[發明專利]一種低溫脫除天然氣中水和CO2

有效

• 申請號: 201810852913.4
• 申請日: 2018-07-30
• 公開（公告）號: CN109181799B
• 公開（公告）日: 2020-12-25
• 發明（設計）人: 杜宏鵬
• 申請（專利權）人: 杜宏鵬
• 主分類號: F25J3/08
• 分類號: F25J3/08;C10L3/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種低溫脫除天然氣中的水和CO₂的裝置，主要包括冷劑循環系統和兩個切換換熱器組，每個切換換熱器組均包括預冷脫水換熱器和深冷冷凍脫CO₂換熱器。冷劑循環系統用于提供天然氣液化和脫除天然氣中的水和CO₂所需的冷量，切換換熱器組根據各自換熱器內天然氣側的總阻力降值定期切換工作。天然氣經過預冷脫水換熱器脫除水分，經過深冷冷凍脫CO₂換熱器脫除CO₂并且獲得液化天然氣產品；切換換熱器組復熱時，加熱氣依次經過深冷冷凍脫CO₂換熱器和預冷脫水換熱器，加熱并氣化存在于換熱器中的水和CO₂。

技術領域

本發明屬于天然氣液化技術領域，具體涉及一種天然氣凈化、液化裝置，更具體地涉及一種利用低溫脫除天然氣中水和CO₂的裝置。

背景技術

天然氣的產地一般距離終端使用往往存在一定的空間上的距離，常壓液化天然氣的溫度一般在-161℃，其密度約為標準狀態下的1/600，體積能量密度可達到汽油的70％以上，因而十分有利于運輸、儲存和利用，目前國內天然氣液化的主要目的基本上可以歸結為：第一、解決長距離運輸的問題；第二、解決天然氣的儲存問題。

開采出的天然氣含有水、CO₂等易于在低溫環境下凍結的物質，在液化過程中，上述物質在天然氣液化裝置的管道和換熱器中會發生凍結而造成堵塞，從而導致天然氣液化裝置不能連續生產，因此，必須進行天然氣預處理以脫除上述雜質。

目前針對上述問題，天然氣液化裝置中常規采用的處理方法是將天然氣的凈化和液化分成兩個獨立系統。對于CO₂的脫除國內常用的方法有物理吸附法、化學吸附法、聯合吸附法、膜分離法等，但是上述方法均對應用場合有一定要求，比如干法中的物理吸附法一般只用于CO₂含量小于1％以內且含量穩定的組分，濕法中的化學吸附法用于大型天然氣處理經濟性才明顯，而膜分離法也是針對高CO₂含量的天然氣，且脫出精度也還不能滿足天然氣液化的質量指標要求，并且常規處理CO₂的技術路線存在一次性投資大、操作復雜等不足。

專利文件(CN 102636002 A)提出了利用低溫脫除CO₂的方法，但由于該專利中CO₂的低溫脫除的溫度范圍沒有達到一般液化天然氣產品的溫度(零下161℃)，故該方法不能保證產品液化天然氣中CO₂的含量達到液化天然氣的含量指標(50ppm)，因而會導致該方法處理后的天然氣在液化時發生CO₂凍堵從而不能保證液化裝置的長時間連續運行。另一方面，上述專利的方案中分離罐7的存在降低了液化天然氣的液化率。與此同時，該專利僅對低溫脫除CO₂進行了處理，并不能同時在冷箱內對天然氣中含有的水進行脫除凈化，故此必須額外增加該專利中所描述的脫水干燥塔，這樣勢必增加了一次性投資，同時也增加了系統的運行費用。

目前市場上，無論天然氣液化裝置規模大小，95％以上的裝置都是采用濕法對天然氣中的CO₂進行脫除，由此在針對小型天然氣液化裝置時，其經濟性就變的較差。

原料氣中的水發熱常規脫除方法是采用物理吸附方式進行脫除，常規的物理吸附主要分為變壓吸附干燥和等壓吸附干燥兩種方式，目前市場上均采用物理吸附法對水進行脫除。這對于小型天然氣液化裝置同樣存在投資大、經濟性欠佳的問題，而且需要定期更換吸附劑，故而增加了操作成本和物料損耗的消耗，從而整體上增加了運行成本，降低了小型液化天然氣的經濟性。

基于上述目前天然氣凈化技術的不足，本發明提出了采用低溫同時脫除天然氣中含有的水、CO₂組分，讓脫除天然氣中的水、CO₂組分與生產液態天然氣的過程同時在冷箱內完成。

發明內容