一种伴生气中不同浓度CO2捕集、提纯系统及方法与流程

本发明属于油气处理站场分离回收，具体涉及一种伴生气中不同浓度co2捕集、提纯系统及方法。

背景技术：

1、co2驱油封存项目，在国内仍处于研发和示范阶段，面临着高成本、高能耗、长期安全性和可靠性不确定等突出问题。co2驱油封存技术在有效缓解气候变化带来的环境灾害问题的同时，也可能诱发新的安全环境问题。结合油田所处地域地形地貌复杂多变、环境生态脆弱的特点，解决利益与安全、环境之间的矛盾，确保项目安全平稳运行是co2驱油技术应用的前提。

2、现有技术中co2捕集采用醇胺法，工艺流程复杂、操作维护复杂，工艺的操作弹性差，不适宜于co2气量小、含量变化较大的工况，且装置运行费用高，费用现值高，无法满足目前伴生气中co2的捕集需要。如申请号为cn202010259001.3，发明名称为一种醇-胺-水系二氧化碳捕集液及二氧化碳的捕集方法；申请号为cn201110351760.3，发明名称为一种采用高稳定醇胺型离子液体捕集二氧化碳的方法等。

3、针对伴生气中co2气量、含量变化较大，组分复杂等特点，如何将注co2驱油后随石油采出的伴生气中co2，进行捕集并进行循环利用有其必要性。

技术实现思路

1、本发明提供了一种伴生气中不同浓度co2捕集、提纯系统及方法，目的在于提供一种针对伴生气中不同浓度co2捕集及提纯工艺，实现co2的循环利用。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

3、一种伴生气中不同浓度co2捕集、提纯系统，至少包括co2储罐、燃料气系统、第一来气管线和第二来气管线；还包括抽气机撬、膜分离脱碳装置、变压吸附装置、真空抽吸一体化集成装置、增压一体化集成装置、分子筛脱水一体化集成装置、提纯一体化集成装置和制冷一体化集成装置；所述膜分离脱碳装置分别与抽气机撬、真空抽吸一体化集成装置、变压吸附装置及燃料气系统连接；所述抽气机撬的入口连接有第一来气管线，抽气机撬与膜分离脱碳装置之间的管路上连接有第二来气管线，燃料气系统与变压吸附装置连接，变压吸附装置还与真空抽吸一体化集成装置的出口连接；所述增压一体化集成装置连接在真空抽吸一体化集成装置和提纯一体化集成装置之间的管路上；所述提纯一体化集成装置分别与co2储罐、分子筛脱水一体化集成装置和制冷一体化集成装置连接。

4、所述的真空抽吸一体化集成装置至少包括空冷器、湿气分离器、液环真空泵和第一连接底板；所述的湿气分离器至少包括液相输出端和气相输出端；所述的空冷器、湿气分离器和液环真空泵均固定连接在第一连接底板上；所述的液环真空泵连接在膜分离脱碳装置和湿气分离器之间；所述空冷器的输入端与湿气分离器的液相输出端连接，空冷器的输出端与液环真空泵连接，湿气分离器的气相输出端与增压一体化集成装置连接。

5、所述的增压一体化集成装置至少包括入口分离器、一级压缩机、一级滤油器、一级冷却器、中间分离器、二级压缩机、二级滤油器、二级冷却器、出口分离器和第二连接底板；所述的入口分离器、一级压缩机、一级滤油器、一级冷却器、中间分离器、二级压缩机、二级滤油器、二级冷却器和出口分离器依顺序固定连接在第二连接底板上，且入口分离器与真空抽吸一体化集成装置连接，出口分离器与提纯一体化集成装置连接。

6、所述的分子筛脱水一体化集成装置至少包括第一冷却器、两个分子筛脱水塔、第一分离器、后置过滤器和第三连接底板；所述的第一冷却器、两个分子筛脱水塔、第一分离器和后置过滤器均连接在第三连接底板上；所述两个分子筛脱水塔分别用于吸附脱水和再生，且交替进行；作为吸附脱水的分子筛脱水塔分别与提纯一体化集成装置、后置过滤器和作为再生的分子筛脱水塔连接；作为再生的分子筛脱水塔通过第一冷却器与第一分离器连接，第一分离器与增压一体化集成装置连接。

7、所述的提纯一体化集成装置至少包括提纯塔、重沸器、冷箱、第二分离器和第四连接底板；所述提纯塔、重沸器、冷箱和第二分离器均固定连接在第四连接底板上；所述冷箱分别与增压一体化集成装置、第二分离器、提纯塔和制冷一体化集成装置连接；所述提纯塔的底部与重沸器连接；所述第二分离器置于冷箱与分子筛脱水一体化集成装置连接的管路上；所述冷箱与co2储罐连接。

8、所述的制冷一体化集成装置至少包括冷凝器、制冷压缩机、贮液器、油气分离器和置物架；所述的置物架是上下两层的框架结构；所述冷凝器连接在置物架上层，所述制冷压缩机、贮液器和油气分离器连接在置物架下层；所述贮液器内容纳有低压丙烷气体；所述贮液器、制冷压缩机、油气分离器和冷凝器依顺序连接；冷凝器与贮液器之间的管路上连接有提纯一体化集成装置。

9、还包括plc控制器及多个阀门；所述的plc控制器分别与多个阀门电信号连接；所述的多个阀门分别连接在抽气机撬与膜分离脱碳装置之间、膜分离脱碳装置与第二来气管线之间、膜分离脱碳装置与变压吸附装置之间、膜分离脱碳装置与燃料气系统之间、膜分离脱碳装置与真空抽吸一体化集成装置之间、增压一体化集成装置与真空抽吸一体化集成装置和提纯一体化集成装置之间、提纯一体化集成装置与分子筛脱水一体化集成装置、制冷一体化集成装置和co2储罐之间的管路上。

10、一种伴生气中不同浓度co2的捕集、提纯方法，采用伴生气中不同浓度co2的捕集、提纯系统，包括如下步骤：

11、步骤一：获取待处理伴生气中co2含量数据，若co2含量大于30％即可进入步骤二；

12、步骤二：待处理伴生气进入膜分离脱碳装置中进行分离脱碳处理，膜渗透侧为低压co2，渗余侧为伴生气，该伴生气进入燃料气系统；若步骤一得到的待处理伴生气中co2含量30％～75％时，膜渗透侧的低压co2进入步骤三；若步骤一得到的待处理伴生气中co2含量≥75％时，膜渗透侧的低压co2进入步骤三或步骤四；

13、步骤三：膜渗透侧的低压co2输送至变压吸附装置中，经变压吸附装置处理，得到伴生气及低压co2，伴生气直接进入燃料气系统，低压co2进入步骤五；

14、步骤四：真空抽吸一体化集成装置通过抽吸将膜渗透侧的低压co2抽吸至真空抽吸一体化集成装置中，并对进入的低压co2进行气液分离，分离出的液体经冷却处理后在真空抽吸一体化集成装置中循环利用，分离出的co2气体进入步骤五；

15、步骤五：步骤三或步骤四来的co2气体进入增压一体化集成装置中，增压一体化集成装置将进入的co2气体先后进行气液分离、一级增压、一级除油、一级冷却、中间分离、二级增压、二级除油、二级冷却、气液分离，分离后得到的co2气体进入提纯一体化集成装置，分离后得到的液体进行排污处理；

16、步骤六：提纯一体化集成装置对进入的增压后的co2气体进行预冷和重烃分离，分离后的重烃进行排污处理，分离后的co2气体进入分子筛脱水一体化集成装置；

17、步骤七：分子筛脱水一体化集成装置对进入其中的co2气体进入脱水、过滤，处理后的co2气体返回提纯一体化集成装置；

18、步骤八：进入提纯一体化集成装置内的气体，经提纯一体化集成装置冷却、提纯；提纯后的不凝气，经过冷却后放空；提纯后的液体co2经过换热、计量后进入co2储罐，作为后续的驱油介质。

19、有益效果：

20、1、本发明采用膜分离+变压吸附组合方式对油田伴生气co2进行捕集，可适应伴生气中co2含量30％～80％变化范围，具有适应范围广、分离效果好，捕集后浓度可达到95％。

21、2、本发明根据后续co2液相、纯度99％的注入要求，确定了co2“二级增压、脱水、制冷、液化提纯、循环注入”的工艺流程，使得处理后的co2产品，不仅纯度高，而且回收率达到90％以上。

22、3、本发明根据本工艺形成一体化集成装置，实现无人值守的需求。

23、上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚的了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。