高純高壓變壓吸附制氮設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及油氣開發(fā)設(shè)備領(lǐng)域，特別涉及一種油田現(xiàn)場用高純高壓制氮設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]目前在油田現(xiàn)場，采用單元驅(qū)注油增產(chǎn)工藝中，一般氮?dú)庠O(shè)備制取的氮?dú)饧兌葹?5%，氧氣含量達(dá)5%，氧含量較高。在井底高溫高壓條件下氧成分對油管柱產(chǎn)生嚴(yán)重腐蝕，且單元驅(qū)油工藝需在短時(shí)間內(nèi)，注入大量氮?dú)猓@種情況下對油管柱的腐蝕更為嚴(yán)重。為了有效解決此問題，避免氧含量過高造成腐蝕現(xiàn)象，必須提高氮?dú)饧兌?。?jīng)過實(shí)驗(yàn)研究，氮?dú)饧兌冗_(dá)到99.0%，可有效解決氧含量高導(dǎo)致油管腐蝕的問題。
[0003]油田現(xiàn)場制取氮?dú)獾墓に囉?膜分離制氮、變壓吸附制氮。膜分離制氮工藝采用的高分子材料膜絲，可以承受25bar的壓力，制取氮?dú)?。但在純?9.0%時(shí)，由于分離效率、產(chǎn)氮量均較低，需要配套的空氣壓縮設(shè)備、膜制氮設(shè)備非常多，所以利用膜分離工藝制取高純度氮?dú)?，設(shè)備成本非常高，性價(jià)比低，不適用于高純高壓氮?dú)庠O(shè)備。變壓吸附制氮工藝使用碳分子篩作為吸附劑制取氮?dú)?，變壓吸附制氮設(shè)備一步法制取的氮?dú)饧兌瓤筛哌_(dá)99.995%，甚至更高。但受到吸附劑材料承壓限制，只能一步制取Sbar以下的氮?dú)?，不能滿足油田現(xiàn)場注氣壓力300-700bar的壓力要求。
[0004]綜合比較，目前市場上的制氮設(shè)備，可以實(shí)現(xiàn)高壓力但純度較低，可以實(shí)現(xiàn)高純度但壓力不能滿足油田注氣使用要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型的目的就是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，提供一種高純高壓變壓吸附制氮設(shè)備，解決現(xiàn)有技術(shù)不能方便獲得高純高壓氮?dú)獾娜毕荨?br>[0006]本實(shí)用新型的技術(shù)方案為:包括集裝箱式撬塊以及其內(nèi)布置的空氣壓縮系統(tǒng)、空氣凈化系統(tǒng)、變壓吸附制氮系統(tǒng)以及高壓增壓系統(tǒng);所述空氣壓縮系統(tǒng)、空氣凈化系統(tǒng)、變壓吸附制氮系統(tǒng)以及高壓增壓系統(tǒng)通過氣體管線依次連接;所述空氣壓縮系統(tǒng)包括至少一個(gè)空氣壓縮機(jī)，所述空氣凈化系統(tǒng)包括空氣冷卻裝置以及多組空氣過濾器，所述變壓吸附制氮系統(tǒng)包括多個(gè)并聯(lián)的吸附塔，所述高壓增壓系統(tǒng)包括至少一個(gè)高壓增壓機(jī)。
[0007]上述方案進(jìn)一步優(yōu)選為:所述空氣冷卻裝置為翅片管式換熱器，所述翅片管式換熱器包括殼體以及殼體上下兩端分別設(shè)有的集中室、分散室，集中室、分散室內(nèi)側(cè)之間間隔分布多根分別與其連通的翅片管，分散室的外側(cè)連接換熱介質(zhì)進(jìn)口，集中室的外側(cè)連接換熱介質(zhì)出口 ；所述殼體的左右兩端分別連接空氣進(jìn)、出口。
[0008]本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，能夠獲得壓力、純度、排量均能夠滿足氮?dú)鈫卧?qū)油的生產(chǎn)要求的氮?dú)?，并且由于高純度、高壓力氮?dú)庠O(shè)備運(yùn)行費(fèi)用僅為電費(fèi)，大大降低了同類設(shè)備的使用成本;采用采用撬裝式結(jié)構(gòu)，將整套設(shè)備放置于鋼結(jié)構(gòu)框架內(nèi)部，利于運(yùn)輸，比如可以采用鋼結(jié)構(gòu)撬裝式，即所有設(shè)備均放置在集裝箱式撬塊內(nèi)，有效的解決了一般變壓吸附設(shè)備占地面積大，運(yùn)輸、移動(dòng)困難的缺陷。適用于設(shè)備吊裝、移運(yùn)。
【附圖說明】
[0009]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0010]圖2是翅片管式換熱器的機(jī)構(gòu)示意圖；
[0011]圖中:1、空氣壓縮系統(tǒng)，2、空氣凈化系統(tǒng)，3、變壓吸附制氮系統(tǒng)，4、高壓增壓系統(tǒng)，
5、殼體，6、空氣進(jìn)口，7、空氣出口，8、冷水進(jìn)口，9、冷水出口，10、翅片管，11、分散室，12、集中室。
【具體實(shí)施方式】
[0012]結(jié)合附圖，對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的描述:
[0013]參見圖1-2，一種高純高壓變壓吸附制氮設(shè)備，包括集裝箱式撬塊以及其內(nèi)布置的空氣壓縮系統(tǒng)1、空氣凈化系統(tǒng)2、變壓吸附制氮系統(tǒng)3以及高壓增壓系統(tǒng)4;空氣壓縮系統(tǒng)1、空氣凈化系統(tǒng)2、變壓吸附制氮系統(tǒng)3以及高壓增壓系統(tǒng)4通過氣體管線依次連接;空氣壓縮系統(tǒng)包括至少一個(gè)空氣壓縮機(jī)，空氣凈化系統(tǒng)包括空氣冷卻裝置以及多組空氣過濾器，變壓吸附制氮系統(tǒng)包括多個(gè)并聯(lián)的吸附塔，高壓增壓系統(tǒng)包括至少一個(gè)高壓增壓機(jī)。
[0014]空氣冷卻裝置為翅片管式換熱器，翅片管式換熱器包括殼體5以及殼體上下兩端分別設(shè)有的集中室12、分散室11，集中室12、分散室11內(nèi)側(cè)之間間隔分布多根分別與其連通的翅片管1，分散室11的外側(cè)連接冷水進(jìn)口 8，集中室12的外側(cè)連接冷水出口 8;殼體5的左右兩端分別連接空氣進(jìn)、出口 6、7。
[0015]工作過程:環(huán)境空氣經(jīng)過空氣壓縮機(jī)壓縮，進(jìn)入凈化系統(tǒng)降溫并除去雜質(zhì)，通過變壓吸附制氮系統(tǒng)，將壓縮空氣中的氧分子、氮分子分離，進(jìn)入高壓增壓系統(tǒng)，將氮?dú)鈮毫υ鰤?。整套設(shè)備氮?dú)饧兌冗_(dá)99.9%，氮?dú)鈮毫?00bar，排量2000Nm 3/h。
[0016]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，主要由以下改進(jìn):
[0017](I)對制取氮?dú)獾墓に嚵鞒踢M(jìn)行優(yōu)化，使用高壓增壓機(jī)，將壓力增壓至500bar，滿足現(xiàn)場高壓力注氣的要求；
[0018]利用制氮吸附劑制取氮?dú)?，吸附劑在壓力作用下，在封閉的吸附塔內(nèi)，吸附劑產(chǎn)生移動(dòng)、摩擦，隨工作時(shí)間的不斷延長，吸附劑不斷產(chǎn)生移動(dòng)，吸附劑顆粒之間互相摩擦，導(dǎo)致吸附劑粉化，失去制氮能力。在進(jìn)入吸附過程時(shí)，由于吸附塔內(nèi)壓力為大氣壓力，瞬間從大氣壓力Ibar受到高于18bar的壓力沖擊，必將對吸附劑的壽命產(chǎn)生影響。
[0019]撬裝高純度高壓力氮?dú)庠O(shè)備，在進(jìn)入吸附過程時(shí)，采用減壓工藝，降低壓縮空氣進(jìn)入吸附塔時(shí)的壓力沖擊，使吸附劑工作壓力可以實(shí)現(xiàn)緩慢上升，最終達(dá)到吸附劑高于ISbar工作壓力，實(shí)現(xiàn)高壓力下的持續(xù)吸附狀態(tài)，配合多個(gè)吸附塔，使其逐個(gè)進(jìn)行升壓，保持設(shè)備的連續(xù)產(chǎn)氮能力。在減壓過程中，同樣采用緩慢降低放空壓力的優(yōu)化方式，階段性緩慢降低放空壓力，減少瞬間放空至大氣壓對吸附劑的沖擊，最終實(shí)現(xiàn)高壓力下放空。多個(gè)吸附塔同樣采取逐個(gè)減壓的方式，保持設(shè)備的連續(xù)工作狀態(tài)。在均壓過程時(shí)，對多個(gè)吸附塔的均壓時(shí)間、順序進(jìn)行優(yōu)化，使多個(gè)吸附塔不存在全部均壓的狀態(tài)，通過均壓狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)每個(gè)吸附塔壓力逐段上升的形式，保持設(shè)備的連續(xù)工作狀態(tài)。
[0020](2)利用變壓吸附制氮原理，制取99.9%純度氮?dú)?，降低含氧量?br>[0021]撬裝高純度高壓氮?dú)庠O(shè)備，利用變壓吸附原理，使用高純度吸附劑，可以制取純度99.9%的氮?dú)猓档土搜鹾?。在油田現(xiàn)場注氣作業(yè)中，有效的降低了氧含量高對油管腐蝕的影響，節(jié)約了設(shè)備注氣成本。
[0022](3)采用撬裝式結(jié)構(gòu)，將整套設(shè)備放置于鋼結(jié)構(gòu)框架內(nèi)部，利于運(yùn)輸；
[0023]撬裝高純度高壓氮?dú)庠O(shè)備，采用鋼結(jié)構(gòu)撬裝式，即所有設(shè)備均放置在集裝箱式撬塊內(nèi)，有效的解決了一般變壓吸附設(shè)備占地面積大，運(yùn)輸、移動(dòng)困難的缺陷。適用于設(shè)備吊裝、移運(yùn)。
[0024]以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施案例，并不用以限定本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高純高壓變壓吸附制氮設(shè)備，其特征在于:包括集裝箱式撬塊以及其內(nèi)布置的空氣壓縮系統(tǒng)、空氣凈化系統(tǒng)、變壓吸附制氮系統(tǒng)以及高壓增壓系統(tǒng);所述空氣壓縮系統(tǒng)、空氣凈化系統(tǒng)、變壓吸附制氮系統(tǒng)以及高壓增壓系統(tǒng)通過氣體管線依次連接;所述空氣壓縮系統(tǒng)包括至少一個(gè)空氣壓縮機(jī)，所述空氣凈化系統(tǒng)包括空氣冷卻裝置以及多組空氣過濾器，所述變壓吸附制氮系統(tǒng)包括多個(gè)并聯(lián)的吸附塔，所述高壓增壓系統(tǒng)包括至少一個(gè)高壓增壓機(jī)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高純高壓變壓吸附制氮設(shè)備，其特征在于:所述空氣冷卻裝置為翅片管式換熱器，所述翅片管式換熱器包括殼體以及殼體上下兩端分別設(shè)有的集中室、分散室，集中室、分散室內(nèi)側(cè)之間間隔分布多根分別與其連通的翅片管，分散室的外側(cè)連接換熱介質(zhì)進(jìn)口，集中室的外側(cè)連接換熱介質(zhì)出口；所述殼體的左右兩端分別連接空氣進(jìn)、出□ O
【專利摘要】一種高純高壓變壓吸附制氮設(shè)備，包括集裝箱式撬塊以及其內(nèi)布置的空氣壓縮系統(tǒng)、空氣凈化系統(tǒng)、變壓吸附制氮系統(tǒng)以及高壓增壓系統(tǒng)；所述空氣壓縮系統(tǒng)、空氣凈化系統(tǒng)、變壓吸附制氮系統(tǒng)以及高壓增壓系統(tǒng)通過氣體管線依次連接；所述空氣壓縮系統(tǒng)包括至少一個(gè)空氣壓縮機(jī)，所述空氣凈化系統(tǒng)包括空氣冷卻裝置以及多組空氣過濾器，所述變壓吸附制氮系統(tǒng)包括多個(gè)并聯(lián)的吸附塔，所述高壓增壓系統(tǒng)包括至少一個(gè)高壓增壓機(jī)。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，能夠獲得壓力、純度、排量均能夠滿足氮?dú)鈫卧?qū)油的生產(chǎn)要求的氮?dú)狻?br>【IPC分類】B01D53/047, C01B21/02
【公開號】CN205164437
【申請?zhí)枴緾N201520977664
【發(fā)明人】王玉軍, 郝江宏, 王濤, 方紹杰, 孔令猛, 王大龍
【申請人】山東恒業(yè)石油新技術(shù)應(yīng)用有限公司
【公開日】2016年4月20日
【申請日】2015年12月1日