[实用新型]一种低温分馏与膜法联用EOR采出气分离系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种低温分馏与膜法联用EOR采出气分离系统。 

背景技术

随着CO₂驱油技术的发展与成熟，CO₂驱EOR技术带来的采出气处理问题日渐明显。注入地下的CO₂会随采出气溢出地面，采出气CO₂含量随着注入年限的增加迅速升高且很长时间保持在80％以上。高含CO₂的采出气如果采取放空处理不仅造成天然气和CO₂资源的浪费，同时将大量温室气体CO₂排入大气，造成温室效应。 

CO₂驱EOR采出气具有CO₂含量高、重烃含量高、气体流量大、压力高等特点，适用于高CO₂浓度天然气脱碳的技术主要有变压吸附法、薄膜分离法和低温分馏法。当CO₂含量高于80％时，变压吸附法吸附剂消耗量大，分离成本迅速上升，且吸附剂会同时吸附C₃+烃类，造成CO₂产品纯度低，天然气回收率低等问题；薄膜分离法适用于高含量CO₂的粗脱除，分离工艺存在产品纯度与有效组分回收率的矛盾，且原料气需预处理降低露点温度，但是薄膜分离工艺具有设备简单，运行维护方便，生产能耗低等优点。低温分馏工艺适用于提纯CO₂的工况，塔顶不凝气含有大量CO₂，不能完全净化天然气，且需干燥预处理处理，但是低温分馏法具有工艺流程简单，能耗低，处理量大等优点。 

实用新型内容

本实用新型提出一种低温分馏与膜法联用EOR采出气分离系统，该系统结合了低温分馏工艺与薄膜分离工艺的优点，同时规避了两种分离工艺的缺点。 

本实用新型的技术方案是：一种低温分馏与膜法联用EOR采出气分离系统，该系统包括预处理系统、低温分馏系统和膜分离系统，包括气液分离器、压缩机、冷却器、凝结过滤器、干燥塔、预冷器、液化器、分馏塔、再沸器、冷凝器、膜分离器I、膜分离器II和膜分离器Ⅲ。所述预处理系统包括气液分离器、压缩机、冷却器、凝结过滤器和干燥塔，气液分离器与压缩机相连，升高原料气压力，压缩机出口与冷却器相连，降低原料气温度，冷却器出口与凝结过滤器相连，过滤掉气体中夹带的液滴，凝结过滤器出口与干燥塔相连，干燥原料气，干燥塔出口与低温分馏系统分馏塔塔底再沸器相连。所述低温分馏系统包括预冷器、液化器及分馏塔(包括塔顶冷凝器与塔底再沸器)，塔底再沸器热流出口与预冷器相连，升高塔顶不凝气温度，同时预冷原料气，预冷器出口与液化器相连，液化原料气，液化器出口与 分馏塔相连，在分馏塔中液态CO₂经塔底再沸后由塔底馏出，塔顶冷凝器与预冷器相连，预冷器冷流出口与膜分离系统相连。所述膜分离系统包括三台膜分离器，膜分离器Ⅰ截留侧与膜分离器Ⅱ相连，膜分离器Ⅱ截留侧为天然气产品，渗透测与膜分离器Ⅰ入口相连，膜分离器Ⅰ渗透侧与膜分离器Ⅲ相连，膜分离器Ⅲ渗透侧为CO₂产品。 

所述低温分馏系统中，将预处理后原料气热量作为分馏塔塔底再沸器热源，再沸提纯CO₂产品，利用塔顶不凝气冷量预冷原料气，同时将不凝气升温至35℃。 

所述膜分离器中，膜分离器Ⅰ与薄膜与膜分离器Ⅱ组成回路，提纯天然气，膜分离器Ⅰ与膜分离器Ⅲ串联使用，提纯CO₂.。 

本实用新型与现有技术相比的有益效果是： 

1.所述分离系统结合了低温分馏工艺与薄膜分离工艺的优点，适用于CO₂含量高于80％的采出气CO₂分离，分离后CO₂纯度高于99％，天然气CO₂含量低于3％，回收率达到90％以上。 

2.所述分离系统将原料气热量用于分馏塔塔底再沸器，将不凝气冷量用于预冷原料气，降低了低温分馏系统所需冷负荷。 

3.所述分离系统中原料气只需一次压缩，利用分馏塔顶不凝气作为膜分离器原料气，充分利用塔顶不凝气的压力作为膜分离器的操作压力，塔顶不凝气3MPa以上的压力足以作为两次膜分离器的动力，减少了多次压缩原料气产生的能耗。 

4.所述分离系统中膜分离器采用低温分馏系统塔顶不凝气作为原料气，分馏塔顶不凝气压力在3MPa以上，露点温度-20℃以下，在经预冷器升温至35℃后，无需采用其他预处理措施，降低了设备复杂性。