[發(fā)明專利]一種長(zhǎng)距離超臨界CO2

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110973176.5
• 申請(qǐng)日: 2021-08-24
• 公開（公告）號(hào): CN115717684A
• 公開（公告）日: 2023-02-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳俊文;張茂林;陳杰;湯曉勇;諶貴宇;牛念;汪貴;王科鈔;唐昊;黃貴萍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)石油工程建設(shè)有限公司;中國(guó)石油天然氣集團(tuán)有限公司
• 主分類號(hào): F17D1/08
• 分類號(hào): F17D1/08;F17D1/14;F17D1/00;F17D3/01;B08B9/04
• 代理公司: 成都九鼎天元知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51214
• 代理人: 劉凱

本發(fā)明公開了一種長(zhǎng)距離超臨界CO₂管道投產(chǎn)工藝系統(tǒng)與充裝方法，包括置換與一級(jí)充壓系統(tǒng)、二級(jí)充壓液化系統(tǒng)、末級(jí)充壓系統(tǒng)以及儀表檢測(cè)系統(tǒng)；所述置換與一級(jí)充壓系統(tǒng)用于置換管道內(nèi)的空氣，并建立一級(jí)壓力；所述二級(jí)充壓液化系統(tǒng)用于對(duì)已建立一級(jí)壓力的管道進(jìn)行壓力充裝，完成二級(jí)增壓，直至管道內(nèi)介質(zhì)全部液化；所述末級(jí)充壓系統(tǒng)用于在下游干線內(nèi)介質(zhì)全部液化后，利用更大輸量的增壓外輸泵進(jìn)行下游干線管道壓力充裝，使干線升壓至運(yùn)行壓力，并支持后續(xù)運(yùn)行。本發(fā)明基于長(zhǎng)距離CO₂管道輸送的潛在需求和超臨界CO₂的物理特性，借助較為經(jīng)濟(jì)合理的配置與操作要求，保障管道投產(chǎn)前置換與壓力充裝安全，為長(zhǎng)距離、超臨界CO₂管道運(yùn)行提供了參考與借鑒。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于CO₂輸送技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種長(zhǎng)距離超臨界CO₂管道投產(chǎn)工 藝系統(tǒng)與充裝方法。

背景技術(shù)

為滿足我國(guó)碳中和、碳達(dá)峰戰(zhàn)略的發(fā)展需求，在能源化工行業(yè)節(jié)能減排和 環(huán)境保護(hù)需求逐日增長(zhǎng)的背景下，對(duì)二氧化碳實(shí)施規(guī)模性捕集與利用是有效降 低碳排放的優(yōu)選途徑。其中，長(zhǎng)距離管道輸送是支撐二氧化碳捕集與利用的關(guān) 鍵途徑。二氧化碳臨界溫度約為31.1℃，臨界壓力約為7.38MPa，長(zhǎng)距離管道 輸送時(shí)，公認(rèn)采用壓力高于臨界壓力的超臨界輸送相態(tài)模式，以提高輸送的經(jīng) 濟(jì)性。另外，二氧化碳存在低溫下固態(tài)化的特點(diǎn)，純二氧化碳的三相點(diǎn)為 -56.6℃、0.518MPa，這是二氧化碳有別于常規(guī)烴類介質(zhì)的顯著特征。

對(duì)于常規(guī)液相管道，其投產(chǎn)過(guò)程中常用水作為管道投產(chǎn)的初始充裝介質(zhì)， 在管道運(yùn)行中采用油頂水的方式予以替換。與常規(guī)液相管道不同，密相輸送的 CO₂在含水環(huán)境下具有較強(qiáng)的腐蝕性，管道本身具有較高的干燥要求，因此不 宜采用水來(lái)建立投產(chǎn)前的管道背壓。

由CO₂的物性特點(diǎn)可知，在碳鋼管道服役的低溫條件下(-20℃)，CO₂形 成液相的壓力為1.8MPa左右，表示低于低壓力或者低于此溫度時(shí)，CO₂為氣相。 由此可見，在滿足管道服役溫度的前提下，CO₂管道在壓力低于1.8MPa時(shí)均為 氣態(tài)，建立背壓過(guò)程中需要管道內(nèi)部介質(zhì)進(jìn)行相態(tài)轉(zhuǎn)化。進(jìn)一步地，在管道初 始無(wú)內(nèi)壓的條件下，高壓CO₂直接引入可能引起低至-90℃的溫度，這不僅嚴(yán)重 超出管道材料的下限服役溫度，同時(shí)也可能引起干冰的隱患，考慮采用氮?dú)饣駽O₂氣體作為管道背壓介質(zhì)是一種可行的選擇，但具體流程、工藝尚需討論。

目前，鮮有公開文獻(xiàn)針對(duì)長(zhǎng)距離CO₂密相管道的投產(chǎn)工藝進(jìn)行報(bào)道，我國(guó)的 長(zhǎng)距離CO₂管道尚未實(shí)質(zhì)性建設(shè)，相關(guān)參考做法與經(jīng)驗(yàn)極少，因此，需要對(duì)相關(guān) 投產(chǎn)前充裝工藝進(jìn)行研究與優(yōu)化，保障管道系統(tǒng)安全，為后續(xù)大規(guī)模開展的CO₂管道輸送工程提供參考與借鑒。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于：針對(duì)上述存在的問(wèn)題，提供一種能夠進(jìn)一步完善長(zhǎng)距 離超臨界CO₂輸送技術(shù)，安全、高效地實(shí)施長(zhǎng)距離CO₂管道輸送的長(zhǎng)距離超臨界 CO₂管道投產(chǎn)工藝系統(tǒng)與充裝方法。