CN116099333A - 一种采出气化学法碳捕集*** - Google Patents

一种采出气化学法碳捕集*** Download PDF

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Abstract

本发明涉及采出气处理技术领域，提供了一种采出气化学法碳捕集***，脱碳后采出气通过蒸汽锅炉产生蒸汽用于吸收液的再生过程，产生的高温烟气进入烟气二氧化碳吸收单元脱除烟气中二氧化碳，实现采出气全流量、全流程的二氧化碳捕集过程。烟气中二氧化碳浓度低、分压低，吸收液贫液首先进入烟气吸收塔脱除烟气中二氧化碳，吸收液半富液再进入采出气吸收塔。

Description

一种采出气化学法碳捕集***
技术领域
本发明涉及采出气处理技术领域，具体而言，涉及一种采出气化学法碳捕集***。
背景技术
油田采用二氧化碳驱油后，常会伴随采出气的逸出。采出气具有压力大（0.2-1.0Mpa）、CO2浓度高（15-70vol%）、同时含有25-45%的热值气体（C1-C4烷烃类）等特点。对于采出气的处理方法通常有吸收/吸附法、膜分离法等，从二氧化碳捕集成本、技术成熟度等因素考虑，目前针对采出气捕集***多采用化学吸收法，在捕集二氧化碳之前，往往需要对原料气在水洗塔内进行水洗，控制温度，然而现有的捕集***无法将二氧化碳全部回收，且往往需要外部蒸汽供热，给企业带来极大的处理成本，不利于推广应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种采出气化学法碳捕集***，脱碳后采出气通过蒸汽锅炉产生蒸汽用于吸收液的再生过程，产生的高温烟气进入烟气吸收单元脱除烟气中二氧化碳，实现采出气全流量、全流程的二氧化碳捕集过程。烟气中二氧化碳浓度低、分压低，吸收液贫液首先进入烟气吸收塔脱除烟气中二氧化碳，吸收液半富液再进入采出气吸收塔。根据烟气和采出气吸收塔脱碳效率调节进入烟气吸收塔贫液流量。
高温烟气通过预处理过程加热采出气，提高采出气吸收塔反应速率和脱碳效率。（换热单元由加热器、冷却器、储水箱和水泵组成，储水箱中循环水由水泵送入采出气吸收单元中冷却器降温至30-50℃，降温后循环水融入烟气吸收单元中加热器升温至50-70℃，送回储水箱）。
脱碳后采出气进入蒸汽锅炉，湿饱和蒸汽通过蒸汽过热器回收烟气热量，达到过热状态。过热蒸汽进入再沸器用于吸收液再生过程，蒸汽冷凝水通过富液加热器进一步降温，送回锅炉水箱。
具体地，本发明的实施例通过以下技术方案实现：
（1）一种采出气全流量化学法碳捕集装置，该装置由采出气二氧化碳吸收单元、采出气锅炉单元、烟气二氧化碳吸收单元和吸收液再生单元组成。
其中，采出气进入采出气二氧化碳吸收单元脱除采出气中SOx、NOx和H2S及二氧化碳等气体；脱碳后采出气进入采出气锅炉单元燃烧产生蒸汽和烟气；采出气锅炉单元产生烟气送入烟气二氧化碳吸收单元，脱除烟气中SOx、NOx和二氧化碳等气体；采出气二氧化碳吸收单元和烟气二氧化碳吸收单元生成的吸收液富液送入吸收液再生单元，再生成高纯度二氧化碳气体。
进一步地，采出气二氧化碳吸收单元，包括采出气预处理塔、循环泵、洗涤水加热器、采出气吸收塔、循环水增压泵、循环水箱、半富液泵、水洗水储罐、水洗水冷却器、水洗水泵和富液泵，
采出气由采出气预处理塔下部进入；洗涤液通过循环泵送入洗涤水加热器升温，由采出气预处理塔顶部送入吸收塔；洗涤水与采出气逆流传热传质，脱除采出气中SOx、NOx和H2S等气体；同时，升温后洗涤水加热采出气至30-50℃。
预处理后采出气达到水湿饱和状态，由采出气吸收塔底部进入，与烟气二氧化碳吸收单元来的吸收液半富液逆流传质传热，吸收液富液由采出气吸收塔底部流出。脱碳后采出气进入采出气吸收塔尾气洗涤段洗涤降温，同时脱除采出气中夹带吸收液，送入蒸汽锅炉。
进一步地，采出气锅炉单元，包括蒸汽锅炉、蒸汽过热器、锅炉水箱和锅炉水泵；
脱碳后采出气进入蒸汽锅炉燃烧产生0.3-0.7Mpa饱和蒸汽，进入蒸汽过热器，由高温烟气升温至过热状态，送入吸收液再生单元的再沸器，用于吸收液再生过程。再沸器出口冷凝水返回到锅炉水箱，由锅炉水泵送入蒸汽锅炉。
进一步地，烟气二氧化碳吸收单元，包括烟气预处理塔、烟气吸收塔、水泵、冷却器、烟气富液泵、烟气尾气洗涤冷却器、尾气洗涤水箱、尾气洗涤水泵；采出气锅炉单元排出的高温烟气由烟气预处理塔底部进入；洗涤液通过循环泵送入洗涤水冷却器降温，由烟气预处理塔上部送入烟气吸收塔；洗涤水与烟气逆流传热传质，脱除烟气中SOx、NOx等气体；同时，烟气预处理塔底部热洗涤液通过冷却器与采出气二氧化碳吸收单元中加热器换热（换热单元由加热器、冷却器、储水箱和水泵组成，储水箱中循环水由水泵送入采出气吸收单元中冷却器降温至30-50℃，降温后循环水融入烟气吸收单元中加热器升温至50-70℃，送回储水箱），降温后洗涤水将烟气冷却至30-50℃。
预处理后烟气达到水湿饱和状态，由烟气吸收单元中吸收塔底部进入，与上部吸收液贫液逆流传质传热，吸收液半富液由烟气二氧化碳吸收单元中二氧化碳吸收塔底部流出，送入采出气二氧化碳吸收单元中采出气吸收塔。脱碳后烟气进入吸收塔尾气洗涤段洗涤降温，同时脱除采出气中夹带吸收液，排入大气。
进一步地，吸收液再生单元，包括贫液泵、贫富液换热器、贫液冷却器、再生塔、富液再热器、再生气冷却器、气液分离器、冷凝水泵和再沸器；
采出气二氧化碳吸收单元中采出气吸收塔底部冷富液由富液泵送入贫富液换热器，再生塔底部热贫液由贫液泵送入贫富液换热器，冷富液与热贫液通过贫富液换热器进行热量传递；贫富液换热器出口热富液进入富液再热器，回收再沸器出口蒸汽冷凝水热量，降温后蒸汽冷凝水送入采出气锅炉水箱，热富液送入再生塔上部。
再生塔内再生气进入再生气冷却器降温，送入再生气气液分离器，冷凝水通过冷凝水泵送回再生塔上部，回收再生气热量；CO2产品气通过气液分离器上部排出。
本发明实施例的技术方案至少具有如下优点和有益效果：
本发明创新性地采用双塔工艺处理采出气，脱除其中的二氧化碳，实现采出气全流量、全流程的二氧化碳捕集过程，且不需要外部蒸汽供热，基本能够实现采出气中碳的全部回收，采出气中碳回收率90%以上（以二氧化碳计）；且资源可回收再利用，减少能耗，回收一吨二氧化碳：电成本48元左右（电价以6毛一度计）、水耗3-6元，大大减少了企业生产及处理成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例提供的采出气化学法碳捕集***的示意图；
图2为图1中采出气二氧化碳吸收单元的示意图；
图3为图1中采出气锅炉单元的示意图；
图4为图1中烟气二氧化碳吸收单元的示意图；
图5为图1中吸收液再生单元的示意图；
图标：1-采出气二氧化碳吸收单元，2-采出气锅炉单元，3-烟气二氧化碳吸收单元，4-吸收液再生单元，01-采出气预处理塔，02-循环泵，03-洗涤水加热器，04-循环水增压泵，05-半富液泵，06-水洗水储罐，07-水洗水冷却器，08-水洗水泵，09-采出气吸收塔，10-富液泵，11-贫液泵，12-贫富液换热器，13-贫液冷却器，14-再生塔，15-富液再热器，16-再生气冷却器，17-气液分离器，18-冷凝水泵，19-再沸器，20-锅炉水箱，21-锅炉水泵，22-蒸汽锅炉，23-蒸汽过热器，24-烟气吸收塔，25-烟气富液泵，26-循环水箱，27-水泵，28-烟气预处理塔，29-冷却器，30-烟气尾气洗涤冷却器，31-尾气洗涤水箱，32-尾气洗涤水泵。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
实施例1
一种采出气全流量化学法碳捕集***，包括采出气二氧化碳吸收单元1、采出气锅炉单元2、烟气二氧化碳吸收单元3和吸收液再生单元4；
其中，采出气进入采出气二氧化碳吸收单元1脱除采出气中SOx、NOx和H2S及二氧化碳等气体；脱碳后采出气进入采出气锅炉单元2燃烧产生蒸汽和烟气；采出气锅炉单元2产生烟气送入烟气二氧化碳吸收单元3，脱除烟气中SOx、NOx和二氧化碳等气体；采出气二氧化碳吸收单元1和烟气二氧化碳吸收单元3生成的吸收液富液送入吸收液再生单元4，再生成高纯度二氧化碳气体。
在本实施例中，采出气二氧化碳吸收单元1，包括采出气预处理塔01、循环泵02、洗涤水加热器03、采出气吸收塔09、循环水增压泵04、循环水箱26、半富液泵05、水洗水储罐06、水洗水冷却器07、水洗水泵08和富液泵10，
采出气由采出气预处理塔01下部进入；洗涤液通过循环泵02送入洗涤水加热器03升温，由采出气预处理塔01顶部送入采出气吸收塔09；洗涤水与采出气逆流传热传质，脱除采出气中SOx、NOx和H2S等气体；同时，升温后洗涤水加热采出气至30-50℃。
预处理后采出气达到水湿饱和状态，由采出气吸收塔09底部进入，与烟气二氧化碳吸收单元3来的吸收液半富液逆流传质传热，吸收液富液由采出气吸收塔09底部流出。脱碳后采出气进入采出气吸收塔09尾气洗涤段洗涤降温，同时脱除采出气中夹带吸收液，送入蒸汽锅炉22。
在本实施例中，采出气锅炉单元2，包括蒸汽锅炉22、蒸汽过热器23、锅炉水箱20和锅炉水泵21；
脱碳后采出气进入蒸汽锅炉22燃烧产生0.3-0.7Mpa饱和蒸汽，进入蒸汽过热器23，由高温烟气升温至过热状态，送入吸收液再生单元4的再沸器19，用于吸收液再生过程；再沸器19出口冷凝水返回到锅炉水箱20，由锅炉水泵21送入蒸汽锅炉22。
在本实施例中，烟气二氧化碳吸收单元3，包括烟气预处理塔28、烟气吸收塔24、水泵27、冷却器29、烟气富液泵25、烟气尾气洗涤冷却器30、尾气洗涤水箱31、尾气洗涤水泵32；采出气锅炉单元2排出的高温烟气由烟气预处理塔28底部进入；洗涤液通过循环泵02送入洗涤水冷却器29降温，由烟气预处理塔28上部送入烟气吸收塔24；洗涤水与烟气逆流传热传质，脱除烟气中SOx、NOx等气体；同时，烟气预处理塔28底部热洗涤液通过冷却器29与加热器换热（换热单元由加热器、冷却器29、储水箱和水泵27组成，储水箱中循环水由水泵27送入采出气吸收单元中冷却器29降温至30-50℃，降温后循环水融入烟气吸收单元中加热器升温至50-70℃，送回储水箱），降温后洗涤水将烟气冷却至30-50℃。
预处理后烟气达到水湿饱和状态，由烟气二氧化碳吸收单元3中烟气吸收塔24底部进入，与上部吸收液贫液逆流传质传热，吸收液半富液由烟气二氧化碳吸收单元3中烟气吸收塔24底部流出，送入采出气二氧化碳吸收单元1中采出气吸收塔09。脱碳后烟气进入烟气吸收塔24尾气洗涤段洗涤降温，同时脱除采出气中夹带吸收液，排入大气。
在本实施例中，吸收液再生单元4，包括贫液泵11、贫富液换热器12、贫液冷却器13、再生塔14、富液再热器15、再生气冷却器16、气液分离器17、冷凝水泵18和再沸器19；
采出气二氧化碳吸收单元1中采出气吸收塔09底部冷富液由富液泵10送入贫富液换热器12，再生塔14底部热贫液由贫液泵11送入贫富液换热器12，冷富液与热贫液通过贫富液换热器12进行热量传递；贫富液换热器12出口热富液进入富液再热器15，回收再沸器19出口蒸汽冷凝水热量，降温后蒸汽冷凝水送入采出气锅炉水箱20，热富液送入再生塔14上部。
再生塔14内再生气进入再生气冷却器16降温，送入再生气气液分离器17，冷凝水通过冷凝水泵18送回再生塔14上部，回收再生气热量；CO2产品气通过气液分离器17上部排出。
本发明创新性地采用双塔工艺处理采出气，脱除其中的二氧化碳等气体，实现采出气全流量、全流程的碳捕集过程，且不需要外部蒸汽供热，基本能够实现采出气中碳的全部回收，采用本实施例处理工艺，可实现采出气中碳回收率90%以上（以二氧化碳计）；且资源可回收再利用，减少能耗，回收一吨二氧化碳：电成本48元左右（电价以6毛一度计）、水耗3-6元，大大减少了企业生产及处理成本。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种采出气化学法碳捕集***，其特征在于：包括采出气二氧化碳吸收单元、采出气锅炉单元、烟气二氧化碳吸收单元和吸收液再生单元；
所述采出气二氧化碳吸收单元用于脱除采出气中的二氧化碳及其他有害气体；脱碳后采出气进入采出气锅炉单元燃烧产生蒸汽和烟气，
采出气锅炉单元产生的烟气送入烟气二氧化碳吸收单元，脱除烟气中的二氧化碳及其他有害气体；
采出气二氧化碳吸收单元和烟气二氧化碳吸收单元生成的吸收液富液送入吸收液再生单元，再生成高纯度二氧化碳气体。
2.根据权利要求1所述的采出气化学法碳捕集***，其特征在于，所述采出气二氧化碳吸收单元包括采出气预处理塔和采出气吸收塔；采出气由采出气预处理塔下部进入采出气预处理塔内并在采出气预处理塔内经洗涤液洗涤脱碳后由采出气预处理塔顶部进入采出气吸收塔。
3.根据权利要求2所述的采出气化学法碳捕集***，其特征在于，预处理后的采出气与烟气二氧化碳吸收单元排出的吸收液半富液在采出气吸收塔内逆流传质传热；反应完后，吸收液富液由采出气吸收塔底部流出送至吸收液再生单元。
4.根据权利要求2所述的采出气化学法碳捕集***，其特征在于，采出气由采出气预处理塔脱碳后进入采出气吸收塔进行洗涤降温，同时脱除采出气中夹带的吸收液，然后送入采出气锅炉单元。
5.根据权利要求1-4任一项所述的采出气化学法碳捕集***，其特征在于，所述采出气锅炉单元包括蒸汽锅炉、蒸汽过热器和锅炉水箱；脱碳后采出气进入蒸汽锅炉燃烧产生饱和蒸汽进入蒸汽过热器，由高温烟气升温至过热状态后送入吸收液再生单元。
6.根据权利要求5所述的采出气化学法碳捕集***，其特征在于，所述烟气二氧化碳吸收单元包括：烟气预处理塔和烟气吸收塔；
采出气锅炉单元的蒸汽过热器排出的高温烟气由烟气预处理塔底部进入并在烟气预处理塔内经上部进入的冷却洗涤液洗涤降温后，由烟气预处理塔顶部排出进入烟气吸收塔。
7.根据权利要求6所述的采出气化学法碳捕集***，其特征在于，还包括与烟气预处理塔连通的冷却器、与采出气预处理塔连通的洗涤水加热器以及位于冷却器和洗涤水加热器之间的循环水箱；
所述烟气预处理塔的洗涤液与采出气预处理塔的洗涤液通过冷却器、循环水箱及洗涤水加热器进行换热并循环利用。
8.根据权利要求7所述的采出气化学法碳捕集***，其特征在于，预处理后烟气由烟气吸收塔底部进入，并与上部吸收液贫液逆流传质传热；反应完后，吸收液半富液由烟气吸收塔底部流出送入采出气吸收塔。
9.根据权利要求8所述的采出气化学法碳捕集***，其特征在于，脱碳后烟气进入烟气吸收塔进行洗涤降温，同时脱除烟气中夹带的吸收液，排入大气。
10.根据权利要求1所述的采出气化学法碳捕集***，其特征在于，所述吸收液再生单元包括：再生塔、气液分离器和再沸器；蒸汽过热器产出的过热蒸汽进入再沸器后送入再生塔内，富液及贫液经换热后送入再生塔，再生塔内再生气经冷却、分离后，排出CO2产品气。
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