CCUS工藝流程設(shè)計(jì)及原理-齊劍

SHANDONGQILUPETROCHCCUS工藝流程設(shè)計(jì)及原理匯報(bào)人：齊劍匯報(bào)時(shí)間：2024-8-24綠色低碳創(chuàng)新發(fā)展建設(shè)背景二氧化碳的綜合利用有利于溫室氣體減排和環(huán)境保護(hù)，是減少溫室氣體對環(huán)境影響的重要中國石油化工股份有限公司勝利油田分公司自1997年就開始了“注入二氧化碳提高采收率技術(shù)"的研究。2008年1月，勝利油田在高89-1塊開展了二氧化碳驅(qū)提高采收率先導(dǎo)試驗(yàn)，探索了二氧化碳驅(qū)油可行性。2017年正理莊油田樊142-7-X4井組開展二氧化碳混相驅(qū)，獲得突破，平均單井日增油達(dá)到5噸，增油效果顯著。截至2020年5月，勝利油田石油工程技術(shù)研究院研發(fā)的“低滲油藏二氧化碳驅(qū)油關(guān)鍵技術(shù)”在高89-1、樊142等5個(gè)區(qū)塊開展技術(shù)應(yīng)用，累計(jì)注入二氧化碳36萬噸，封存二氧化碳33萬噸，提高采收率8～10%。公眾號鈉醫(yī)森潘和廟東齊魯石化工程有根公司SHANDONGQILUPETROCH綠色低碳創(chuàng)新發(fā)展建設(shè)背景齊魯分公司第二化肥廠煤制氣裝置排放的二氧化碳尾氣，二氧化碳濃度高，屬于優(yōu)質(zhì)的二氧化碳資源。回收該部分二氧化碳工藝簡單、成本低。并且齊魯分公司距勝利油田分公司只有80公里左右，采用公路運(yùn)輸，成本也比較低廉。2012年2月，中石化總部組織召開了二氧化碳捕集與利用技術(shù)會議，提出了將齊魯分公司的二氧化碳回收后送往勝利油田驅(qū)油的利用方案。該方案不僅減少了二氧化碳?xì)怏w的減排，降低了溫室氣體對環(huán)境的影響，同時(shí)還提高了油田采收率，大幅度增加油田可采儲量。社會、經(jīng)濟(jì)效益顯著。山東齊魯石化工程有限公同烴資綠色低碳創(chuàng)新發(fā)展齊魯石化CO?現(xiàn)狀根據(jù)齊魯分公司提供的碳排放數(shù)據(jù)，齊魯分公司每年CO?總排放量為9250628.41t。山東齊魯石化工程有限公司經(jīng)資SHANDONGQILUPETROCHEMICALENGINEERING綠色低碳創(chuàng)新發(fā)展國外技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀國外減排技術(shù)早在20世紀(jì)70年代初，美國就將西部地區(qū)開采出來的天然二氧化碳通過管道運(yùn)輸?shù)降驴怂_斯州的油田進(jìn)行強(qiáng)化采油。目前美國、加拿大和歐洲國家都在進(jìn)行二氧化碳EOR項(xiàng)目研究和均每桶原油需要164m3二氧化碳替換，可提高采收率10.9%。加拿大的艾勃特氣田和挪威國家石油公司北海氣田的實(shí)踐都證明將二氧化碳注入鹽水層是避免將酸性氣體排放到大氣中的一種有效方法。荷蘭近海的K12B天然氣田以及于阿爾及利亞中部氣田都將二氧化碳注入廢棄氣藏中，取得了不錯(cuò)的成效。近綠色低碳創(chuàng)新發(fā)展碳捕集現(xiàn)狀燃燒后捕集技術(shù)典型工藝流程氧燃燒。1)燃燒后捕集公眾號菌森油和公眾號菌森油和綠色低碳創(chuàng)新發(fā)展2)燃燒前捕集綠色低碳創(chuàng)新發(fā)展15～60%)從混合氣體中分離，得到的高純H2進(jìn)入氫燃?xì)廨啓C(jī)氣氣器理高效器理高效綠色低碳創(chuàng)新發(fā)展富氧燃燒技術(shù)典型工藝流程i氣空氣空氣分離氧氣燃燒器氧氣煤粉/co.爐省煤器,給水除塵弱排渣磨煤機(jī)磨煤機(jī)3)富氧燃燒富氧燃燒脫碳方式是，使用純度為95%～99%的氧氣替代傳統(tǒng)使用的空氣與化石燃料，與燃燒后返回的部分高濃度CO2一起，在燃燒室參與燃燒反應(yīng)，生成以水汽和CO2為主的煙氣。這種煙氣中CO2體積分?jǐn)?shù)高達(dá)80%以上，一部分返回燃燒室參與燃燒，另外一部分經(jīng)冷卻和壓縮除去水汽，再經(jīng)進(jìn)一步處理得到所需高因此，富氧燃燒技術(shù)在CO2捕集方面有一定優(yōu)勢，但目前這種技術(shù)尚處于研究和中試規(guī)模示范階段，在燃燒機(jī)理、污染物排放及協(xié)同控制技術(shù)、鍋爐的改造設(shè)計(jì)、大規(guī)模鍋爐運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)、煙氣再循環(huán)量等方面仍需進(jìn)一步研究。公眾號縮醫(yī)眾潘和烽綠色低碳創(chuàng)新發(fā)展國內(nèi)外常用的二氧化碳回收工藝技術(shù)根據(jù)二氧化碳原料組成及用戶的要求不同，常用的二氧化碳回收工藝技術(shù)主要有吸收法、變壓(變溫)吸附法、1)吸收法2)變壓(變溫)吸附法高，更適用于二氧化碳濃度在20%～80%的工業(yè)氣體回收利用3)膜分離法森潘和焰凍薺馨沿花工程有限公司綠色低碳創(chuàng)新發(fā)展國內(nèi)外常用的二氧化碳回收工藝技術(shù)4)液化提純法a、低壓法42℃~-50℃,一般冷凍機(jī)是無法將其液化的，因此這種壓力下的二氧化碳一般不能以液態(tài)方式儲存。且其產(chǎn)品度為-12℃~-25℃,密度為994~1052kg/m3,在此工況下的二氧化碳液體便于大罐儲存和槽車運(yùn)輸。二氧化碳經(jīng)公眾號因森油和烽凍薺響治花主程有限公司綠色低碳創(chuàng)新發(fā)展國內(nèi)外常用的二氧化碳回收工藝技術(shù)c、高壓法：此方法為最傳統(tǒng)的工藝方法，利用二氧化碳在常溫下高壓液化的特性，將二氧化碳壓縮至中壓時(shí)進(jìn)行凈化，然后返回壓縮機(jī)壓縮至6~9MPa(工作壓力由冷卻水決定),經(jīng)冷卻液化直接充裝到鋼瓶中。高壓下二氧化碳不易氣液分離，所以二氧化碳純度由來氣條件決定。各種回收工藝的比較二氧化碳參數(shù)中壓法高壓法壓力(MPa)液化溫度(℃)密度(kg/m3)純度(%)氣源決定氣源決定無法儲存高壓鋼瓶儲存綠色低碳創(chuàng)新發(fā)展工藝技術(shù)路線選擇中壓法液化提純技術(shù)在二氧化碳裝置操作、維修及產(chǎn)品純度、儲存、運(yùn)輸?shù)确矫婢哂袃?yōu)越性，目前廣泛為國內(nèi)外廠家所選用。根據(jù)本項(xiàng)目原料氣組成及純度、產(chǎn)品質(zhì)量要求和存儲、運(yùn)輸條件，并結(jié)合各種二氧化碳回收方法，本項(xiàng)目采用中壓法液化提純的技術(shù)方案，即原料氣經(jīng)過壓縮、液化、精餾即可獲得99%以上純度的液態(tài)二氧化碳產(chǎn)品。該工藝路線流程短、能耗低、投資省。山東齊魯石化工程有限公司和燒資濱1.原料壓縮機(jī)出口氣體物料溫度可達(dá)170℃,為利用這部分廢熱資源，設(shè)置溴化鋰系統(tǒng)回收壓縮機(jī)出口余熱，制取低溫冷媒水，低溫冷媒水進(jìn)一步將壓縮后的二氧化碳原料氣冷卻至8℃,降低了裝置能耗，也是減少碳排放的工藝措施。2.塔頂設(shè)置膨脹機(jī)，一方面塔頂不凝氣冷量得到最大限度回收，另一方面膨脹機(jī)制動功可用來3.由于以往二氧化碳回收利用項(xiàng)目規(guī)模相對較小，制冷系統(tǒng)的制冷需求量小，制冷機(jī)組多選用螺桿式機(jī)組。但本項(xiàng)目規(guī)模達(dá)到百萬噸級，制冷需求量很大，通過對制冷單元的制冷方案比較，得出結(jié)論本項(xiàng)目采用國產(chǎn)離心式冰機(jī)更為合理。采用離心式冰機(jī)不僅設(shè)備數(shù)量少，占地面積小，綠色低碳創(chuàng)新發(fā)展1、模塊化設(shè)計(jì)建造主要工藝處理裝置設(shè)計(jì)采用模塊化建造技術(shù)，將預(yù)處理脫水單元、液化單元、提純單元各處理設(shè)提純塔、膨脹機(jī)等根據(jù)工藝流程需求和操作便利性要求，分別布置在不同層的框架平臺上。采用模塊化布置，設(shè)備緊湊、占地面積小，方便操作，可實(shí)現(xiàn)工廠化預(yù)制，大幅減少現(xiàn)場安裝施工工作量，提高工程質(zhì)量和工程效率。2、富余蒸汽有效利用本工程原料氣具有氣量大、來氣壓力的特點(diǎn)，原料氣壓縮主要能耗單元，降低壓縮機(jī)能耗對提高本項(xiàng)目整體耗能水平具有重要意義。經(jīng)現(xiàn)場調(diào)研，齊魯石化公司在生產(chǎn)過程中有富余蒸汽可供本項(xiàng)目使用，經(jīng)工程投資和運(yùn)行費(fèi)用綜合比較，選用國產(chǎn)蒸汽透平驅(qū)動離心式壓縮機(jī)，充分利用富余蒸汽，大幅降低電能消耗。綠色低碳創(chuàng)新發(fā)展工藝技術(shù)的應(yīng)用原料氣CO2濃度為94%,含有H2、N2、CH4等不凝氣體，經(jīng)技術(shù)方案優(yōu)選，采用中壓低溫蒸餾SHANDONGQILUPETROCHEMICALENGINE綠色低碳創(chuàng)新發(fā)展工藝技術(shù)的應(yīng)用6、高效制冷工藝技術(shù)本工程產(chǎn)品規(guī)模達(dá)到100萬噸，CO2液化所需冷量大，為降低能耗和工程一次性投資，對高效制冷技術(shù)進(jìn)行了優(yōu)選，最終選擇了既能滿足本項(xiàng)目蒸發(fā)溫度需求，又能大幅度提高制冷效率的丙烯制冷，與氨制冷相比，在蒸發(fā)溫度-40℃的條件下，氨的進(jìn)口壓力為0.72bara,同樣的蒸發(fā)溫度下，丙烯的進(jìn)口壓力為1.42bara。當(dāng)出口壓力同樣都為15.5bara時(shí)，氨作為制冷劑需要的壓縮比為丙烯的1倍。所以選用丙烯作為制冷劑的壓縮效率高于氨，壓縮機(jī)型號小于氨對應(yīng)的壓縮機(jī)型號。山東齊魯石化工程有限公司煌資海綠色低碳創(chuàng)新發(fā)展工藝技術(shù)的應(yīng)用綠色低碳創(chuàng)新發(fā)展工藝技術(shù)的應(yīng)用8、原料氣預(yù)冷技術(shù)原料氣進(jìn)口增壓后，出口溫度可達(dá)150℃,常規(guī)做法是通過循環(huán)水制冷將溫度將為40℃,本工程尾氣量大，需耗費(fèi)大量的循環(huán)水，在設(shè)計(jì)過程中采用溴化鋰熱泵技術(shù)回收壓縮后的尾氣余熱，并利用溴化鋰熱泵的蒸發(fā)吸熱原理為尾氣降溫，經(jīng)過溴化鋰熱泵預(yù)冷后，尾氣可降至8℃,大大降低了CO2液化負(fù)荷。9、提純塔高效填料技術(shù)本工程尾氣氣量在42%-105%范圍內(nèi)波動，對提純塔內(nèi)件要求高，本工程選用新型高效規(guī)整填料，可滿足氣量波動大的要求、提高了傳質(zhì)效率并且縮小了塔徑。公眾號中窗森潘和燒綠色低碳創(chuàng)新發(fā)展發(fā)展CCUS對我國具有重要戰(zhàn)略意義可直接減少二氧化碳排放按齊魯石化-勝利油田百萬噸級CCUS計(jì)算，可每年減排二氧化碳100萬噸，相當(dāng)于植樹近900萬棵、近60萬輛經(jīng)濟(jì)型轎車停開一年。可有力保障國家能源安全。我國有較大石油地質(zhì)儲量適合二氧化碳驅(qū)油，加快CCUS產(chǎn)業(yè)發(fā)展將會對保障國家能源安全提供支撐?？赏苿踊茉葱袠I(yè)低碳轉(zhuǎn)型。CCUS作為碳中和必不可少的技術(shù)路徑，減排潛力十分巨大，工業(yè)利用前景廣闊。研究表明，我國未來有10億多噸碳排放量要依靠CCUS來實(shí)現(xiàn)中和，可有力推進(jìn)化石能源潔凈化、潔凈能源規(guī)模化、生產(chǎn)過程低碳化。SHANDONGQILUPETROC綠色低碳創(chuàng)新發(fā)展在碳捕集環(huán)節(jié)，齊魯石化二氧化碳回收提純裝置包括壓縮單元、制冷單元和液化精制單元，以及配套公用工程，回收煤制氫裝置尾氣中的二氧化碳，提純后純度達(dá)到99%以上；在碳利用與封存環(huán)節(jié)，勝利油田運(yùn)用超臨界二氧化碳易與原油混相的原理，計(jì)劃在正理莊油田建設(shè)10座無人值守注氣站，向附近73口井注入二氧化碳，同時(shí)油氣集輸系統(tǒng)全部采用密閉管輸，進(jìn)一步提高二氧化碳封存率，預(yù)計(jì)未來15年，可累計(jì)注入二氧化碳1068萬噸，可實(shí)現(xiàn)增油296.5萬噸。山東齊魯石化工程有限公司烴資綠色低碳創(chuàng)新發(fā)展齊魯石化-勝利油田百萬噸級CCUS項(xiàng)目二氧化碳捕集示范裝置簡介齊魯石化二氧化碳捕集裝置以齊魯分公司第二化肥廠煤制氣裝置高濃度CO2尾氣為原料，生產(chǎn)純度99%以上的液態(tài)二氧化碳。項(xiàng)目建設(shè)規(guī)模為100萬噸/年液態(tài)二氧化碳。液體二氧化碳產(chǎn)品通過公路運(yùn)輸或長輸管道輸送至勝利油田，用于驅(qū)油并封存。綠色低碳創(chuàng)新發(fā)展BEPC(可研、設(shè)計(jì)施工采購)總承包。該項(xiàng)目可研于2021年6月1日由中國石油化工股份有限公司批復(fù)，2021年7月5日中石開工建設(shè)，2022年1月29日建成中交，2022年4月1日，開始試運(yùn)行調(diào)試，2022年4月3日公眾號軸窗森潘和煬綠色低碳創(chuàng)新發(fā)展齊魯公司有著豐富的二氧化碳尾氣資源，不僅有低濃度二氧化碳的尾氣(如二化煤制氣裝置配套的CFB鍋爐煙道氣),還有高濃度二氧化碳的裝置尾氣：二化煤制氣裝置尾氣，其二氧化碳濃度達(dá)91.62%mol,是優(yōu)質(zhì)的二氧化碳資源。二氧化碳產(chǎn)品不易儲存與運(yùn)輸，其經(jīng)濟(jì)運(yùn)輸半徑較短，約為300km。勝利油田距齊魯公司約80公里，采用公路運(yùn)輸，成本也比較低廉。利用齊魯公司豐富的二氧化碳尾氣資源，回收二氧化碳，送往勝利油田驅(qū)油，符合國家有關(guān)二氧化碳減排的政策，符合中國長期溫室氣體低排放的發(fā)展戰(zhàn)略，符合中國石化綠色潔凈發(fā)展戰(zhàn)略，對公司可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。公眾號中醫(yī)森油和焰綠色低碳創(chuàng)新發(fā)展操作時(shí)間：8000小時(shí)/年綜合能耗：71.021kg標(biāo)油/噸CO?公眾號醫(yī)森潘和烽凍齊魯右花工程有限公司綠色低碳創(chuàng)新發(fā)展工程主項(xiàng)一覽表原料壓縮機(jī)組含干燥、液化、精餾和新風(fēng)補(bǔ)充含丙烯制冷機(jī)組和溴化鋰?yán)渌畽C(jī)組綠色低碳創(chuàng)新發(fā)展超臨界流體臨界點(diǎn)氣態(tài)二氧化碳在三相點(diǎn)和臨界點(diǎn)之間的任何溫度下均可以用加壓冷卻法液臨界點(diǎn)氣態(tài)三相點(diǎn)三相點(diǎn)1200250上圖可分四個(gè)區(qū)：1:液態(tài)區(qū)；2:汽態(tài)區(qū)，公態(tài)區(qū)樓順界狀態(tài)桂山東齊魯石花工程有限公司綠色低碳創(chuàng)新發(fā)展1)二氧化碳原料純度高，在90%(mol)以上，屬于寶貴的富二氧化碳?xì)赓Y源。2)液態(tài)二氧化碳產(chǎn)品純度要求在99%(mol)以上。由以上特點(diǎn)可知，二氧化碳原料純度高，在2.3MPaG操作壓力下，-25℃時(shí)即可液化；產(chǎn)品純度要求高，需要低溫儲存和公路運(yùn)輸。因此，本項(xiàng)目選擇中壓法液化提純的工藝技術(shù)是合適的，該工藝路線流程短、能耗低、投資省。綠色低碳新風(fēng)補(bǔ)充原料氣水機(jī)組干燥液化水機(jī)組制冷系統(tǒng)本項(xiàng)目采用了中壓法液化提純技術(shù)，將富含CO?的尾氣原料壓縮至2.4MPaG左右，經(jīng)溴化鋰?yán)渌畽C(jī)組冷卻后經(jīng)干燥脫水、液化進(jìn)入精餾塔提純，在塔底可得到濃度99%(mol)以上的液態(tài)CO?產(chǎn)品。綠色低碳創(chuàng)新發(fā)展本項(xiàng)目工藝生產(chǎn)裝置分為壓縮、液化提純、制冷及新風(fēng)補(bǔ)充等4個(gè)單元。1)壓縮單元進(jìn)入裝置的低壓尾氣原料由原料壓縮機(jī)增壓至2.4MPaG左右，經(jīng)溴化鋰?yán)鋮s至8℃送往液化提純單元。2)液化提純單元在本單元原料氣先進(jìn)入干燥系統(tǒng)深度脫水，然后進(jìn)入二氧化碳液化器。干燥系統(tǒng)脫除的水份返回上游凈化裝置回收利用。原料氣在液化器經(jīng)丙烯冷凝后部分液化。氣相和液相分段進(jìn)入提純塔精餾，在塔底可獲得純度99%(mol)以上的二氧化碳液體產(chǎn)品，送至罐區(qū)儲存和裝車。提純塔頂部冷凝器排出的不凝氣，經(jīng)與進(jìn)料換熱回收冷量后進(jìn)入新風(fēng)補(bǔ)充單元。公眾號中醫(yī)森油和燉SHANDONGQILUPETROC綠色低碳創(chuàng)新發(fā)展3)制冷單元本項(xiàng)目在生產(chǎn)過程中，液化器和提純塔頂冷凝器的工藝物料冷凝溫度分別為-30℃和-41℃,冷量由生產(chǎn)裝置的制冷單元提供。制冷單元壓縮機(jī)采用1臺汽驅(qū)離心式壓縮機(jī)，以丙烯作為制冷劑。4)新風(fēng)補(bǔ)充單元液化提純單元的不凝氣尾氣中一氧化碳含量為約21000mg/Nm3,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了淄博市臨淄區(qū)排放限值200mg/m3(《關(guān)于印發(fā)《全區(qū)工業(yè)企業(yè)一氧化碳綜合整治專項(xiàng)行動》的通知》臨環(huán)字[2019]28號)的規(guī)定，因此該不凝氣尾氣需要進(jìn)入第二化肥廠煤制氣裝置的尾氣催化氧化系統(tǒng)進(jìn)行處理。根據(jù)RCO裝置的進(jìn)料要求，在本單元先補(bǔ)入40000Nm3/h的空氣，然后再將其送入RCO系統(tǒng)，去除CO后高空排入大氣。公眾號軸醫(yī)森潘和烽凍齊魯右花工程有限公司綠色低碳創(chuàng)新發(fā)展空氣39.17萬噸/年16.39萬噸/年新風(fēng)補(bǔ)充55.56萬噸/年壓縮86.4萬噸/年液化精餾70.0萬噸/年0.01萬噸/年公眾號醫(yī)森油和燉凍齊魯右花工程有限公司綠色低碳創(chuàng)新發(fā)展總圖布置本項(xiàng)目位于齊魯分公司第二化肥廠廠區(qū)內(nèi)，不需要新增征地。項(xiàng)目占地分為生產(chǎn)裝置區(qū)、罐區(qū)及裝車設(shè)施區(qū)、公用工程改擴(kuò)建區(qū)三部分。1、生產(chǎn)裝置區(qū)及其專用配電室位于第二化肥廠現(xiàn)有煤焦庫的南側(cè)空2、罐區(qū)及裝車設(shè)施區(qū)位于廠區(qū)的東南側(cè)現(xiàn)有空地上。3、公用工程改擴(kuò)建區(qū)主要為循環(huán)水場擴(kuò)建，在現(xiàn)有第三循環(huán)水場的本項(xiàng)目占地面積約9418m2,其中二氧化碳裝置區(qū)約5724m2;罐區(qū)約2140m2,汽車裝車設(shè)施約871m2,循環(huán)水