油田伴生气二氧化碳回收装置

1. 装置规模与产品指标

本装置原料气—— 油田伴生气处理量取第 3 年到第 14年平均流量48000Nm3/d，CO2 含量亦取其平均含量~65%，经净化、分离等工序，最终产品为天然气和液体 CO2 两种产品。装置操作弹性：60%～110%，年操作时间：8000h。

2.工艺技术

根据原料气体成份指标及产品要求分析，原料气可先净化然后进入 PSA 脱碳装置， 在此将 CH4 分离、提纯，并作为产品天然气输出。富含 CO2 的 PSA 尾气则作为液体 CO2 装置的原料气，通过压缩、净化、低温提纯等工序，制得产品液体 CO2。

2.1 工艺流程

原料油田伴生气经粗过滤，微膜滤，净化，变压吸附，分离的天然气作燃料或进入管网，逆放的二氧化碳压缩干燥后液化储存或回注，具体流程如下

原料气首*行气液分离，以分离掉原料气中夹带的游离水，然后再经机械过滤器及微孔过滤器，除去重烴等杂质，该过滤器滤芯面积大，阻力小，且设有备用过滤器，一旦阻力增大，及时切换进入另一组过滤器，以便在不停车的情况下更换滤芯。

净化后的伴生气首先进入净化系统脱硫。脱硫系统拟采用 2 台脱硫塔，可并联或串联使用。脱硫塔装填常温氧化铁脱硫剂，控制脱硫塔出口 H2S 含量<20ppm，剩余微量 H2S 在变压吸附脱碳时一并脱除，进入 PSA 尾气，最终控制产品 CNG 硫含量≤15mg/Nm3。

脱硫后的气体进入变压吸附脱碳工序。

变压吸附脱碳拟采用 5-1-3/V 流程。即 5 台吸附器，1 塔同时进料，3 次均压，抽真空解吸工艺。整个操作过程都是在环境温度下进行，各吸附器交替循环操作，每个吸附器在一次循环中都必须经过：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）、终充（FR）等步骤。在脱碳吸附器出口端获得除去杂质的净化气，即本装置产品天然气。天然气加压制CNG或并入管网。逆放及抽真空步骤排出的解吸气， 其主要成分为 CO2，经收集后送往液体 CO2 装置制取液体 CO2。

PSA 脱碳解吸气先经压缩机压缩至约 1MPa 后送入预处理系统进行干燥处理，水以及沸点高于 CO2 的组分采用变温变压吸附工艺脱除，其基本原理是利用吸附剂对杂质组份的吸附容量随压力、温度的不同有较大差异的特性。在吸附剂选择吸附的条件下，高压常温吸附、低压高温脱附这些杂质，达到气体净化的目的。吸附净化工序由三台净化器组成， 一台净化器处于吸附状态，一台净化器处于加热状态，一台净化器处于冷吹状态。每台净化器在一次循环中都必须经历吸附（A）、降压（D）、加热（H）、隔离（IS）、冷吹（C）、充压（R）六个步骤。

然后返回压缩机级继续压缩至约 3.5MPa。压缩后的气体经冷凝系统的蒸发冷凝器由常温降至约-20℃液化后进入提纯塔，在塔釜中获得高纯度液体 CO2 产品经过冷后直接输出送至液体CO2 贮罐；从提纯塔顶部出来的不凝性气体经换热器回收冷量后作为脱水干燥工序的再生气，排放出来的少量废气就地放空或进入管网在提纯塔釜中获得高纯度液体 CO2 产品直接输出送至液体 CO2 储罐。从提纯塔顶部出来的不凝性气体经换热器回收冷量后作为预处理工序的再生气，排放出来的少量废气就地放空或进入管网。提纯塔釜采用压缩机出口高温气体作为热源，无需外部提供热量；塔顶冷凝器冷量来自塔顶气减压闪蒸产生的冷量，无需外部提供冷量。

本装置 CO2 液化器采用氨作冷媒。在液化器中，液氨在低压下蒸发为气氨， 为 CO2 液化提供冷量；气氨则返回冰机系统循环使用。