二氧化碳提純液化新工藝技術(shù)研究(四)

今天德潤正明的小編和大家分享二氧化碳提純液化新工藝技術(shù)研究：

  二氧化碳提純液化新工藝技術(shù)研究

郭闖      大慶油田設(shè)計院有限公司

3 參數(shù)優(yōu)化

對比了脫重塔在4.0MPa（工況1）、5.0MPa（工況2）、6.0MPa（工況3）的操作壓力下，塔內(nèi)操作溫度變化，以及工藝總能耗、CO2收率的差異。本工藝研究中利ASPEN HYSYS進(jìn)行模擬計算，熱力學(xué)方程選擇PR方程，脫重塔設(shè)置理論板20塊，從第5塊塔板設(shè)置側(cè)線抽出液體物料。調(diào)整操作參數(shù)，直至模擬計算收斂，不同脫重塔操作壓力下工藝參數(shù)如表3所示。

表3 不同工況下工藝參數(shù)對比

根據(jù)對不同的操作工況分析，隨著脫重塔的操作壓力升高，塔頂回流溫度逐漸增大，且調(diào)整最佳操作條件后，均可得到相同的脫水效果，經(jīng)過脫重塔精餾分離后，脫除的污水中水摩爾分?jǐn)?shù)均可達(dá)到98%。且側(cè)線物料中含水率均小于0.001‰。不同操作壓力下脫重塔側(cè)線物料進(jìn)入脫輕塔后，在相同的脫輕塔操作壓力（2.5MPa）、塔頂回流溫度（-22℃）的條件下，塔頂不凝氣量、塔底溫度、產(chǎn)品產(chǎn)量均相近。三種工況下液體產(chǎn)品中CO2摩爾分?jǐn)?shù)均在99.9%以上，工藝總CO2收率均在98%以上。隨著操作壓力升高，裝置總能耗逐漸升高。

井下壓裂及后續(xù)采油，需保證二氧化碳濃度在99%以上、甲烷含量低于0.3%、含水低于0.02‰。由此可見，本工藝脫重塔在4.0~6.0 MPa 的操作壓力下，液體二氧化碳產(chǎn)品均可滿足驅(qū)油要求。

   本工藝的關(guān)鍵點(diǎn)在于脫重環(huán)節(jié)能否在0 ℃以上的溫度條件下進(jìn)行，并將二氧化碳中的含水率脫除至0.001‰以下，保證后端二氧化碳提純及液化過程中不發(fā)生管路和設(shè)備的凍堵。對比4.0、5.0、6.0 MPa 操作條件下脫重塔中不同塔板的平衡溫度變化，結(jié)果如圖5所示。

圖 5 不同工況脫重塔內(nèi)溫度梯度對比

從圖5可以看出：隨著重組分濃度的提高，脫重塔內(nèi)塔板自上而下平衡溫度逐漸升高。4.0MPa操作壓力下，脫重塔第5至第20塊塔板平衡溫度均在5℃以上；當(dāng)脫重塔操作壓力為5.0MPa時，第5至第20塊塔板平衡溫度升至15℃；當(dāng)脫重塔操作壓力為6.0MPa時，第5至第20塊塔板平衡溫度升至22℃。由此可見，當(dāng)脫重塔操作壓力在4.0 MPa以上時，塔內(nèi)不會發(fā)生凍堵。

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