[发明专利]一种提高液体二氧化碳贮箱过冷度的装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种提高液体二氧化碳贮箱过冷度的方法，特别是先降压降温后增压提高过冷度的方法。

背景技术

通过向深煤层注入液体二氧化碳置换甲烷来提高煤层气产量技术即实现了节能减排，又提高了煤层气产量；为了防止液体二氧化碳通过注入泵增压时汽化导致气堵、气锁、降低泵效，一方面要提高注入泵的效率，另一方面要提高二氧化碳贮箱的过冷度。现有提高二氧化碳贮箱的过冷度的方法主要有两种，第一种是采用制冷机降低液体二氧化碳温度；第二种是在贮箱出口采用离心泵机械增压。这两种方法都是通过增压来实现过冷度，存在温度不均匀，而且局部能够形成干冰的缺陷；并且这两种方法都需要额外购置设备，增加了运行成本且能耗较高，且获得的过冷度较小。

发明内容

本发明技术解决的问题是：克服现有技术的不足之处，不需要额外采购机械设备，能耗低，对贮箱系统简单改造后只需一高压气瓶即可获得较大的过冷度。

本发明的技术解决方案是：

一种提高液体二氧化碳贮箱过冷度的装置，其特殊之处在于：包括贮箱、设置在贮箱上的排放阀、压力表、温度表、进气阀、放气管、进气管、高压气瓶，所述排放阀的出口端与放气管连接，所述进气阀的入口端通过进气管与高压气瓶连接。

上述高压气瓶为高压氮气瓶。

提高液体二氧化碳贮箱过冷度的方法，其特殊之处在于：包括以下步骤：

1】打开排放阀2，将贮箱1中的二氧化碳通过排放阀放气，通过释放的二氧化碳汽化来降低贮箱的压力和温度；

2】将贮箱静置一段时间，直至贮箱的压力和温度不再下降；

3】将高压气瓶与贮箱上的进气阀相连接，打开进气阀，向贮箱冲入一定量的高压气体，通过进气阀控制增压速度和最终压力，提高贮箱的压力到设定值。

步骤1】中通过放气阀放气将贮箱缓慢降压，降压速度为每分钟0.008-0.025MPa。

步骤3】中增压速度为每分钟0.01-0.03MPa，贮箱增压最终压力不得大于贮箱允许的安全压力最大值。

上述高压气瓶为高压氮气瓶。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

1、由于先将贮箱释放少量的二氧化碳气体汽化吸热，使得二氧化碳贮箱温度降低1～3℃。

2、通过给二氧化碳贮箱增压，使得二氧化碳贮箱的液体二氧化碳在对应压力下获得更大的过冷度，在贮箱压力安全允许的范围内，可以获得3～10℃的过冷度。

附图说明

图1是本发明一种提高二氧化碳过冷度的方法总体构成示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明由放气管1、排放阀2、贮箱3、压力表4、温度表5、进气阀6、进气管7、高压气瓶8组成。排放阀的出口端与放气管连接，进气阀的入口端通过进气管与高压气瓶连接。

基于图1系统的提高二氧化碳过冷度的方法：

1】打开排放阀2，将贮箱1中的二氧化碳通过放气阀放气，通过释放的二氧化碳汽化来降低贮箱的压力和温度；降压速度为每分钟0.008-0.025MPa。

2】贮箱静置一段时间，直至贮箱压力和温度稳定。

3】将高压气瓶与贮箱的上的进气阀相连接，打开进气阀，向贮箱冲入一定量的高压气体，通过进气阀控制增压速度和最终压力，提高贮箱的压力到设定值。增压速度为每分钟0.01-0.03MPa，贮箱增压最终压力不得大于贮箱允许的安全压力最大值。

本发明原理：

首先释放贮箱中一定量的二氧化碳，利用二氧化碳汽化带走热量，降低二氧化碳贮箱压力同时实现贮箱中液体二氧化碳快速降温；再用外部气源对贮箱进行增压，使得贮箱内的二氧化碳在对应压力下有3～10℃的过冷度，使得液体二氧化碳在井下注入作业时汽化量少，提高注入泵效率。放气速度如果选择不合适，局部温度过低，出现干冰。此外，增压速度也要慎重选择，影响整个系统的安全性。

实施例：

（1）贮箱中有10t的液体二氧化碳，压力为2MPa（此时贮箱液体二氧化碳对应沸点温度-19.51℃），温度-20.5℃，缓慢打开排放阀2，通过放气管1放气，由压力表4观察贮箱内压力变化，10分钟降压0.18MPa，此时贮箱压力1.82MPa，此时贮箱液体二氧化碳温度为-22.5℃。

（2）将贮箱静置一段时间，待贮箱中二氧化碳压力趋于稳定，观察温度不再下降，即可进行第三步增压工作。在前两步中共排放约140Kg二氧化碳；

（3）将高压气瓶8通过进气管7和进气阀6与贮箱3接通，打开进气阀6，向贮箱缓慢通入高压氮气，10分钟增压直至压力表4显示贮箱压力为2.2MPa，此时贮箱温度不变，为-22.5℃，而液体二氧化碳2.2MPa压力下对应的沸点温度为-16.37℃，贮箱中液体二氧化碳的过冷度为6.13℃。