基于膜分离系统优化的CO2驱油伴生气CO2捕集研究

• 作 者: 张少君
• 出 处: 华北电力大学(北京)
• 发表日期: 2004年期
• 关键词: 碳捕集 CO2膜分离 油田伴生气 系统分析 优化模型

利用CO2提高原油采收率技术(CO2-EOR)能将CO2大规模封存于地层中并进行驱油,达到CO2减排和增加原油采收率的目的。然而,随着CO2驱油的进行,油田伴生气中的CO2浓度逐渐增加,为了增加CO2驱油的效益、保障碳减排目标、避免管道和设备的腐蚀和冻堵以及提高天然气的热值,需要捕集伴生气中的CO2。在各种伴生气CO2捕集技术中,相比于化学吸收法、变压吸附法、低温精馏法,膜分离法具有模块化、建设投资较低和无二次污染等特点,受到广泛关注。但是,由于膜分离法在提高分离效率时所需的运营成本较高,其应用也受到一定的限制。因此,迫切需要开展相关的优化研究,以克服成本高昂的缺点。虽然目前已有不少针对膜分离系统进行优化的研究,但是缺少针对油田伴生气CO2捕集的膜分离系统优化模型,且现有模型未能对规划期内的膜分离系统总成本进行总体优化,难以反映膜分离系统内部不同模块间的复杂的互动性。本研究通过辨识膜分离系统特征,在一系列约束条件下,以膜分离系统总成本最小化为目标,建立一套涵盖气源模块、预处理模块、供压模块、膜分离模块和收益模块的膜分离系统优化模型。案例研究以CO2驱油田伴生气为研究对象,设计了CO2驱油田伴生气CO2膜分离系统工艺流程和包括膜性能、膜面积、压力和进气浓度的四种不同情景,利用化工模拟计算软件(PRO/Ⅱ)计算模型所需参数,并对膜分离系统进行优化。研究表明:(1)建立的膜分离系统优化模型能够很好地反映系统内部供压模块和膜分离模块间的互动性;(2)膜分离系统优化模型能够给出膜分离系统的供压模块和膜分离模块的最佳配置方案,优化出最佳情景;(3)膜分离系统优化模型能够支撑最低成本下的情景分析研究,为CO2膜分离项目的建设和运营提供的决策支持。