一种油田伴生气分离净化及CO2回收利用系统技术方案

本发明专利技术涉及气体净化技术领域，尤其涉及一种油田伴生气分离净化及CO2回收利用系统，包括预处理系统、伴生气分离提纯系统、富氧燃烧发电系统及电解水系统，伴生气分离提纯系统包括低温分离装置、液态CO2提纯塔和膜分离器，富氧燃烧发电系统接收来自膜分离器的渗透气进行富氧燃烧发电，电解水系统利用富氧燃烧发电系统产生的电能电解水，产生的O2供给富氧燃烧发电系统；本发明专利技术将低温分离技术、富氧燃烧、电解水三者结合起来，可节约高含CO2油田伴生气的分离净化成本，并能将分离液态CO2回注油藏再次利用进行二氧化碳驱采油，且将含有CO2的伴生气采用富氧燃烧技术既提高了燃烧效率，又有利于CO2的捕集利用，同时将燃烧产生的热能转化为电能供电解槽使用，电解水产生富氧燃烧所需的O2和副产物清洁能源H2。。。

【技术实现步骤摘要】
一种油田伴生气分离净化及CO2回收利用系统


[0001]本专利技术涉及气体净化
，尤其涉及一种油田伴生气分离净化及CO2回收利用系统。

技术介绍

[0002]随着国内油田开采进入中后期，油田开采难度逐渐增加。为了提高采收率，各大油田普遍开始采用CO2驱三次采油技术，但是采用该技术会增加油田伴生气的CO2含量，有时可达到伴生气总量的80％～90％，这为伴生气的分离和净化带来新的挑战。目前对于该伴生气的处理，首先，采用低温分离技术，将大部分CO2分离；其次，利用化学吸收法或变压吸附法对分离后的天然气进一步净化提纯，但存在分离净化成本偏高，且会增加设备的复杂性以及带来环境污染等问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术要解决的技术问题是：为了克服现有技术首先采用低温分离技术，将大部分CO2分离，其次利用化学吸收法或变压吸附法对分离后的天然气进一步净化提纯，存在分离净化成本偏高，且会增加设备的复杂性以及带来环境污染等问题，现提供一种油田伴生气分离净化及CO2回收利用系统。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：一种油田伴生气分离净化及CO2回收利用系统，包括：
[0005]预处理系统，其用于对来自三相分离器的气相进行过滤、脱水和脱轻；
[0006]伴生气分离提纯系统，其包括低温分离装置、液态CO2提纯塔和膜分离器，所述低温分离装置对伴生气进行液化分离，所述液态CO2提纯塔对来自低温分离装置的液态CO2提纯净化，所述膜分离器对来自低温分离装置的分离气进行提纯，部分CH4作为渗余气被分离出去，CO2和剩余CH4等透过膜做为渗透气；
[0007]富氧燃烧发电系统，其接收来自膜分离器的渗透气进行富氧燃烧发电；
[0008]电解水系统，其利用富氧燃烧发电系统产生的电能电解水，产生的O2供给所述富氧燃烧发电系统。
[0009]上述技术方案将含有CO2的伴生气采用富氧燃烧技术既提高了燃烧效率，又有利于CO2的捕集利用，同时将燃烧产生的热能转化为电能供电解槽使用，电解水产生富氧燃烧所需的O2和副产物清洁能源H2。
[0010]进一步的，所述预处理系统包括依次连接的过滤器、冷凝器和油水脱除塔。
[0011]进一步的，所述低温分离装置包括压缩机、冷却器、气液分离器和换热器，所述压缩机入口与油水脱除塔出口相连，所述压缩机出口与所述冷却器入口相连，所述冷却器出口与所述气液分离器入口相连，所述气液分离器底部液相出口与所述液态CO2提纯塔相连，所述气液分离器顶部气相出口与所述换热器低温入口相连，所述换热器高温出口与所述膜分离器相连，所述液态CO2提纯塔底部液相出口连接有压注泵，所述液态CO2提纯塔顶部气相
出口与所述换热器低温入口相连。经过预处理的三相分离器尾气进入压缩机内增压，然后进入冷却器内对三相分离器尾气中大部分进行冷却液化，在冷却器内产生的气液混合物进入气液分离器内进行气液分离，液态CO2从气液分离器底部出来进入液态CO2提纯塔内提纯，除去其中混有的杂质气体，高纯度的液态CO2从液态CO2提纯塔底部出来后通过压注泵后回注油藏再次驱油，从气液分离器顶部出来的气体与液态CO2提纯塔顶部出来的气体汇合后从换热器的低温入口进入，升温后进入膜分离器，升温可增加膜分离效果，因本装置仅采用一级膜分离，可脱除大量CO2(50％
‑
60％)，但烃类损失偏大(8％
‑
15％)，即该部分甲烷与CO2透过膜作为渗透气，剩余部分CH4作为渗余气被分离出去。
[0012]进一步的，所述富氧燃烧发电系统包括依次连接的富氧燃烧室、汽轮机及发电机，所述富氧燃烧室内部安装有蒸汽盘管，所述蒸汽盘管与所述汽轮机连通，所述膜分离器的渗透气出口与富氧燃烧室之间连接有渗透气管道，所述富氧燃烧室排气口与所述换热器高温入口连接，所述换热器低温出口与所述压缩机入口连通；膜分离器的渗透气，即CO2和部分CH4通过渗透气管道进入富氧燃烧室进行燃烧，CH4在富氧燃烧室内与纯氧燃烧生成CO2，燃烧产生的热量加热蒸汽盘管内的蒸汽，蒸汽进入汽轮机内推动汽轮机转动进而带动发电机发电，生成的CO2由富氧燃烧室排气口进入换热器，与从气液分离器顶部出来的气体及液态CO2提纯塔顶部出来的气体进行换热，升高了气液分离器顶部出来的气体及液态CO2提纯塔顶部出来的气体的温度，从而增加了膜分离效果，且降低了来自富氧燃烧室的气体温度。
[0013]进一步的，所述电解水系统包括电解槽，所述电解槽正极侧与富氧燃烧室之间连接有输氧管道，所述输氧管道上设有鼓风机，所述电解槽负极侧与所述膜分离器渗余气管道连通；电解水系统利用富氧燃烧发电系统产生的电能电解水，在正极产生O2通过鼓风机供给富氧燃烧室使用，电解槽负极产生清洁能源H2与膜分离出来的天然气混合后掺氢输送。
[0014]进一步的，所述渗透气管道上安装有气体流量计V1，所述输氧管道上安装有电磁调节阀V2，气体流量计V1实时记录管道流量并通过有线设备传输到电磁调节阀V2，电磁调节阀V2接收数据并调节供氧量，确保燃料充分燃烧。
[0015]本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术将低温分离技术、富氧燃烧、电解水三者结合起来，可节约高含CO2油田伴生气的分离净化成本，并能将分离液态CO2回注油藏再次利用进行二氧化碳驱采油；(2)将含有CO2的伴生气采用富氧燃烧技术既提高了燃烧效率，又有利于CO2的捕集利用，同时将燃烧产生的热能转化为电能供电解槽使用，电解水产生富氧燃烧所需的O2和副产物清洁能源H2。
附图说明
[0016]下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。
[0017]图1为本专利技术的流程示意图；
[0018]图中：
[0019]1、预处理系统；1
‑
1过滤器；1
‑
2冷凝器；1
‑
3油水脱除塔；
[0020]2、伴生气分离提纯系统；2
‑
1压缩机；2
‑
2冷却器；2
‑
3气液分离器；2
‑
4液态CO2提纯塔；2
‑
5换热器；2
‑
6膜分离器；2
‑
7压注泵；
[0021]3、富氧燃烧发电系统；3
‑
1富氧燃烧室；3
‑
2蒸汽盘管；3
‑
3汽轮机；3
‑
4发电机；
[0022]4、电解水系统；4
‑
1电解槽；4
‑
2鼓风机。
具体实施方式
[0023]现在结合附图对本专利技术作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本专利技术的基本结构，因此其仅显示与本专利技术有关的构成，方向和参照(例如，上、下、左、右、等等)可以仅用于帮助对附图中的特征的描述。因此，并非在限制性意义上采用以下具体实施方式，并且仅仅由所附权利要求及其等同形式来限定所请求保护的主题的范围。
[0024]实施例一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种油田伴生气分离净化及CO2回收利用系统，其特征在于：包括：预处理系统(1)，其用于对来自三相分离器的气相进行过滤、脱水和脱轻；伴生气分离提纯系统(2)，其包括低温分离装置、液态CO2提纯塔(2
‑
4)和膜分离器(2
‑
6)，所述低温分离装置对伴生气进行液化分离，所述液态CO2提纯塔(2
‑
4)对来自低温分离装置的液态CO2提纯净化，所述膜分离器(2
‑
6)对来自低温分离装置的分离气进行提纯；富氧燃烧发电系统(3)，其接收来自膜分离器(2
‑
6)的渗透气进行富氧燃烧发电；电解水系统(4)，其利用富氧燃烧发电系统(3)产生的电能电解水，产生的O2供给所述富氧燃烧发电系统(3)。2.根据权利要求1所述的一种油田伴生气分离净化及CO2回收利用系统，其特征在于：所述预处理系统(1)包括依次连接的过滤器(1
‑
1)、冷凝器(1
‑
2)和油水脱除塔(1
‑
3)。3.根据权利要求2所述的一种油田伴生气分离净化及CO2回收利用系统，其特征在于：所述低温分离装置包括压缩机(2
‑
1)、冷却器(2
‑
2)、气液分离器(2
‑
3)和换热器(2
‑
5)，所述压缩机(2
‑
1)入口与油水脱除塔(1
‑
3)出口相连，所述压缩机(2
‑
1)出口与所述冷却器(2
‑
2)入口相连，所述冷却器(2
‑
2)出口与所述气液分离器(2
‑
3)入口相连，所述气液分离器(2
‑
3)底部液相出口与所述液态CO2提纯塔(2
‑
4)相连，所述气液分离器(2
‑
3)顶部气相出口与所述换热器(2
‑
5)低温入口...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵会军，乔世伟，吕孝飞，周昊，于鹏飞，周宁，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：