本申請涉及流體分離領(lǐng)域，且尤其涉及一種采用三甘醇去除二氧化碳流體中的水的方法和系統(tǒng)及其應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、在低壓工況下從天然氣處理裝置或ccs(carbon?capture?and?storage，碳捕集與封存)/ccus(carbon?capture,utilization&storage，碳捕集、利用與封存)系統(tǒng)的碳捕集單元獲得的二氧化碳流體(carbon?dioxide?fluid)中通常含有不定量的水分(水蒸氣或游離水)，這往往會導(dǎo)致嚴(yán)重后果。例如，二氧化碳流體在有水存在的情況下不僅會形成酸而腐蝕管道和設(shè)備，還會顯著提高水合物生成溫度，導(dǎo)致即使在較高溫度下也會生成水合物而影響管道輸量，并且可能造成閥門阻塞、管道冰堵和設(shè)備損壞等嚴(yán)重后果，影響安全生產(chǎn)。

2、目前，二氧化碳流體的脫水是去除氣體中的水分以防止游離水析出的過程，目前主要采用三甘醇溶劑吸收法，脫水后氣體露點降不超過-45℃，但存在溶劑再生能耗高的問題，導(dǎo)致裝置運行成本較高。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、以下是對本文詳細描述的主題的概述。本概述并非是為了限制本申請的保護范圍。

2、在一個方面，本申請?zhí)峁┝艘环N采用三甘醇去除二氧化碳流體中的水的方法，包括下述步驟：

3、計算修正系數(shù)：根據(jù)公式(i)得到基于所述二氧化碳流體的臨界壓力的修正系數(shù)r：

4、r＝0.7195-0.02729pc+0.0118t(i)，

5、其中pc為所述二氧化碳流體的臨界壓力，t為20℃-30℃范圍內(nèi)的溫度；

6、計算修正壓力：根據(jù)公式(ii)得到修正壓力pb：

7、pb＝pc*r(ii)；

8、增壓脫水：通過多級增壓冷卻將所述二氧化碳流體的壓力增加到修正壓力pb并冷卻以去除所述二氧化碳流體中的一部分水，每一級增壓冷卻后的溫度控制在20℃-30℃的范圍內(nèi)；

9、三甘醇脫水：采用三甘醇吸收劑進一步去除增壓脫水后的所述二氧化碳流體中的水。

10、正如在本申請中使用的，術(shù)語“二氧化碳流體”指由大于或等于95％摩爾分?jǐn)?shù)(干基)的二氧化碳與小于或等于5％摩爾分?jǐn)?shù)(干基)的其他化學(xué)物質(zhì)(如氮氣、氧氣、硫化氫等)組成的流體體系。

11、本領(lǐng)域技術(shù)人員可以基于上述二氧化碳流體的干基組成，應(yīng)用彭-羅賓遜peng-robinson狀態(tài)方程通過相平衡計算(如借助市售的hysys等化工流程模擬軟件)計算得到在20℃-30℃的溫度范圍內(nèi)二氧化碳流體的臨界壓力pc。例如，所述二氧化碳流體的所述臨界壓力pc可以在7.39mpa-8.1mpa的范圍內(nèi)。

12、在示例性的實施方式中，在所述增壓脫水的步驟中，所述多級增壓冷卻的級數(shù)由所述二氧化碳流體的初始壓力決定，每一級增壓冷卻的步驟中增壓后與增壓前的壓縮比在4-5的范圍內(nèi)，直至將壓力增加到修正壓力pb。

13、在示例性的實施方式中，所述方法還包括在每一級增壓冷卻中，對冷卻后的二氧化碳流體進行分離以去除每一級增壓冷卻步驟產(chǎn)生的游離水。

14、在另一個方面，本申請?zhí)峁┝艘环N采用三甘醇去除二氧化碳流體中的水的系統(tǒng)，包括：

15、增壓脫水裝置，其被配置成對所述二氧化碳流體進行多級增壓冷卻，直至將壓力增加到修正壓力pb并冷卻以去除所述二氧化碳流體中的一部分水，每一級增壓冷卻后的溫度控制在20℃-30℃的范圍內(nèi)；

16、三甘醇脫水裝置，其被配置成采用三甘醇吸收劑進一步去除增壓脫水后的所述二氧化碳流體中的水；

17、其中根據(jù)下述公式(i)和(ii)獲得所述修正壓力pb：

18、r＝0.7195-0.02729pc+0.0118t(i)，

19、pb＝pc*r(ii)，

20、pc為所述二氧化碳流體的臨界壓力，r為基于所述二氧化碳流體的臨界壓力的修正系數(shù)，t為20℃-30℃范圍內(nèi)的溫度。

21、在示例性的實施方式中，所述增壓脫水裝置可以包括多個增壓脫水單元，每個增壓脫水單元進行一級增壓冷卻。例如，采用3級增壓冷卻，則可以包括3個增壓脫水單元。

22、在示例性的實施方式中，每個增壓脫水單元包括增壓壓縮機、冷卻器以及分離器。冷卻器可以包括循環(huán)水冷卻器、空冷器等。

23、在又一個方面，本申請?zhí)峁┝松鲜龇椒ㄔ谳斔统R界二氧化碳流體中的應(yīng)用，包括：

24、通過上述方法對來自碳捕集與封存系統(tǒng)ccs/碳捕集、利用與封存系統(tǒng)ccus，或酸氣回注系統(tǒng)中的二氧化碳流體進行脫水，所述二氧化碳流體的初始壓力小于其臨界壓力；

25、將脫水后的二氧化碳流體增壓到大于其臨界壓力，使所述二氧化碳流體成為超臨界二氧化碳流體；

26、使所述超臨界二氧化碳流體繼續(xù)增壓到大于所述臨界壓力的外輸壓力后，將具有外輸壓力的超臨界二氧化碳流體在所述ccs/ccus系統(tǒng)或酸氣回注系統(tǒng)中泵送傳輸。

27、在示例性的實施方式中，將脫水后的二氧化碳流體增壓到大于其臨界壓力包括采用臨界壓力增壓壓縮機、冷卻器以及分離器。

28、本申請的方法和系統(tǒng)特別適合于應(yīng)用到需要對經(jīng)過脫水處理的二氧化碳流體進行增壓后外輸?shù)膱龊?，如ccs/ccus系統(tǒng)或酸氣回注系統(tǒng)等，這種情況下外輸壓力大于或遠大于脫水處理前的二氧化碳流體的壓力。

29、現(xiàn)有技術(shù)中，通常將所得到的二氧化碳流體直接送入三甘醇脫水裝置中進行脫水處理，然后增壓至外輸壓力后進行泵送傳輸。然而，本申請通過優(yōu)選基于二氧化碳流體的臨界壓力的修正壓力，并以這一特定的增壓點為節(jié)點將脫水過程分成兩部分，先利用特定壓力下的增壓脫水過程去除一部分水，然后再將經(jīng)過增壓脫水過的二氧化碳流體進行三甘醇二次脫水。本申請的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)在這種特定的修正壓力下，二氧化碳流體的飽和含水量會達到最小值，因而通過這種特定壓力下的增壓脫水能夠?qū)Χ趸剂黧w進行更經(jīng)濟有效的自然脫水。

30、與一段式三甘醇脫水過程相比，本申請通過將三甘醇脫水過程分成兩段，最大效率地利用了流體增壓脫水的作用，降低了三甘醇脫水裝置中的三甘醇循環(huán)量，減少了整個脫水系統(tǒng)的能耗，顯著增強了經(jīng)濟效益。

31、通過本申請的系統(tǒng)和方法，能夠以最大的經(jīng)濟效益將二氧化碳流體中的含水量降低至小于200ppm，從而用于二氧化碳封存或驅(qū)油。

32、本申請的其它特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本申請而了解。本申請的其他優(yōu)點可通過在說明書以及附圖中所描述的方案來實現(xiàn)和獲得。

技術(shù)特征：

1.一種采用三甘醇去除二氧化碳流體中的水的方法，其特征在于，包括下述步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述增壓脫水的步驟中，所述多級增壓冷卻的級數(shù)由所述二氧化碳流體的初始壓力決定，每一級增壓冷卻的步驟中增壓后與增壓前的壓縮比在4-5的范圍內(nèi)，直至將壓力增加到修正壓力pb。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法還包括在每一級增壓冷卻中，對冷卻后的二氧化碳流體進行分離以去除每一級增壓冷卻步驟產(chǎn)生的游離水。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述二氧化碳流體的所述臨界壓力在7.39mpa-8.1mpa的范圍內(nèi)。

5.一種采用三甘醇去除二氧化碳流體中的水的系統(tǒng)，其特征在于，包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述增壓脫水裝置包括多個增壓脫水單元，每個增壓脫水單元進行一級增壓冷卻。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，每個增壓脫水單元包括增壓壓縮機、冷卻器以及分離器。

8.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項所述的方法在輸送超臨界二氧化碳流體中的應(yīng)用，包括：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的應(yīng)用，其特征在于，將脫水后的二氧化碳流體增壓到大于其臨界壓力包括采用臨界壓力增壓壓縮機、冷卻器以及分離器。

技術(shù)總結(jié)
本申請涉及一種采用三甘醇去除二氧化碳流體中的水的方法和系統(tǒng)，以及該方法在輸送超臨界二氧化碳流體中的應(yīng)用。該方法包括計算修正系數(shù)：根據(jù)公式(I)得到基于所述二氧化碳流體的臨界壓力的修正系數(shù)R：R＝0.7195?0.02729P<subgt;c</subgt;+0.0118T(I)，其中P<subgt;c</subgt;為所述二氧化碳流體的臨界壓力，T為20℃?30℃范圍內(nèi)的溫度；計算修正壓力：根據(jù)公式(II)得到修正壓力P<subgt;b</subgt;：P<subgt;b</subgt;＝P<subgt;c</subgt;*R(II)；增壓脫水：通過多級增壓冷卻將所述二氧化碳流體的壓力增加到修正壓力P<subgt;b</subgt;并冷卻以去除所述二氧化碳流體中的一部分水，每一級增壓冷卻后的溫度控制在20℃?30℃的范圍內(nèi)；三甘醇脫水：采用三甘醇吸收劑進一步去除增壓脫水后的所述二氧化碳流體中的水。本申請的方法和系統(tǒng)能夠減小能耗并降低工藝成本。

技術(shù)研發(fā)人員：陳思錠,曾祿軒,張哲,王春燕,王念榕,張磊,黃騫
受保護的技術(shù)使用者：中國石油天然氣股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6