本发明涉及超临界二氧化碳制取技术领域，尤其是涉及一种超临界二氧化碳制取设备及超临界二氧化碳制取方法。
背景技术：
超临界二氧化碳制取过程中，通常使用柱塞泵将压力值为0MPa～50MPa二氧化碳注入地下，通过地层热量使二氧化碳自然气化，过程中产生超临界二氧化碳。然而在页岩气和油井开采过程中，随井深增大所需超临界二氧化碳的压力随之增大，由此导致二氧化碳难以注入地下并形成超临界二氧化碳，并且地层温度存在不确定性，导致超临界二氧化碳的制取存在不可控因素。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种超临界二氧化碳制取设备及超临界二氧化碳制取方法，以缓解现有技术无法制取具有较高压力超临界二氧化碳的技术问题。
第一方面，本发明提供的超临界二氧化碳制取设备，包括：用于存储流体状态的二氧化碳的储罐；用于将所述二氧化碳压缩至85MPa～105MPa的加压泵；用于连通所述储罐出口和所述加压泵进口的第一管路；所述加压泵的出口与第二管路连接，所述第二管路设有用于加热所述二氧化碳的加热器。
结合第一方面，本发明提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述第一管路设有第一温度传感器和温控阀，所述第一温度传感器和温控阀分别与控制器连接。
结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述第一管路还设有第一压力传感器和压力控制阀，所述第一压力传感器和压力控制阀分别与所述控制器连接。
结合第一方面，本发明提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述第一管路设有保温器件。
结合第一方面，本发明提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述加热器包括燃油加热炉，所述燃油加热炉与控制器连接。
结合第一方面，本发明提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述储罐出口和所述加压泵进口之间设有第一单向阀，所述第一单向阀用于阻隔流体沿所述第一管路自所述加压泵流入所述储罐。
结合第一方面，本发明提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述第一管路设有第一过滤器，所述第一过滤器位于所述储罐出口和所述加压泵进口之间。
结合第一方面，本发明提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，所述加压泵的出口与所述第二管路之间设有放空阀。
结合第一方面，本发明提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，所述加压泵具有溢流孔，所述溢流孔经第三管路与所述储罐流体连通。
第二方面，本发明提供的超临界二氧化碳制取方法，包括：对二氧化碳进行加压，并使压强值为85MPa～105MPa；对加压后的二氧化碳进行加热，并使温度大于等于32℃。
本发明实施例带来了以下有益效果：采用用于存储流体状态的二氧化碳的储罐，用于将二氧化碳压缩至85MPa～105MPa的加压泵，及用于连通储罐出口和加压泵进口的第一管路，通过加压泵的出口与第二管路连接，第二管路设有用于加热二氧化碳的加热器的方式，二氧化碳经加压泵加压至85MPa～105MPa，再由加热器加热形成超临界二氧化碳，由此无需利用地层热量即可制取具有较大压力的超临界二氧化碳。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或相关技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的超临界二氧化碳制取设备的示意图；
图2为本发明实施例提供的超临界二氧化碳制取设备的温度和压力控制组件的示意图；
图3为本发明实施例提供的超临界二氧化碳制取方法的流程图。
图标：001-储罐；002-加压泵；003-第一温度传感器；004-温控阀；005-第一压力传感器；006-压力控制阀；007-控制器；008-第一单向阀；009-第一过滤器；010-加热器；011-第二温度传感器；012-第二压力传感器；013-第二安全阀；014-出口管路；015-第二单向阀；016-旋塞阀；017-汇集管；018-放空阀；019-第三单向阀；020-第一安全阀；101-第一管路；102-第二管路；103-第三管路。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。公式中的物理量，如无单独标注，应理解为国际单位制基本单位的基本量，或者，由基本量通过乘、除、微分或积分等数学运算导出的导出量。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例一
如图1所示，本发明实施例提供的超临界二氧化碳制取设备，包括：用于存储流体状态的二氧化碳的储罐001；用于将二氧化碳压缩至85MPa～105MPa的加压泵002；用于连通储罐001出口和加压泵002进口的第一管路101；加压泵002的出口与第二管路102连接，第二管路102设有用于加热二氧化碳的加热器010。
具体地，储罐001用于储存压力值为1.0MPa～1.6MPa的液态二氧化碳，液态二氧化碳经第一管路101流至加压泵002的进口，由加压泵002将二氧化碳加压至85MPa～105MPa，加压后的二氧化碳经第二管路102排出，并由加热器010对第二管路102中的二氧化碳进行加热，从而使二氧化碳在85MPa～105MPa压力条件下形成超临界二氧化碳。由此制取的超临界二氧化碳具有85MPa～105MPa的压力，可通入深井或用于其他作用。通过加热器010对加压后的二氧化碳进行加热，从而无需利用地层热量加热二氧化碳以生产超临界二氧化碳，进而可使超临界二氧化碳的制取免受地层温度的影响。
一些实施例中，加压泵002采用柱塞泵，而柱塞泵的压力范围仅为0MPa～50MPa，由此无法获得具有较高压力的超临界二氧化碳。
在本实施例中，加压泵002采用多缸泵，其最大加压压力可达105MPa，经储罐001排出的二氧化碳处于液态或者气液混合态，由多缸泵将二氧化碳加压，并使压力值达到90MPa、95MPa或100MPa，再由加热器010对加压后的二氧化碳进行加热，从而使二氧化碳达到超临界状态。由此可制备具有较大压力的超临界二氧化碳，相比于采用萃取获得的超临界二氧化碳后再进行加压，本实施例提供的超临界二氧化碳制取设备无需反复分离萃取，制取更加便捷。
如图1和图2所示，在本发明实施例中，第一管路101设有第一温度传感器003和温控阀004，第一温度传感器003和温控阀004分别与控制器007连接。其中，第一温度传感器003用于检测第一管路101内二氧化碳的温度，当第一管路101内二氧化碳的温度低于预设温度时，控制器007调高温控阀004的设定值，从而避免较低温度的二氧化碳通过温控阀004流入加压泵002，进而避免固态二氧化碳堵塞第一管路101和加压泵002。
进一步的，第一管路101还设有第一压力传感器005和压力控制阀006，第一压力传感器005和压力控制阀006分别与控制器007连接。其中，压力控制阀006可采用溢流阀，第一压力传感器005用于检测第一管路101中二氧化碳的压力，控制器007控制压力控制阀006调节设定压力值，从而调节加压泵002进口处的二氧化碳压力。控制器007根据第一管路101中二氧化碳的温度和压力分别调节压力控制阀006的设定压力值和温控阀004的设定值，从而确保加压泵002进口处的二氧化碳处于液态或气态。优选地，第一管路101中的二氧化碳始终为液态，由此使第一管路101中二氧化碳具有较大密度，从而在一定流速条件下增大超临界二氧化碳的制取速率。
进一步的，第一管路101设有保温器件。其中，第一管路101由隔热层包裹，或者，第一管路101套设有保温护套。隔热层和保温护套均采用聚氨酯泡沫、气凝胶毡或玻璃棉，通过保温器件对第一管路101进行保温，避免第一管路101内二氧化碳散热凝结，且可避免液态二氧化碳吸热汽化。
进一步的，加热器010包括燃油加热炉，燃油加热炉与控制器007连接。其中，燃油加热炉采用柴油燃烧加热炉，控制器007控制燃油加热炉的供油量，进而控制加热器010的温度。例如：燃油加热炉由喷油器供油，控制器007与喷油器连接以控制喷油器的喷油量，从而控制燃油加热炉中的油量，进而调节加热器010的热量。通过控制器007控制燃油加热炉的供油量在预设油量范围内，从而确保加热器010的温度在预设温度范围内，以便将加压后的二氧化碳制备成超临界二氧化碳。
进一步的，燃油加热炉产生的热量经风扇驱动气流输送至第二管路102，从而对第二管路102内的二氧化碳进行加热以形成超临界二氧化碳。加热器010对第二管路102内的二氧化碳的加热温度应大于等于32℃，从而形成温度大于等于32℃的超临界二氧化碳。加热后的超临界二氧化碳经第二管路102流体连通至出口管路014，出口管路014设有用于检测超临界二氧化碳温度的第二温度传感器011，当超临界二氧化碳温度小于32℃时，控制器007控制加热器010升高加热温度。
进一步的，第二管路102和出口管路014之间设有第二安全阀013，当超临界二氧化碳的压力大于出口管路014的安全压力时，部分超临界二氧化碳经第二安全阀013排放至第二管路102外侧，另一部分压力值小于等于出口管路014的安全压力的超临界二氧化碳进入出口管路014中。出口管路014还设有第二压力传感器012，第二压力传感器012可选用压力表，通过第二压力传感器012检测出口管路014中超临界二氧化碳的压力。
进一步的，出口管路014与外接设备流体连通，从而将超临界二氧化碳输送至外接设备中，在出口管路014与外接设备之间设有第二单向阀015，第二单向阀015用于阻隔流体自外接设备流入出口管路014。在出口管路014与外接设备之间还设有旋塞阀016，旋塞阀016可采用液力驱动控制，通过关闭旋塞阀016可阻隔超临界二氧化碳自出口管路014流入外接设备。
进一步的，储罐001出口和加压泵002进口之间设有第一单向阀008，第一单向阀008用于阻隔流体沿第一管路101自加压泵002流入储罐001。通过第一单向阀008阻隔二氧化碳沿第一管路101自加压泵002流入储罐001，储罐001排出1.0MPa～1.6MPa的液态二氧化碳，经加压泵002加压至85MPa～105MPa，再排放至第二管路102中。
进一步的，第一管路101设有第一过滤器009，第一过滤器009位于储罐001出口和加压泵002进口之间。其中，第一过滤器009内设有滤芯，第一过滤器009可对流经第一管路101的二氧化碳进行过滤，进而避免进入到加压泵002的二氧化碳中混有颗粒杂质。
进一步的，加压泵002的出口与第二管路102之间设有放空阀018。其中，加压泵002的出口与汇集管017流体连通，汇集管017的一端与第二管路102流体连通，汇集管017的另一端与放空阀018流体连通。开启放空阀018，经加压泵002加压的流体可通过放空阀018排出。加压泵002启动初期，汇集管017中若掺杂有杂质气体可通过开启放空阀018将气体排出；制备超临界二氧化碳时，放空阀018关闭，加压后的二氧化碳经汇集管017流入第二管路102，再经加热器010加热达到超临界状态。
进一步的，加压泵002具有溢流孔，溢流孔经第三管路103与储罐001流体连通。其中，加压泵002运行时，部分二氧化碳渗入加压泵002的活塞和缸体之间，从而通过二氧化碳润滑降低活塞与缸体之间的摩擦阻力。起润滑作用的二氧化碳汽化，再经溢流孔流入第三管路103中。通过第三管路103将汽化的二氧化碳输送至储罐001，从而对二氧化碳进行回收利用。第三管路103设有第三单向阀019，第三单向阀019用于阻隔流体沿第三管路103自储罐001流入溢流孔。第三管路103还设有第一安全阀020，若溢流孔处二氧化碳压力大于第一安全阀020的设定值，第一安全阀020开启从而使二氧化碳排放至第三管路103外部，避免高压气体充入储罐001造成储罐001损坏。
实施例二
如图1和图3所示，本发明实施例提供的超临界二氧化碳制取方法，包括：步骤S1，对二氧化碳进行加压，并使压强值为85MPa～105MPa；步骤S2，对加压后的二氧化碳进行加热，并使温度大于等于32℃。
具体地，在对二氧化碳进行加压的步骤中，选用液态二氧化碳。将储罐001内压力1.0MPa～1.6MPa的液态二氧化碳经第一管路101输入加压泵002，并对第一管路101进行保温处理，避免液态二氧化碳结晶堵塞第一管路101。加压泵002将二氧化碳加压至85MPa～105MPa，并将加压后的二氧化碳通入第二管路102，通过加热器010对第二管路102内的二氧化碳进行加热，使二氧化碳温度大于等于32℃，从而形成具有较高压力的超临界二氧化碳。制取过程中无需借助地层热量，通过控制器007控制燃油加热炉的供油量从而便于调节加热温度。并且无需反复分离萃取，可一次实现超临界二氧化碳制取，且超临界二氧化碳压力可达105Mpa。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
技术特征：
1.一种超临界二氧化碳制取设备，其特征在于，包括：
用于存储流体状态的二氧化碳的储罐(001)；
用于将所述二氧化碳压缩至85MPa～105MPa的加压泵(002)；
用于连通所述储罐(001)出口和所述加压泵(002)进口的第一管路(101)；
所述加压泵(002)的出口与第二管路(102)连接，所述第二管路(102)设有用于加热所述二氧化碳的加热器(010)。
2.根据权利要求1所述的超临界二氧化碳制取设备，其特征在于，所述第一管路(101)设有第一温度传感器(003)和温控阀(004)，所述第一温度传感器(003)和温控阀(004)分别与控制器(007)连接。
3.根据权利要求2所述的超临界二氧化碳制取设备，其特征在于，所述第一管路(101)还设有第一压力传感器(005)和压力控制阀(006)，所述第一压力传感器(005)和压力控制阀(006)分别与所述控制器(007)连接。
4.根据权利要求1所述的超临界二氧化碳制取设备，其特征在于，所述第一管路(101)设有保温器件。
5.根据权利要求1所述的超临界二氧化碳制取设备，其特征在于，所述加热器(010)包括燃油加热炉，所述燃油加热炉与控制器(007)连接。
6.根据权利要求1所述的超临界二氧化碳制取设备，其特征在于，所述储罐(001)出口和所述加压泵(002)进口之间设有第一单向阀(008)，所述第一单向阀(008)用于阻隔流体沿所述第一管路(101)自所述加压泵(002)流入所述储罐(001)。
7.根据权利要求1所述的超临界二氧化碳制取设备，其特征在于，所述第一管路(101)设有第一过滤器(009)，所述第一过滤器(009)位于所述储罐(001)出口和所述加压泵(002)进口之间。
8.根据权利要求1所述的超临界二氧化碳制取设备，其特征在于，所述加压泵(002)的出口与所述第二管路(102)之间设有放空阀(018)。
9.根据权利要求1所述的超临界二氧化碳制取设备，其特征在于，所述加压泵(002)具有溢流孔，所述溢流孔经第三管路(103)与所述储罐(001)流体连通。
10.一种超临界二氧化碳制取方法，其特征在于，所述超临界二氧化碳制取方法包括：
对二氧化碳进行加压，并使压强值为85MPa～105MPa；
对加压后的二氧化碳进行加热，并使温度大于等于32℃。
技术总结
本发明提供了一种超临界二氧化碳制取设备及超临界二氧化碳制取方法，涉及超临界二氧化碳制取技术领域，本发明提供的超临界二氧化碳制取设备，包括：用于存储流体状态的二氧化碳的储罐；用于将二氧化碳压缩至85MPa～105MPa的加压泵；用于连通储罐出口和加压泵进口的第一管路；加压泵的出口与第二管路连接，第二管路设有用于加热二氧化碳的加热器，本发明提供的超临界二氧化碳制取设备缓解了现有技术无法制取具有较高压力超临界二氧化碳的技术问题。
技术研发人员：田琳;罗小辉;赵正光;王刚
受保护的技术使用者：三一石油智能装备有限公司
技术研发日：.07.31
技术公布日：.11.08
