油田伴生氣二氧化碳回收裝置

1. 裝置規模與產品指標

本裝置原料氣—— 油田伴生氣處理量取第 3 年到第 14年平均流量48000Nm3/d，CO2 含量亦取其平均含量~65%，經凈化、分離等工序，最終產品為天然氣和液體 CO2 兩種產品。裝置操作彈性：60%～110%，年操作時間：8000h。

2.工藝技術

根據原料氣體成份指標及產品要求分析，原料氣可先凈化然后進入 PSA 脫碳裝置， 在此將 CH4 分離、提純，并作為產品天然氣輸出。富含 CO2 的 PSA 尾氣則作為液體 CO2 裝置的原料氣，通過壓縮、凈化、低溫提純等工序，制得產品液體 CO2。

2.1 工藝流程

原料油田伴生氣經粗過濾，微膜濾，凈化，變壓吸附，分離的天然氣作燃料或進入管網，逆放的二氧化碳壓縮干燥后液化儲存或回注，具體流程如下

原料氣首*行氣液分離，以分離掉原料氣中夾帶的游離水，然后再經機械過濾器及微孔過濾器，除去重烴等雜質，該過濾器濾芯面積大，阻力小，且設有備用過濾器，一旦阻力增大，及時切換進入另一組過濾器，以便在不停車的情況下更換濾芯。

凈化后的伴生氣首先進入凈化系統脫硫。脫硫系統擬采用 2 臺脫硫塔，可并聯或串聯使用。脫硫塔裝填常溫氧化鐵脫硫劑，控制脫硫塔出口 H2S 含量<20ppm，剩余微量 H2S 在變壓吸附脫碳時一并脫除，進入 PSA 尾氣，最終控制產品 CNG 硫含量≤15mg/Nm3。

脫硫后的氣體進入變壓吸附脫碳工序。

變壓吸附脫碳擬采用 5-1-3/V 流程。即 5 臺吸附器，1 塔同時進料，3 次均壓，抽真空解吸工藝。整個操作過程都是在環境溫度下進行，各吸附器交替循環操作，每個吸附器在一次循環中都必須經過：吸附（A）、一均降（E1D）、二均降（E2D）、三均降（E2D）、逆放（D）、抽真空（V）、三均升（E2R）、二均升（E2R）、一均升（E1R）、終充（FR）等步驟。在脫碳吸附器出口端獲得除去雜質的凈化氣，即本裝置產品天然氣。天然氣加壓制CNG或并入管網。逆放及抽真空步驟排出的解吸氣， 其主要成分為 CO2，經收集后送往液體 CO2 裝置制取液體 CO2。

PSA 脫碳解吸氣先經壓縮機壓縮至約 1MPa 后送入預處理系統進行干燥處理，水以及沸點高于 CO2 的組分采用變溫變壓吸附工藝脫除，其基本原理是利用吸附劑對雜質組份的吸附容量隨壓力、溫度的不同有較大差異的特性。在吸附劑選擇吸附的條件下，高壓常溫吸附、低壓高溫脫附這些雜質，達到氣體凈化的目的。吸附凈化工序由三臺凈化器組成， 一臺凈化器處于吸附狀態，一臺凈化器處于加熱狀態，一臺凈化器處于冷吹狀態。每臺凈化器在一次循環中都必須經歷吸附（A）、降壓（D）、加熱（H）、隔離（IS）、冷吹（C）、充壓（R）六個步驟。

然后返回壓縮機級繼續壓縮至約 3.5MPa。壓縮后的氣體經冷凝系統的蒸發冷凝器由常溫降至約-20℃液化后進入提純塔，在塔釜中獲得高純度液體 CO2 產品經過冷后直接輸出送至液體CO2 貯罐；從提純塔頂部出來的不凝性氣體經換熱器回收冷量后作為脫水干燥工序的再生氣，排放出來的少量廢氣就地放空或進入管網在提純塔釜中獲得高純度液體 CO2 產品直接輸出送至液體 CO2 儲罐。從提純塔頂部出來的不凝性氣體經換熱器回收冷量后作為預處理工序的再生氣，排放出來的少量廢氣就地放空或進入管網。提純塔釜采用壓縮機出口高溫氣體作為熱源，無需外部提供熱量；塔頂冷凝器冷量來自塔頂氣減壓閃蒸產生的冷量，無需外部提供冷量。

本裝置 CO2 液化器采用氨作冷媒。在液化器中，液氨在低壓下蒸發為氣氨， 為 CO2 液化提供冷量；氣氨則返回冰機系統循環使用。