[发明专利]天然气中CO2低温脱除方法及应用该方法的天然气液化装置

说明书

技术领域：

本发明涉及天然气的净化方法和液化装置,尤其涉及天然气中CO₂的低温脱除方法和应用该方法的天然气液化装置。 

背景技术：

由于天然气的产地往往比较偏僻，特别是海上天然气，必须解决运输和储存问题。液化天然气的温度一般为112K，其密度为标准状态下甲烷的600多倍，体积能量密度为石油的72％，十分有利于储存和运输。为了防止在储存和运输过程中杂质腐蚀设备及低温下冻结而堵塞设备和管道，必须对天然气进行预处理以脱除杂质。 

针对天然气脱碳，国内国际提出了很多种方法，基本上有物理吸收法、化学吸收法、联合吸收法、直接转化法、膜分离法和干法，这些方法在大型的天然气生产中都有其各自的优点和致命缺点。 

物理溶剂对天然气中的重烃有较大的溶解度，所以物理吸收法只适用于重烃含量低的天然气脱CO₂。 

化学吸收法有一乙醇胺法和改良热钾碱法。一乙醇胺法致命缺点是需较高的再生热，溶液易发泡，与有机硫作用易变质：改良热钾碱法的缺点是受CO₂气体分压的影响较大。 

联合吸收法最常用的是砜胺法，砜胺法造价高，而且吸收重烃。 

直接转化法所需再生设备大，副反应多，现在已经很少使用。 

膜分离法只有当CO₂含量大于20％时才有优势，且烃损较大。 

干法常用的方法是用分子筛做脱硫剂的分子筛法，此方法只适用于CO₂含量较低的天然气脱CO₂。 

发明内容

本发明提供一种天然气中CO₂的低温脱除方法及应用该方法的天然气液化装置，以解决化学吸收法脱除CO₂需要使用化学药剂，存在常见腐蚀的问题。 

本发明天然气中CO₂低温脱除方法包括下述步骤：一、利用天然气压缩机1对天然气进行压缩；二、利用脱水干燥塔2对天然气进行脱水干燥；三、利用预 冷换热器3对天然气进行预冷；四、利用冷冻换热器4对天然气进行冷冻，使天然气中的CO₂冻结为固态并附着固定在冷冻腔中；五、从冷冻腔中排出天然气，从而获得脱除了CO₂的天然气。 

本发明应用了天然气中CO₂低温脱除方法的天然气液化装置，它包括制冷循环系统、天然气压缩机1、天然气脱水干燥塔2、预冷换热器3和冷冻换热器4，制冷循环系统为预冷换热器3和冷冻换热器4提供致冷的冷量，天然气压缩机1的入口作为天然气的入口，天然气压缩机1的出口通过脱水干燥塔2连通预冷换热器3中换热蛇管3-1的一端，换热蛇管3-1的另一端连通冷冻换热器4壳程的一端，冷冻换热器4壳程的另一端作为液化天然气的排出端。 

本发明的工作原理是利用CO₂加压冷却可直接固化，从而与液态的天然气分离，能够实现CO₂的低温脱除和在天然气液化装置中实现CO₂的脱除。固化后的CO₂吸热能够直接升华为二氧化碳气体。 

本发明的优点是： 

1．提高小型液化天然气生产系统的经济性，一次性投资小，运行维护成本低。 

2．分离过程不涉及化学药剂，副反应少，不存在常见的腐蚀问题。 

3．脱除过程不受原料气中CO₂分压的影响。 

4．流程简单高效。 

5．设备简单，占地面积小。 

6．可同时生产两种产品，液态天然气和高纯CO₂。 

附图说明：

图1是本发明天然气液化装置的结构示意图。 

具体实施方式：

具体实施方式一：下面结合图1具体说明本实施方式。天然气中CO₂低温脱除方法包括下述步骤：一、利用天然气压缩机1对天然气进行压缩；二、利用天然气脱水干燥塔2对天然气进行脱水干燥；三、利用预冷换热器3对天然气进行预冷；四、利用冷冻换热器4对天然气进行冷冻，使天然气中的CO₂冻结为固态并附着固定在冷冻腔中；五、从冷冻腔中排出天然气，从而获得脱除了CO₂的天然气。