某化工厂CO2管道项目

项目背景

为响应国家碳中和目标，某大型化工企业计划对生产过程中排放的CO₂进行捕集和封存，建设CO₂捕集-压缩-输送-注入一体化系统。FAC Institute 承担了CO₂管道输送段（长约85公里）的全面流动保障设计工作。

主要挑战

• 超临界CO₂相态控制：CO₂在输送过程中需全程维持超临界态（压力>7.4 MPa、温度>31.1°C），相变将导致严重的两相流问题；
• 减压波动与断裂控制：管道发生意外泄漏时，CO₂快速减压会产生低温，导致管材脆性断裂，需专门设计减压保护方案；
• 杂质影响：捕集的CO₂含有少量H₂S、H₂O、N₂等杂质，显著影响CO₂的相行为和腐蚀特性；
• 地形起伏水击：管线穿越丘陵地带，停输时可能发生液柱分离和水击现象。

解决方案

• 利用 PVTSim 建立含杂质CO₂的精确状态方程模型（PR-EOS），为管道计算提供精确物性数据；
• 通过 FA Master 稳态计算确定最优运行压力区间（10–12 MPa），避免相变发生；
• 采用 OLGA 开展减压波动仿真，验证全程超临界输送方案的可行性，并确定最小允许运行压力；
• 设计泄压阀和分段截断阀布局，将泄漏段 CO₂排放量控制在最低水平。

项目成果

• 管道系统设计通过专业技术审查，已于2025年9月正式投运；
• 系统运行压力稳定维持在11 MPa，全程无相变发生；
• 每年捕集封存CO₂约50万吨，相当于减少35万辆汽车的年度排放量；
• 项目荣获2025年度中国化工行业低碳技术创新奖。

应用软件与工具

PVTSim Nova（CO₂物性建模）、FA Master（稳态水力计算）、OLGA（瞬态仿真）