油田三次采油中的甲烷(CH4)与二氧化碳(CO2)的分离技术

发布时间:2020-06-30 00:00  点击:6291  来源:四川省绿色节能成果转移转化平台

 

项目建设规模    150万—400万立方/天
项目建设条件    老油田挖潜提高年收率
主要建设或改造内容    在老油田新增装置
主要设备     PSA吸附塔、缓冲罐、储罐、真空泵、程控阀、控制系统及仪表
项目投资额(万元)     150000—200000
项目建设期     12—18个月
项目减排量(折tCO2)    12万—35万/年
项目减排成本(万元)     0.013——0.027/t
 
应用该技术回收CO 装置投资省,运行费用低,精度高,经济效益很好,约1—2年即可收回成本。且减少CO 的大气排放,对环境保护、解决就业和增加税收等多方面有积极作用,具有良好的经济效益和社会效益。
一、主要技术内容
注液化CO2混相驱油是我国三次采油的重点开发工艺,这需大量的CO2。而注CO2采油产生的石油伴生气以及天然气中就含有大量的CO2,且多数直接排放于大气中,造成大气污染。另一方面,我国三次采油大多以购买CO2来满足需要,其中相当部分为从国外购买。因此将石油伴生气和天然气脱除的CO2给以富集和回收,不但可满足三次采油混相驱油所的大量需求,同时对保护环境,减少CO2在大气中的排放有着积极意义。
本技术主要是利用我公司自主开发研发的专用吸附剂和吸附工艺,将原料天然气或石油伴生气经预处理后进入气液分离器分离油水后再直接进入变压吸附(PSA)装置,在一个吸附周期中需经历吸附、多次均压降、逆放、抽真空、多次均压升、终充等工艺过程后,从下部进入处于吸附状态的吸附器,原料气中的CO2在吸附剂上被选择性的吸附,从吸附器上端导出的合格净化天然气。而吸附在吸附剂上的气体经降压、真空及CO2冲洗联合方式的解吸,得到CO2 纯度为99.5%的产品,即可用于三次采油,也可液化使用。同时处于非吸附状态的吸附器自动进行吸附剂的再生工作。整过装置自动稳定连续运行。
其技术原理为
利用我公司自主研发的对烃类和CO2选择性好,分离系数极高的专用吸附剂和吸附工艺,在一定压力下,再通过真空解析将石油伴生气或天然气中的CO脱除后加以富集回收。
 
二、关键技术
关键技术有:变压吸附技术、专用吸附剂、
1、变压吸附技术
吸附是指:当两种相态不同的物质接触时,其中密度较低物质的分子在密度较高的物质表面被富集的现象和过程。
具有吸附作用的物质(一般为密度相对较大的多孔固体)被称为吸附剂,被吸附的物质(一般为密度相对较小的气体或液体)称为吸附质。
吸附按其性质的不同可分为四大类,即:化学吸附、活性吸附、毛细管凝缩和物理吸附。变压吸附(PSA)气体分离装置中的吸附主要为物理吸附
物理吸附是指依靠吸附剂与吸附质分子间的分子力(包括范德华力和电磁力)进行的吸附。其特点是:吸附过程没有化学反应,吸附过程进行得极快,参与吸附的各相物质间的动态平衡在瞬间即可完成,并且这种吸附是完全可逆的。
变压吸附气体分离工艺过程之所以得以实现是由于吸附剂在这种物理吸附中所具有的两个基本性质:一是对不同组分的吸附能力不同,二是吸附质在吸附剂上的吸附容量随吸附质的分压上升而增加,随吸附温度的上升而下降。利用吸附剂的第一个性质,可实现对混合气体中某些组分的优先吸附而使其它组分得以提纯;利用吸附剂的第二个性质,可实现吸附剂在低温、高压下吸附而在高温、低压下解吸再生,从而构成吸附剂的吸附与再生循环,达到连续分离气体的目的。
 
2、专用吸附剂
变压吸附工艺技术经过近50年的发展,工艺技术趋于成熟,但变压吸附的关键的是吸附剂的性能,特殊性能的吸附剂能达到特殊情况的气体分离。
本工业试验所用吸附剂主要为四川省达科特化工科技有限公司针对含甲烷烃类与二氧化碳混合气专门研制的DKT-511专用吸附剂。与脱出二氧化碳的常规类活性炭及硅胶类吸附剂相比,其突出特点在于该吸附剂分离系数很高,可达30-50,是常规类脱碳吸附剂的10-20倍。优异的选择吸附性保证了较高的甲烷回收率,常规类脱碳吸附剂甲烷的收率最高到90%,而DKT—511吸附剂甲烷的收率可达99.0%,而且天然气中CO2含量从10%~90%都可进行分离脱除。
 
 
技术指标
1、装置规模  
原料气流量:              1000—200000
2、技术参数
CH回收率≥99%     解析CO纯度≥98%  
原料气适应范围广,投资省,运行费用低,精度高,操作简便

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