二氧化碳提純液化新工藝技術(shù)研究（二）

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

  1 原料氣雜質(zhì)特征及精餾過程分析某天然氣凈化廠采用MDEA溶液吸收法脫除高含碳天然氣中的二氧化碳，吸收二氧化碳后的MDEA富液在再生塔中經(jīng)過減壓及高溫加熱，解析出溶解的二氧化碳后進入吸收塔循環(huán)利用[8]。再生塔頂尾氣經(jīng)增壓、干燥處理后，送至下游二氧化碳液化站進行液化，用于油田二氧化碳驅(qū)油試驗。天然氣脫碳裝置尾氣中二氧化碳體積分數(shù)在90%以上，另 含有水蒸氣、氮氣、甲烷、乙烷、烴類等雜質(zhì)。天然氣脫碳裝置尾氣氣質(zhì)組分見表1。

   低溫精餾工藝的基本原理是利用混合氣中氣體組分之間相對揮發(fā)度（沸點）的不同來實現(xiàn)二氧化碳與其中雜質(zhì)的分離。原料氣中與CO2沸點最接近的組分為乙烷，易形成共沸，由CO2和乙烷二元相圖（圖1）可知，在1~4 MPa不同壓力條件下，共沸點組成變化較小，且進料中二氧化碳含量在90%以上，進料位置都在共沸點的右側(cè)，分離、純化二氧化碳的過程不會跨過精餾邊界，可以得到高純二氧化碳產(chǎn)品。

表1 天然氣脫碳裝置尾氣氣質(zhì)組分

                                      圖1 二氧化碳-乙烷在不同壓力下的氣液平衡

   由于原料氣中CO2含量較高，摩爾分數(shù)在90%以上，其他輕、重雜質(zhì)組分含量較少，因此原料氣泡點線和露點線相距較近，氣液混態(tài)溫度范圍較窄（圖2）。

               圖2 天然氣脫碳裝置尾氣相包絡(luò)線圖

      該工藝的核心為高純二氧化碳氣源在低溫條件下的提純和液化，在精餾過程中需優(yōu)先脫除原料氣中的重組分，以防在低溫工況下形成冰堵。氣源中的重組分為水和重?zé)N。由圖 2 可知，為使脫重工藝

過程在0℃以上條件下操作，需將操作壓力控制在4MPa以上。由于原料氣為MDEA再生塔塔頂酸氣，經(jīng)空氣冷卻器及分離器后，接近常壓，溫度40℃，需增壓至合適的操作壓力。因此以天然氣凈化廠尾氣為原料氣的低溫精餾法提純液化二氧化碳的工藝過程主要包括原料氣增壓、分離、精餾、液化4個部分。

   原料氣先通過壓縮機多級壓縮，每級壓縮出口控制溫度不高于150℃，級間設(shè)置空氣冷卻器和分離器，分離出因壓縮凝析出的水后進入下一級壓縮。經(jīng)多級壓縮后的原料氣達到精餾操作壓力，末級空冷器出口溫度40℃，經(jīng)多級壓縮分離后，原料氣的含水率可降低90%以上，減輕原料氣脫重負荷。增壓后的原料氣進入脫重塔前需與脫重塔底部液體混合，氣液混合過程中可氣化脫重塔底部液相中溶解的CO2，降低CO2損失量。混合后的氣液混

合物進入分離器，分離出游離水后氣相從脫重塔底部進料。

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