二精馏塔(12)底部的高沸点物质出口(17)通过管道依次与过冷器(18)的管程和液体CO2储罐(19)相连,所述过冷器(18)的管程和液体CO2储罐(19)之间的管道上设有三通,第一端与过冷器(18)的管程出口相连,第二端与液体CO2储罐(19)的进口相连,第三端与第二冷凝器(20)的管程进口相连,第二冷凝器(20)的管程出口通过管道与过冷器(18)的壳程进口相连,过冷器(18)的壳程出口和缓冲罐(1)与三级压缩机(2)之间的管道相连,第二精馏塔(12)顶部的不凝性气体出口(21)通过管道与第二冷凝器(20)的壳程相连,第二冷凝器(20)壳程出口通过管道与气液分离器(22)相连,气液分离器(22)底部的液相出口与第二精馏塔(12)上部的回流液进口(23)相连,气液分离器(22)顶部的气相出口与不凝性气体回收罐(24)相连;
b、液氨循环装置:包括氨储罐(25),氨储罐(25)的出口通过管道与第一冷凝器(15)的壳程相连,第一冷凝器(15)的壳程出口依次通过制冷机组(26)和第三冷凝器(27)的壳程相连,第三冷凝器(27)的壳程的出口与氨储罐(25)的进口相连;
c、水循环装置:包括凉水塔(28),凉水塔(28)的出水口与水(29)相连,水泵(29)通过管道分别与三级压缩机(2)气缸进水口、第一水冷器(3)的壳程、第二水冷器(30)的壳程,第三水冷器(31)的壳程和第三冷凝器(27)的管程相连,三级压缩机(2)的气缸出水口、第一水冷器(3)的壳程出口、第二水冷器(30)的壳程出口,第三水冷器(31)的壳程出口和第三冷凝器(27)的管程出口分别与凉水塔(28)的进水口相连。
2.根据权利要求1所述的油田助采尾气回收CO2的装置,其特征在于:所述原料气分离装置中缓冲罐(1)通过管道与第二水冷器(30)的管程相连。
3.根据权利要求1所述的油田助采尾气回收CO2的装置,其特征在于:所述原料气分离装置中三级压缩机(2)的出口通过管道与第一精馏塔(4)底部的第一再沸器(5)上部气相进口相连。
4.根据权利要求2所述的油田助采尾气回收CO2的装置,其特征在于:所述原料气分离装置中原料气分离装置中缓冲罐(1)与第二水冷器(30)的管程之间的管道上设有第一(32)。
5.根据权利要求3所述的油田助采尾气回收CO2的装置,其特征在于:所述原料气分离装置中三级压缩机(2)的出口与第一再沸器(5)上部气相进口的管道上设有第二阀门(33)。
6.根据权利要求1所述的油田助采尾气回收CO2的装置,其特征在于:所述原料气分离装置中三级压缩机(2)的出口与第一水冷器(3)的管程之间的管道上设有第三阀门(34),所述第一液相出口(6)与轻质原油回收储罐(7)之间的管道上设有第四阀门(35),所述三通与液体CO2储罐(19)的进口之间的管道设有第五阀门(36),所述三通与第二冷凝器(20)的管程进口之间的管道设有第六阀门(37),第一冷凝器(15)的管程出口与第二精馏塔(12)中部的回流液进口(16)之间的管道设有第七阀门(38),气液分离器(22)底部的液相出口与第二精馏塔(12)上部的回流液进口(23)之间的管道设有第八阀门(39),气液分离器(22)顶部的气相出口与不凝性气体回收罐(24)之间的管道设有第九阀门(40)。
7.根据权利要求1所述的油田助采尾气回收CO2的装置,其特征在于:所述液氨循环装置中氨储罐(25)的出口与第一冷凝器(15)的壳程之间的管道设有第十阀门(41),第一冷凝器(15)的壳程出口与制冷机组(26)之间的管道设有第十一阀门(42),制冷机组(26)与第三冷凝器(27)的壳程之间的管道设有第十二阀门(43),第三冷凝器(27)的壳程的出口与氨储罐(25)的进口之间的管道设有第十三阀门(44)。
8.根据权利要求1所述的油田助采尾气回收CO2的装置,其特征在于:所述水循环装置凉水塔(28)的出水口与水泵(29)之间的管道设有第十四阀门(45),水泵(29)分别与三级压缩机(2)的气缸、第一水冷器(3)的壳程、第二水冷器(30)的壳程,第三水冷器(31)的壳程和第三冷凝器(27)的管程之间的管道上分别设有第十五阀门(46)、第十六阀门(47)、第十七阀门(48),第十八阀门(49)和第十九阀门(50);三级压缩机(2)的气缸出口、第一水冷器(3)的壳程出口、第二水冷器(30)的壳程出口,第三水冷器(31)的壳程出口和第三冷凝器(27)的管程出口分别与凉水塔(28)的进水口之间的管道上分别设有第二十阀门(51)、第二十一阀门(52)、第二十二阀门(53),第二十三阀门(54)和第二十四阀门(55)。
9.一种油田助采尾气回收CO2的工艺,其特征在于:该工艺为分为原料气分离方法,液氨循环冷却方法和水循环冷却方法:
a、原料气分离方法:
步骤一:使原料气进入缓冲罐(1)中,其原料气的主要成分为:氮气、二、甲烷、乙烷,水和轻质原油,其压为0.5Mpa,温度为常温;
步骤二:压缩原料气:使步骤一中进入缓冲罐的原料气依次进入三级压缩机(2)的一级压缩工段,第二水冷器(30)的管程,二级压缩工段,第三水冷器(31)的管程和三级压缩工段内,当原料气在三级压缩机(2)的出口时,其压力为5.0Mpa,温度为75℃;
步骤三:分离轻质原油:使步骤二中通过三级压缩机(2)出口的原料气依次通过第一水冷器(3)的管程和第一精馏塔(4)底部的第一再沸器(5)进入第一精馏塔(4)内,原料气在第一精馏塔(4)内经过精馏,使高沸点物质进入第一精馏塔(4)底部,高沸点物质通过第一液相出口(6)进入轻质原油回收储罐(7)内,低沸点物质通过第一精馏塔(4)顶部的混合气出口(11)进入第二再沸器(13)内;所述原料气通过第一水冷器(3)的管程后温度为:60℃,所述原料气通过第一再沸器(5)后的温度为:40℃,所述原料气在第一精馏塔(4)内通过精馏分离后高沸点物质与低沸点物质的比例为23∶77,所述轻质原油回收储罐(7)内包括轻质原油,二氧化碳和水,其中,二氧化碳占缓冲罐(1)内原料气中二氧化碳的4%,水占缓冲罐(1)内原料气中水的99%以上,轻质原油为缓冲罐(1)内原料气中全部的轻质原油;所述低沸点物质中包含有氮气、二氧化碳,甲烷和乙烷;
步骤四:将回收提纯二氧化碳至浓度为97%以上:使步骤三中分离轻质原油后的原料气依次经过第二再沸器(13)液相出口(9)、第一冷凝器(15)的管程进口,第一冷凝器(15)的管程出口,然后分别进入第一精馏塔(4)的回流液进口(14)和第二精馏塔(12)中部的回流液进口(16)内;所述进入第一精馏塔(4)的回流液进口(14)的原料气再次经过第一精馏塔(4)进行精馏,使高沸点物质进入第一精馏塔(4)底部,高沸点物质通过第一液相出口(6)进入轻质原油回收储罐(7)内,低沸点物质通过第一精馏塔(4)顶部的混合气出口(11)进入第二再沸器(13)内;所述进入第二精馏塔(12)中部的回流液进口(16)内的原料气经过第二精馏塔(12)精馏,精馏后的高沸点物质进入第二精馏塔(12)底部,并通过第二精馏塔(12)底部依次进入过冷器(18)的管程和液体CO2储罐(19)内,低沸点物质通过第二精馏塔(12)顶部的不凝性气体出口(21)进入第二冷凝器(20)的壳程;所述通过第二精馏塔(12)精馏后的高沸点物质包括浓度为97%以上的二氧化碳,余量为乙烷,其温度为0℃;所述通过第二精馏塔(12)精馏后的低沸点物质包括50%的二氧化碳和35%的甲烷,余量为乙烷,通过第二精馏塔(12)精馏后的低沸点物质中的甲烷为步骤一中所述原料气中全部的甲烷;
步骤五:产品过冷:过冷器(18)的管程和液体CO2储罐(19)之间的管道上设有三通,上述步骤四中所述通过第二精馏塔(12)精馏后的高沸点物质通过过冷器(18)的管程和三通,第六阀门(37),第二冷凝器(20)的管程和过冷器(18)的壳程进入缓冲罐(1)与三级压缩机(2)之间的管道内;所述通过过冷器(18)的管程后高沸点物质的温度为-4℃;所述通过过冷器(18)的管程和三通,经第六阀门(37)节流至0.7Mpa,温度为-49.5℃;经过第二冷凝器(20)的管程换热后温度升高至-22.9℃,其经过过冷器(18)的壳程换热后温度为-2℃;
步骤六:分离甲烷:步骤四中所述通过第二精馏塔(12)精馏后的低沸点物质通过第二冷凝器(20)的壳程进入气液分离器(22)内进行气液分离,气液分离后的气体通过气液分离器(22)顶部的气相出口进入不凝性气体回收罐(24)内,其液体通过气液分离器(22)底部的液相出口和第二精馏塔(12)上部的回流液进口(23)进入第二精馏塔(12)内,液体在第二精馏塔(12)内进行精馏分离,分离后的高沸点物质进入第二精馏塔(12)底部,并通过第二精馏塔(12)底部依次进入过冷器(18)的管程和液体CO2储罐(19)内,低沸点物质通过第二精馏塔(12)顶部的不凝性气体出口(21)进入第二冷凝器(20)的壳程,重复进入气液分离器(22)内进行气液分离;气液分离后的气体的组成为67.6%的二氧化碳,余量为甲烷和乙烷;所述不凝性气体回收罐(24)中的气体作为变压吸附甲烷装置的气源;
b、液氨循环冷却方法:
步骤一:将氨储罐(25)内的液氨通过第十阀门(41)节流降压至0.1MPa,温度为:-33℃,进入第一冷凝器(15)的壳程内,与上述原料气分离方法步骤四中分离轻质原油后的原料气进行换热;
步骤二:使上述第一冷凝器(15)壳程内的液氨通过第一冷凝器(15)的壳程出口和制冷机组(26)进入第三冷凝器(27)的壳程内,并与第三冷凝器(27)管程内的工业水进行换热,换热后的液氨压力为:1.6MPa,其温度为:40℃;
步骤三:使上述第三冷凝器(27)壳程内的液氨通过氨储罐(25)的进口回流到氨储罐(25)内;
c、水循环冷却方法:
步骤一:使凉水塔(28)内的工业水通过水泵(29)加压至:0.3Mpa~0.4Mpa,水温为:
35℃;
步骤二:使加压后的工业水通过管道分别进入三级压缩机(2)的气缸、第一水冷器(3)的壳程、第二水冷器(30)的壳程,第三水冷器(31)的壳程和第三冷凝器(27)的管程内,分别对三级压缩机(2)的气缸、第一水冷器(3)的壳程、第二水冷器(30)的壳程,第三水冷器(31)的壳程和第三冷凝器(27)的管程进行换热冷却,其换热冷却后的水温为:36℃;
步骤三:使步骤二中经过换热冷却后的工业水分别通过管道进入凉水塔(28)内,循环使用。
10.根据权利要求9所述的油田助采尾气回收CO2的工艺,其特征在于:所述原料气分离方法步骤二中,使缓冲罐的原料气通过第一阀门(32)进入第二水冷器(30)的管程内;所述原料气分离方法步骤三中,三级压缩机(2)出口的原料气通过第二阀门(33)进入第一精馏塔(4)底部的第一再沸器(5)内。

说明书全文

油田助采尾气回收CO2的装置及其工艺

技术领域

[0001] 本发明属于油田助采尾气回收CO2技术领域,具体涉及一种结构简单,运行稳定,适合单井或多井使用,适合组分波动较大的油田助采尾气回收CO2的装置及其工艺。

背景技术

[0002] 目前,在油田中CO2主要应用于提高原油采收率项目中。将CO2注入衰竭的油藏中可以提高原油采收率7%~25%,在提高采收率的同时,亦可延长油井生产寿命。但是,由
此也带来了另一方面的问题,即在石油生产率增加的同时,溶于油中的CO2也随着溢出,穿
透出地表层。从成本及环境污染方面考虑,穿透气中放出的CO2必须回收并且重新注入到
油藏中去,这就要求有气体处理设施把CO2和穿透气中其他组分分离开来,为了节省投资就
需要对工程的具体条件和各种气体处理技术进行分析研究和评估,以确定一种最适合于该
工程的气体处理方案。油田穿透气CO2处理设施通常比传统酸性气体处理过程更复杂,费
用也更昂贵,一般包括压缩、脱脱硫,CO2和CH4、C2H6及其他重化合物的分离,而且各个
组分之间会对分离效果相互影响。因此,必须根据油田具体情况考虑多方面因素来确定气
体处理方案。用于CO2分离的方法很多,如吸附法、胺化合物吸收法、离子液体循环吸收法、
CO2水合物分离法、膜分离法等。但由于油田穿透气成分复杂、气体量大、压高等特点传统
的方法很难达到要求。

发明内容

[0003] 本发明的目的在于克服现有技术中的缺陷而提供一种结构简单,运行稳定, 适合单井或多井使用,适合组分波动较大的油田助采尾气回收CO2的装置及其工艺。
[0004] 本发明的目的是这样实现的:包括原料气分离装置、液循环装置和水循环装置构成,
[0005] a、原料气分离装置:原料气分离装置包括与原料气相连的缓冲罐,缓冲罐通过管道与三级压缩机的进口相连,三级压缩机中一级压缩工段与二级压缩工段之间的管道与第
二水冷器的管程相连,二级压缩工段与三级压缩工段之间的管道与第三水冷器的管程相
连,三级压缩机的出口通过第一水冷器的管程与第一精馏塔底部的第一再沸器上部气相进
口相连,第一再沸器的下部设有第一再沸器气相出口,第一再沸器气相出口通过管道与第
一精馏塔的气相进口相连,第一精馏塔的底部设有第一液相出口,所述第一液相出口与轻
质原油回收储罐相连,第一精馏塔的顶部设有混合气出口,所述第一精馏塔的混合气出口
与第二精馏塔底部的第二再沸器上部相连,第二再沸器的下部设有第二再沸器液相出口,
第二再沸器液相出口通过管道与第一冷凝器的管程进口相连,第一冷凝器的管程出口通过
管道分别于第一精馏塔的回流液进口和第二精馏塔中部的回流液进口相连,第二精馏塔底
部的高沸点物质出口通过管道依次与过冷器的管程和液体CO2储罐相连,所述过冷器的管
程和液体CO2储罐之间的管道上设有三通,第一端与过冷器的管程出口相连,第二端与液体
CO2储罐的进口相连,第三端与第二冷凝器的管程进口相连,第二冷凝器的管程出口通过管
道与过冷器的壳程进口相连,过冷器的壳程出口和缓冲罐与三级压缩机之间的管道相连,
第二精馏塔顶部的不凝性气体出口通过管道与第二冷凝器的壳程相连,第二冷凝器壳程出
口通过管道与气液分离器相连,气液分离器底部的液相出口与第二精 馏塔上部的回流液
进口相连,气液分离器顶部的气相出口与不凝性气体回收罐相连;
[0006] b、液氨循环装置:包括氨储罐,氨储罐的出口通过管道与第一冷凝器的壳程相连,第一冷凝器的壳程出口依次通过制冷机组和第三冷凝器的壳程相连,第三冷凝器的壳程的
出口与氨储罐的进口相连;
[0007] c、水循环装置:包括凉水塔,凉水塔的出水口与水相连,水泵通过管道分别与三级压缩机气缸进水口、第一水冷器的壳程、第二水冷器的壳程,第三水冷器的壳程和第三冷
凝器的管程相连,三级压缩机的气缸出水口、第一水冷器的壳程出口、第二水冷器的壳程出
口,第三水冷器的壳程出口和第三冷凝器的管程出口分别与凉水塔的进水口相连。
[0008] 所述原料气分离装置中缓冲罐通过管道与第二水冷器的管程相连。所述原料气分离装置中三级压缩机的出口通过管道与第一精馏塔底部的第一再沸器上部气相进口相
连。所述原料气分离装置中原料气分离装置中缓冲罐与第二水冷器的管程之间的管道上设
有第一。所述原料气分离装置中三级压缩机的出口与第一再沸器上部气相进口的管道
上设有第二阀门。所述原料气分离装置中三级压缩机的出口与第一水冷器的管程之间的管
道上设有第三阀门,所述第一液相出口与轻质原油回收储罐之间的管道上设有第四阀门,
所述三通与液体CO2储罐的进口之间的管道设有第五阀门,所述三通与第二冷凝器的管程
进口之间的管道设有第六阀门,第一冷凝器的管程出口与第二精馏塔中部的回流液进口之
间的管道设有第七阀门,气液分离器底部的液相出口与第二精馏塔上部的回流液进口之间
的管道设有第八阀门,气液分离器顶部的气相出口与不凝性气体回收罐24之间的管道设
有第九阀门。所述液氨循环装置中氨储罐的出口与第一 冷凝器的壳程之间的管道设有第
十阀门,第一冷凝器的壳程出口与制冷机组之间的管道设有第十一阀门,制冷机组与第三
冷凝器的壳程之间的管道设有第十二阀门,第三冷凝器的壳程的出口与氨储罐的进口之间
的管道设有第十三阀门。所述水循环装置凉水塔的出水口与水泵之间的管道设有第十四阀
门,水泵分别与三级压缩机的气缸、第一水冷器的壳程、第二水冷器的壳程,第三水冷器的
壳程和第三冷凝器的管程之间的管道上分别设有第十五阀门、第十六阀门、第十七阀门,第
十八阀门和第十九阀门;三级压缩机的气缸出口、第一水冷器的壳程出口、第二水冷器的壳
程出口,第三水冷器的壳程出口和第三冷凝器的管程出口分别与凉水塔的进水口之间的管
道上分别设有第二十阀门、第二十一阀门、第二十二阀门,第二十三阀门和第二十四阀门。
[0009] 一种油田助采尾气回收CO2的工艺,该工艺为分为原料气分离方法,液氨循环冷却方法和水循环冷却方法:
[0010] a、原料气分离方法:
[0011] 步骤一:使原料气进入缓冲罐1中,其原料气的主要成分为:氮气、二、甲烷、乙烷,水和轻质原油,其压力为0.5Mpa,温度为常温;
[0012] 步骤二:压缩原料气:使步骤一中进入缓冲罐的原料气依次进入三级压缩机的一级压缩工段,第二水冷器的管程,二级压缩工段,第三水冷器的管程和三级压缩工段内,当
原料气在三级压缩机的出口时,其压力为5.0Mpa,温度为75℃;
[0013] 步骤三:分离轻质原油:使步骤二中通过三级压缩机出口的原料气依次通过第一水冷器的管程和第一精馏塔底部的第一再沸器进入第一精馏塔内,原料气 在第一精馏
塔内经过精馏,使高沸点物质进入第一精馏塔底部,高沸点物质通过第一液相出口进入轻
质原油回收储罐内,低沸点物质通过第一精馏塔顶部的混合气出口进入第二再沸器内;所
述原料气通过第一水冷器的管程后温度为:60℃,所述原料气通过第一再沸器后的温度
为:40℃,所述原料气在第一精馏塔内通过精馏分离后高沸点物质与低沸点物质的比例为
23∶77,所述轻质原油回收储罐内包括轻质原油,二氧化碳和水,其中,二氧化碳占缓冲罐
内原料气中二氧化碳的4%,水占缓冲罐内原料气中水的99%以上,轻质原油为缓冲罐内
原料气中全部的轻质原油;所述低沸点物质中包含有氮气、二氧化碳,甲烷和乙烷;
[0014] 步骤四:将回收提纯二氧化碳至浓度为97%以上:使步骤三中分离轻质原油后的原料气依次经过第二再沸器液相出口、第一冷凝器的管程进口,第一冷凝器的管程出口,然
后分别进入第一精馏塔的回流液进口和第二精馏塔中部的回流液进口内;所述进入第一
精馏塔的回流液进口的原料气再次经过第一精馏塔进行精馏,使高沸点物质进入第一精馏
塔底部,高沸点物质通过第一液相出口进入轻质原油回收储罐内,低沸点物质通过第一精
馏塔顶部的混合气出口进入第二再沸器内;所述进入第二精馏塔中部的回流液进口内的原
料气经过第二精馏塔精馏,精馏后的高沸点物质进入第二精馏塔底部,并通过第二精馏塔
底部依次进入过冷器的管程和液体CO2储罐内,低沸点物质通过第二精馏塔顶部的不凝性
气体出口进入第二冷凝器的壳程;所述通过第二精馏塔精馏后的高沸点物质包括浓度为
97%以上的二氧化碳,余量为乙烷,其温度为0℃;所述通过第二精馏塔精馏后的低沸点物
质包括50%的二氧化碳和35%的甲烷,余量为乙烷,通过第二精馏塔精馏后的低沸点物质
中的甲烷为步骤一中所述原料气中全部的甲烷;
[0015] 步骤五:产品过冷:过冷器的管程和液体CO2储罐之间的管道上设有三通,上述步骤四中所述通过第二精馏塔精馏后的高沸点物质通过过冷器的管程和三通,第六阀门,第
二冷凝器的管程和过冷器的壳程进入缓冲罐与三级压缩机之间的管道内;所述通过过冷
器的管程后高沸点物质的温度为-4℃;所述通过过冷器的管程和三通,经第六阀门节流至
0.7Mpa,温度为-49.5℃;经过第二冷凝器的管程换热后温度升高至-22.9℃,其经过过冷器
的壳程换热后温度为-2℃;
[0016] 步骤六:分离甲烷:步骤四中所述通过第二精馏塔精馏后的低沸点物质通过第二冷凝器的壳程进入气液分离器内进行气液分离,气液分离后的气体通过气液分离器顶部的
气相出口进入不凝性气体回收罐内,其液体通过气液分离器底部的液相出口和第二精馏塔
上部的回流液进口进入第二精馏塔内,液体在第二精馏塔内进行精馏分离,分离后的高沸
点物质进入第二精馏塔底部,并通过第二精馏塔底部依次进入过冷器的管程和液体CO2储
罐内,低沸点物质通过第二精馏塔顶部的不凝性气体出口进入第二冷凝器的壳程,重复进
入气液分离器内进行气液分离;气液分离后的气体的组成为67.6%的二氧化碳,余量为甲
烷和乙烷;所述不凝性气体回收罐中的气体作为变压吸附甲烷装置的气源;
[0017] b、液氨循环冷却方法:
[0018] 步骤一:将氨储罐内的液氨通过第十阀门节流降压至0.1MPa,温度为:-33℃,进入第一冷凝器的壳程内,与上述原料气分离方法步骤四中分离轻质原油后的原料气进行换
热;
[0019] 步骤二:使上述第一冷凝器壳程内的液氨通过第一冷凝器的壳程出口和制冷机组进入第三冷凝器的壳程内,并与第三冷凝器管程内的工业水进行换热,换热后的液氨压力
为:1.6MPa,其温度为:40℃;
[0020] 步骤三:使上述第三冷凝器壳程内的液氨通过氨储罐的进口回流到氨储罐内;
[0021] c、水循环冷却方法:
[0022] 步骤一:使凉水塔内的工业水通过水泵加压至:0.3Mpa~0.4Mpa,水温为:35℃;
[0023] 步骤二:使加压后的工业水通过管道分别进入三级压缩机的气缸、第一水冷器的壳程、第二水冷器的壳程,第三水冷器的壳程和第三冷凝器的管程内,分别对三级压缩机的
气缸、第一水冷器的壳程、第二水冷器的壳程,第三水冷器的壳程和第三冷凝器的管程进行
换热冷却,其换热冷却后的水温为:36℃;
[0024] 步骤三:使步骤二中经过换热冷却后的工业水分别通过管道进入凉水塔内,循环使用。所述原料气分离方法步骤二中,使缓冲罐的原料气通过第一阀门进入第二水冷器的
管程内;所述原料气分离方法步骤三中,三级压缩机出口的原料气通过第二阀门进入第一
精馏塔底部的第一再沸器内。
[0025] 本发明为撬装设计,具有装置结构简单,机动灵活,投资少,操作简便的特点,油田穿透气的各组分均得到了回收利用,真正做到了无排放,无污染,具有非常好的经济和社会
效益。本发明采用精馏法,不仅克服了传统气体回收技术瓶颈,解决了气源组分波动大等难
题,适合单井或多井使用,运行稳定,且大大降低了投资成本的优点。
附图说明
[0026] 图1为本发明结构示意图。

具体实施方式

[0027] 如图1所示,本发明包括原料气分离装置、液氨循环装置和水循环装置构成,
[0028] a、原料气分离装置:原料气分离装置包括与原料气相连的缓冲罐1,缓冲罐1通过管道与三级压缩机2的进口相连,三级压缩机2中一级压缩工段与二级压缩工段之间的管
道与第二水冷器30的管程相连,二级压缩工段与三级压缩工段之间的管道与第三水冷器
31的管程相连,三级压缩机2的出口通过第一水冷器3的管程与第一精馏塔4底部的第一
再沸器5上部气相进口相连,第一再沸器5的下部设有第一再沸器5气相出口8,第一再沸
器5气相出口8通过管道与第一精馏塔4的气相进口10相连,第一精馏塔4的底部设有第
一液相出口6,所述第一液相出口6与轻质原油回收储罐7相连,第一精馏塔4的顶部设有
混合气出口11,所述第一精馏塔4的混合气出口11与第二精馏塔12底部的第二再沸器13
上部相连,第二再沸器13的下部设有第二再沸器13液相出口9,第二再沸器13液相出口9
通过管道与第一冷凝器15的管程进口相连,第一冷凝器15的管程出口通过管道分别于第
一精馏塔4的回流液进口14和第二精馏塔12中部的回流液进口16相连,第二精馏塔12
底部的高沸点物质出口17通过管道依次与过冷器18的管程和液体CO2储罐19相连,所述
过冷器18的管程和液体CO2储罐19之间的管道上设有三通,第一端与过冷器18的管程出
口相连,第二端与液体CO2储罐19的进口相连,第三端与第二冷凝器20的管程进口相连,第
二冷凝器20的管程出口通过管道与过冷器18的壳程进口相连,过冷器18的壳程出口和缓
冲罐1与三级压缩机2之间的管道相连,第二精馏塔12顶部的不凝性气体出口21通过管
道与第二冷凝器20的壳程相连,第二冷凝器20壳程出口通过管道与气液分离器22相连,
气液分离器22底部的液相出口与第二精馏塔12上部的回流液进口23相连,气液分离器22
顶部的气相出口与不凝性气体回收罐24相连;
[0029] b、液氨循环装置:包括氨储罐25,氨储罐25的出口通过管道与第一冷凝器15的壳程相连,第一冷凝器15的壳程出口依次通过制冷机组26和第三冷凝器27的壳程相连,
第三冷凝器27的壳程的出口与氨储罐25的进口相连;
[0030] c、水循环装置:包括凉水塔28,凉水塔28的出水口与水泵29相连,水泵29通过管道分别与三级压缩机2气缸进水口、第一水冷器3的壳程、第二水冷器30的壳程,第三水
冷器31的壳程和第三冷凝器27的管程相连,三级压缩机2的气缸出水口、第一水冷器3的
壳程出口、第二水冷器30的壳程出口,第三水冷器31的壳程出口和第三冷凝器27的管程
出口分别与凉水塔28的进水口相连。
[0031] 所述原料气分离装置中缓冲罐1通过管道与第二水冷器30的管程相连。所述原料气分离装置中三级压缩机2的出口通过管道与第一精馏塔4底部的第一再沸器5上部气
相进口相连。所述原料气分离装置中原料气分离装置中缓冲罐1与第二水冷器30的管程
之间的管道上设有第一阀门32。所述原料气分离装置中三级压缩机2的出口与第一再沸器
5上部气相进口的管道上设有第二阀门33。所述原料气分离装置中三级压缩机2的出口与
第一水冷器3的管程之间的管道上设有第三阀门34,所述第一液相出口6与轻质原油回收
储罐7之间的管道上设有第四阀门35,所述三通与液体CO2储罐19的进口之间的管道设有
第五阀门36,所述三通与第二冷凝器20的管程进口之间的管道设有第六阀门37,第一冷凝
器15的管程出口与第二精馏塔12中部的回流液进口16之间的管道设有第七阀门38,气
液分离器22底部的液相出口与第二精馏塔12上部的回流液进口23之间的管道设有第八
阀门39,气液分离器22顶部的气相出口与不凝性气体回收罐24之间的管道设有第九阀门
40。所述液氨循环装置中氨储罐25的出口与第 一冷凝器15的壳程之间的管道设有第十
阀门41,第一冷凝器15的壳程出口与制冷机组26之间的管道设有第十一阀门42,制冷机
组26与第三冷凝器27的壳程之间的管道设有第十二阀门43,第三冷凝器27的壳程的出
口与氨储罐25的进口之间的管道设有第十三阀门44。所述水循环装置凉水塔28的出水
口与水泵29之间的管道设有第十四阀门45,水泵29分别与三级压缩机2的气缸、第一水
冷器3的壳程、第二水冷器30的壳程,第三水冷器31的壳程和第三冷凝器27的管程之间
的管道上分别设有第十五阀门46、第十六阀门47、第十七阀门48,第十八阀门49和第十九
阀门50;三级压缩机2的气缸出口、第一水冷器3的壳程出口、第二水冷器30的壳程出口,
第三水冷器31的壳程出口和第三冷凝器27的管程出口分别与凉水塔28的进水口之间的
管道上分别设有第二十阀门51、第二十一阀门52、第二十二阀门53,第二十三阀门54和第
二十四阀门55。
[0032] 一种油田助采尾气回收CO2的工艺,该工艺为分为原料气分离方法,液氨循环冷却方法和水循环冷却方法:
[0033] a、原料气分离方法:
[0034] 步骤一:使原料气进入缓冲罐1中,其原料气的主要成分为:氮气、二氧化碳、甲烷、乙烷,水和轻质原油,其压力为0.5Mpa,温度为常温;
[0035] 步骤二:压缩原料气:使步骤一中进入缓冲罐的原料气依次进入三级压缩机2的一级压缩工段,第二水冷器30的管程,二级压缩工段,第三水冷器31的管程和三级压缩工
段内,当原料气在三级压缩机2的出口时,其压力为5.0Mpa,温度为75℃;
[0036] 步骤三:分离轻质原油:使步骤二中通过三级压缩机2出口的原料气依次通过第一水冷器3的管程和第一精馏塔4底部的第一再沸器5进入第一精馏塔4内,原料气在第
一精馏塔4内经过精馏,使高沸点物质进入第一精馏塔4底部,高沸点物质通过第一液相出
口6进入轻质原油回收储罐7内,低沸点物质通过第一精馏塔4顶部的混合气出口11进入
第二再沸器13内;所述原料气通过第一水冷器3的管程后温度为:60℃,所述原料气通过
第一再沸器5后的温度为:40℃,所述原料气在第一精馏塔4内通过精馏分离后高沸点物质
与低沸点物质的比例为23∶77,所述轻质原油回收储罐7内包括轻质原油,二氧化碳和水,
其中,二氧化碳占缓冲罐1内原料气中二氧化碳的4%,水占缓冲罐1内原料气中水的99%
以上,轻质原油为缓冲罐1内原料气中全部的轻质原油;所述低沸点物质中包含有氮气、二
氧化碳,甲烷和乙烷;
[0037] 步骤四:将回收提纯二氧化碳至浓度为97%以上:使步骤三中分离轻质原油后的原料气依次经过第二再沸器13液相出口9、第一冷凝器15的管程进口,第一冷凝器15的管
程出口,然后分别进入第一精馏塔4的回流液进口14和第二精馏塔12中部的回流液进口
16内;所述进入第一精馏塔4的回流液进口14的原料气再次经过第一精馏塔4进行精馏,
使高沸点物质进入第一精馏塔4底部,高沸点物质通过第一液相出口6进入轻质原油回收
储罐7内,低沸点物质通过第一精馏塔4顶部的混合气出口11进入第二再沸器13内;所述
进入第二精馏塔12中部的回流液进口16内的原料气经过第二精馏塔12精馏,精馏后的高
沸点物质进入第二精馏塔12底部,并通过第二精馏塔12底部依次进入过冷器18的管程和
液体CO2储罐19内,低沸点物质通过第二精馏塔12顶部的不凝性气体出口21进入第二冷
凝器20的壳程;所述通过第二精馏塔12精馏后的高沸点物质包括浓度为97%以上的二氧
化碳,余量为乙烷,其温度为0℃;所述通过第二 精馏塔12精馏后的低沸点物质包括50%
的二氧化碳和35%的甲烷,余量为乙烷,通过第二精馏塔12精馏后的低沸点物质中的甲烷
为步骤一中所述原料气中全部的甲烷;
[0038] 步骤五:产品过冷:过冷器18的管程和液体CO2储罐19之间的管道上设有三通,上述步骤四中所述通过第二精馏塔12精馏后的高沸点物质通过过冷器18的管程和三通,
第六阀门37,第二冷凝器20的管程和过冷器18的壳程进入缓冲罐1与三级压缩机2之间
的管道内;所述通过过冷器18的管程后高沸点物质的温度为-4℃;所述通过过冷器18的
管程和三通,经第六阀门37节流至0.7Mpa,温度为-49.5℃;经过第二冷凝器20的管程换
热后温度升高至-22.9℃,其经过过冷器18的壳程换热后温度为-2℃;
[0039] 步骤六:分离甲烷:步骤四中所述通过第二精馏塔12精馏后的低沸点物质通过第二冷凝器20的壳程进入气液分离器22内进行气液分离,气液分离后的气体通过气液分离
器22顶部的气相出口进入不凝性气体回收罐24内,其液体通过气液分离器22底部的液相
出口和第二精馏塔12上部的回流液进口23进入第二精馏塔12内,液体在第二精馏塔12
内进行精馏分离,分离后的高沸点物质进入第二精馏塔12底部,并通过第二精馏塔12底部
依次进入过冷器18的管程和液体CO2储罐19内,低沸点物质通过第二精馏塔12顶部的不
凝性气体出口21进入第二冷凝器20的壳程,重复进入气液分离器22内进行气液分离;气
液分离后的气体的组成为67.6%的二氧化碳,余量为甲烷和乙烷;所述不凝性气体回收罐
24中的气体作为变压吸附甲烷装置的气源;
[0040] b、液氨循环冷却方法:
[0041] 步骤一:将氨储罐25内的液氨通过第十阀门41节流降压至0.1MPa,温度为:-33℃,进入第一冷凝器15的壳程内,与上述原料气分离方法步骤四中分离轻质原油后
的原料气进行换热;
[0042] 步骤二:使上述第一冷凝器15壳程内的液氨通过第一冷凝器15的壳程出口和制冷机组26进入第三冷凝器27的壳程内,并与第三冷凝器27管程内的工业水进行换热,换
热后的液氨压力为:1.6MPa,其温度为:40℃;
[0043] 步骤三:使上述第三冷凝器27壳程内的液氨通过氨储罐25的进口回流到氨储罐25内;
[0044] c、水循环冷却方法:
[0045] 步骤一:使凉水塔28内的工业水通过水泵29加压至:0.3Mpa~0.4Mpa,水温为:35℃;
[0046] 步骤二:使加压后的工业水通过管道分别进入三级压缩机2的气缸、第一水冷器3的壳程、第二水冷器30的壳程,第三水冷器31的壳程和第三冷凝器27的管程内,分别对三
级压缩机2的气缸、第一水冷器3的壳程、第二水冷器30的壳程,第三水冷器31的壳程和
第三冷凝器27的管程进行换热冷却,其换热冷却后的水温为:36℃;
[0047] 步骤三:使步骤二中经过换热冷却后的工业水分别通过管道进入凉水塔28内,循环使用。所述原料气分离方法步骤二中,使缓冲罐的原料气通过第一阀门32进入第二水冷
器30的管程内;所述原料气分离方法步骤三中,三级压缩机2出口的原料气通过第二阀门
33进入第一精馏塔4底部的第一再沸器5内。
[0048] 为了更加详细的解释本发明,现结合实施例对本发明做进一步阐述。具体实施例如下:
[0049] 实施例一
[0050] 一种油田助采尾气回收CO2的工艺,该工艺为分为原料气分离方法,液氨循环冷却方法和水循环冷却方法:
[0051] a、原料气分离方法:
[0052] 步骤一:使原料气进入缓冲罐1中,其原料气的主要成分为:氮气、二氧化碳、甲烷、乙烷,水和轻质原油,其压力为0.5Mpa,温度为常温;
[0053] 步骤二:压缩原料气:使步骤一中进入缓冲罐的原料气依次进入三级压缩机2的一级压缩工段,第二水冷器30的管程,二级压缩工段,第三水冷器31的管程和三级压缩工
段内,当原料气在三级压缩机2的出口时,其压力为5.0Mpa,温度为75℃;
[0054] 步骤三:分离轻质原油:使步骤二中通过三级压缩机2出口的原料气依次通过第一水冷器3的管程和第一精馏塔4底部的第一再沸器5进入第一精馏塔4内,原料气在第
一精馏塔4内经过精馏,使高沸点物质进入第一精馏塔4底部,高沸点物质通过第一液相出
口6进入轻质原油回收储罐7内,低沸点物质通过第一精馏塔4顶部的混合气出口11进入
第二再沸器13内;所述原料气通过第一水冷器3的管程后温度为:60℃,所述原料气通过
第一再沸器5后的温度为:40℃,所述原料气在第一精馏塔4内通过精馏分离后高沸点物质
与低沸点物质的比例为23∶77,所述轻质原油回收储罐7内包括轻质原油,二氧化碳和水,
其中,二氧化碳占缓冲罐1内原料气中二氧化碳的4%,水占缓冲罐1内原料气中水的99%
以上,轻质原油为缓冲罐1内原料气中全部的轻质原油;所述低沸点物质中包含有氮气、二
氧化碳,甲烷和乙烷;
[0055] 步骤四:将回收提纯二氧化碳至浓度为97%以上:使步骤三中分离轻质原油后的原料气依次经过第二再沸器13液相出口9、第一冷凝器15的管程进口,第一冷凝器15的管
程出口,然后分别进入第一精馏塔4的回流液进口14和第二精馏塔12中部的回流液进口
16内;所述进入第一精馏塔4的回流液进口14的原料气再次经过第一精馏塔4进行精馏,
使高沸点物质进入第一精馏塔4底部,高沸点物质通过第一液相出口6进入轻质原油回收
储罐7内,低沸点物质通过第一精馏塔4顶部的混合气出口11进入第二再沸器13内;所述
进入第二精馏塔12中部的回流液进口16内的原料气经过第二精馏塔12精馏,精馏后的高
沸点物质进入第二精馏塔12底部,并通过第二精馏塔12底部依次进入过冷器18的管程和
液体CO2储罐19内,低沸点物质通过第二精馏塔12顶部的不凝性气体出口21进入第二冷
凝器20的壳程;所述通过第二精馏塔12精馏后的高沸点物质包括浓度为97%以上的二氧
化碳,余量为乙烷,其温度为0℃;所述通过第二精馏塔12精馏后的低沸点物质包括50%的
二氧化碳和35%的甲烷,余量为乙烷,通过第二精馏塔12精馏后的低沸点物质中的甲烷为
步骤一中所述原料气中全部的甲烷;
[0056] 步骤五:产品过冷:过冷器18的管程和液体CO2储罐19之间的管道上设有三通,上述步骤四中所述通过第二精馏塔12精馏后的高沸点物质通过过冷器18的管程和三通,
第六阀门37,第二冷凝器20的管程和过冷器18的壳程进入缓冲罐1与三级压缩机2之间
的管道内;所述通过过冷器18的管程后高沸点物质的温度为-4℃;所述通过过冷器18的
管程和三通,经第六阀门37节流至0.7Mpa,温度为-49.5℃;经过第二冷凝器20的管程换
热后温度升高至-22.9℃,其经过过冷器18的壳程换热后温度为-2℃;
[0057] 步骤六:分离甲烷:步骤四中所述通过第二精馏塔12精馏后的低沸点物质通过第二冷凝器20的壳程进入气液分离器22内进行气液分离,气液分离后的气体通过气液分离
器22顶部的气相出口进入不凝性气体回收罐24内,其液体通过气液分离器22底部的液相
出口和第二精馏塔12上部的回流液进口23进入第二精馏塔12内,液体在第二精馏塔12
内进行精馏分离,分离后的高沸点物质进入第二精馏塔12底部,并通过第二精馏塔12底部
依次进入过冷器18的管程和液体CO2储罐19内,低沸点物质通过第二精馏塔12顶部的不
凝性气体出口21进入第二冷凝器20的壳程,重复进入气液分离器22内进行气液分离;气
液分离后的气体的组成为67.6%的二氧化碳,余量为甲烷和乙烷;所述不凝性气体回收罐
24中的气体作为变压吸附甲烷装置的气源;
[0058] b、液氨循环冷却方法:
[0059] 步骤一:将氨储罐25内的液氨通过第十阀门41节流降压至0.1MPa,温度为:-33℃,进入第一冷凝器15的壳程内,与上述原料气分离方法步骤四中分离轻质原油后
的原料气进行换热;
[0060] 步骤二:使上述第一冷凝器15壳程内的液氨通过第一冷凝器15的壳程出口和制冷机组26进入第三冷凝器27的壳程内,并与第三冷凝器27管程内的工业水进行换热,换
热后的液氨压力为:1.6MPa,其温度为:40℃;
[0061] 步骤三:使上述第三冷凝器27壳程内的液氨通过氨储罐25的进口回流到氨储罐25内;
[0062] c、水循环冷却方法:
[0063] 步骤一:使凉水塔28内的工业水通过水泵29加压至:0.3Mpa~0.4Mpa,水 温为:35℃;
[0064] 步骤二:使加压后的工业水通过管道分别进入三级压缩机2的气缸、第一水冷器3的壳程、第二水冷器30的壳程,第三水冷器31的壳程和第三冷凝器27的管程内,分别对三
级压缩机2的气缸、第一水冷器3的壳程、第二水冷器30的壳程,第三水冷器31的壳程和
第三冷凝器27的管程进行换热冷却,其换热冷却后的水温为:36℃;
[0065] 步骤三:使步骤二中经过换热冷却后的工业水分别通过管道进入凉水塔28内,循环使用。所述原料气分离方法步骤二中,使缓冲罐的原料气通过第一阀门32进入第二水冷
器30的管程内;所述原料气分离方法步骤三中,三级压缩机2出口的原料气通过第二阀门
33进入第一精馏塔4底部的第一再沸器5内。
[0066] 上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明,它们并非用以限制本发明的保护范围,凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式
或变更均应包含在本发明的保护范围之内。需要指出的是在本文中,“第一”、“第二”等仅
用于彼此的区分,而非表示它们的重要程度及顺序等。在本发明的描述中,需要理解的是,
术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便
于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以
特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中,需要说明的
是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,一体地连接,也可以是可拆卸连接;也可以是两个元件内部的连通;可以是直接
相连,也可以通 过中间媒介间接相连,对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情
况理解上述术语在本发明中的具体含义。
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