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随着石油、天然气等传统能源的不断开采,部分老油田采用CO2-EOR来实现增产。常规的CO2回收工艺设备投资高、运行费用高和产品回收率低,国内这方面做的较少,有必要对高效节能工艺进行研究。因此,本文在对传统Ryan/Holmes工艺进行研究的基础上,提出了低温分离+Selexol集成分离工艺,对国内EOR伴生气CO2回收工艺的研究具有一定参考价值。本文首先通过调研胜利油田EOR伴生气CO2含量和气质组分随注注时间的变化情况,分析化学吸收、物理吸收、Ryan/Holmes低温分离工艺、膜分离和集成分离工艺的原理、特点和适用范围,从工艺特性、单位产品能耗和单位生产成本等方面初步确定集成分离工艺为研究方向。通过对CO2-CH4体系冻堵形成机理的研究发现,采用Aspen HYSYS预测精度更高,使用PR方程预测结果更为准确。同时,分析了 CO2气体可用的制冷方法,指出易发生冻堵的部位,提出了抑制冻堵形成的方法;通过对CO2-C2H6体系共沸物形成机理的研究发现,高含CO2情况下一定会形成共沸物且无法通过改变操作条件来实现共沸物的分离,添加剂的加剂量越大,组分越重,分离效果越好。通过Aspen Plus模拟验证了一些外加添加剂对共沸物分离的性能;说明了液液萃取和汽提法可以有效的对共沸物进行分离;通过研究C2H6对吸收溶剂性能的影响发现,随着C2H6含量的升高,Selexol工艺性能提高,而活化MDEA工艺性能降低。通过对传统Ryan/Homles三塔和四塔流程的模拟,对关键参数进行分析研究和换热网络优化后发现,传统工艺具有很高的CO2、CH4回收率和重烃产量,但综合能耗过高,外冷循环须采用丙烷+混合冷剂;提出了通过侧线采出、增大脱甲烷塔加剂量、采用多点进料和增加中间再沸器的方式对传统低温分离工艺进行改进。通过分析传统低温分离工艺高能耗原因,设计并研究了多级增压模块、CO2气体三甘醇脱水工艺模块、低温分离预处理工艺模块、改进的溶剂吸收工艺模块;通过对四塔流程和两种集成分离工艺性能、能耗和生产成本进行比选,发现低温分离+Sedexol工艺比四塔流程综合能耗低了 36.76%,收益比传统工艺大大提高了 3倍,确定了低温分离+Selexol工艺为最佳EOR伴生气处理工艺。最后,通过对Wasson Denver CO2回收装置进行实例研究,发现采用低温分离+Selexol工艺后,综合能耗下降了 9.47%,CO2产品量增加了 13.3t/d,甲烷、LPG和稳定轻烃产量有所提高。改进后可以不与LNG液化装置一并使用,适应性有所提高。证明了低温分离+Selexol工艺具有良好的工艺性能和极佳的发展前景。