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，本发明专利技术涉及天然气的净化方法和液化装置，用于在天然气中脱除CO2。它解决了化学吸收法脱除CO2需要使用化学药剂，存在常见腐蚀的问题。方法包括下述步骤：对天然气进行压缩；对天然气进行脱水干燥、预冷；对天然气进行冷冻，CO2冻结为固态并附着固定；从而获得脱除了CO2的天然气。装置包括制冷循环系统、天然气压缩机、天然气脱水干燥塔、预冷换热器和冷冻换热器，天然气压缩机的入口作为天然气的入口，天然气压缩机的出口通过脱水干燥塔连通预冷换热器中换热蛇管的一端，换热蛇管的另一端连通冷冻换热器壳程的一端，冷冻换热器壳程的另一端作为液化天然气的排出端。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术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。
技术介绍
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0)2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。
技术实现思路
本专利技术提供一种天然气中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。本专利技术天然气中CO2低温脱除方法包括下述步骤一、利用天然气压缩机I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。本专利技术应用了天然气中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I、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I的入口作为天然气的入口，天 然气压缩机I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。本专利技术的工作原理是利用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。本专利技术的优点是I.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C02。附图说明图I是本专利技术天然气液化装置的结构示意图。具体实施例方式具体实施方式一下面结合图I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I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。具体实施方式二 下面结合图I具体说明本实施方式。本实施方式与实施方式一的不同之处是它还包括步骤六、升高冷冻换热器4的冷冻腔中的温度，使冻结为固态CO2转化为气体排出。能够获得CO2气体。具体实施方式三下面结合图I具体说明本实施方式。本实施方式应用了天然气中CO2低温脱除方法的天然气液化装置，它包括制冷循环系统，它还包括天然气压缩机I、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I的入口作为天然气的入口，天然气压缩机I的出口连通脱水干燥塔2的天然气入口，脱水干燥塔2的天然气出口连通预冷换热器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。具体实施方式四下面结合图I具体说明本实施方式。本实施方式与实施方式三的不同点是它还包括气液分离罐7和过冷换热器6，冷冻换热器4壳程的排出端连通气液分离罐7的入口，气液分离罐7的液体出口作为液化天然气的排出端，气液分离罐7的气体出口连通过冷换热器6中换热蛇管6-1的一端，换热蛇管6-1的另一端连通预冷换热器3中二号换热蛇管3-2的一端，二号换热蛇管3-2的一端连通到预冷换热器3的壳体外。如此设置，能把液化天然气中的气体分离出来并通过过冷换热器6和预冷换热器3回收冷量后重新进入液化流程。具体实施方式五下面结合图I具体说明本实施方式。本实施方式与实施方式四的不同点是冷冻换热器4中提供致冷的冷量的换热蛇管4-1的外表面上设置有翅片4-2，一方面提闻换热表面，另一方面提闻CO2固体的附着面积。具体实施方式六下面结合图I具体说明本实施方式。本实施方式与实施方式五的不同点是它还包括二号冷冻换热器5，所述制冷循环系统包括制冷剂压缩机8、一号制冷剂气液分离罐9和二号制冷剂气液分离罐10 ；附图I所示的状态为冷冻换热器4处于冻结状态，二号换热器5处于解冻状态。天然气经天然气压缩机I和天然气脱水干燥塔2后进入预冷换热器3预冷，预冷后的天然气经阀门23进入换热蛇管4-1使CO2固化，脱除CO2后的天然气经阀门21进入气液分离罐7，液体作为液化石油气输出，气体依次进入过冷换热器6和预冷换热器3回收冷量后重新进入液化流程。混合制冷剂经制冷剂压缩机8压缩后进入一号气液分离灌9，分离出的气体和液体分别进入预冷换热器3预冷气体从预冷换热器3中引出进入二号气液分离罐10，分离 出的气体和液体分别重新进入预冷换热器3，液态制冷剂经预冷换热器3过冷后与来自一 号气液分离罐9的过冷液体节流降温为预冷换热器3提供冷量，然后返回制冷剂压缩机8入口 来自二号气液分离罐10的气态制冷剂经阀门15进入处于解冻状态的二号冷冻换热器5中的换热蛇管5-1解冻CO2,再经阀门20进入过冷换热器6降温液化后，混合制冷剂分成两路，一路混合制冷剂经过阀门17进入换热蛇管4-1冻结天然气中的CO2，后经阀门12返回预冷换热器3，最终返回制冷剂压缩机8入口，另一部分混合制冷剂返回过冷换热器6作为冷源提供冷量，然后回到预冷换热器3，最终返回制冷剂压缩机8 ；在二号冷冻换热器5中解冻后的CO2气体经过阀门14进入预冷换热器3回收冷量;一号冷冻换热器4和二号冷冻换热器5根据各自换热器内壳程的阻力降值定期切换，切换的时候关闭阀门23，打开阀门24 :关闭阀门21，打开阀门22，天然气经二号冷冻换热器5冻结CO2 :关闭阀门15、20、17、12，打开阀门11、19、18、16，来自预冷换热器3的混合制冷剂解冻一号冷冻换热器4中的CO2，来自过冷换热器6的部分混合制冷剂在二号冷冻换热器5中冻结CO2 ;关闭阀门14，打开阀门13，一号冷冻换热器4中解冻后的CO2气体经过预冷换热器3后排出；一号冷冻换热器4和二号冷冻换热本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：贾林祥，
申请(专利权)人：贾林祥，
类型：发明
国别省市：
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