[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

权利要求书

1.天然气中CO₂低温脱除方法，其特征在于它包括下述步骤：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。

2.根据权利要求1所述的天然气中CO₂低温脱除方法，其特征在于它还包括步骤六、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。

3.应用了天然气中CO₂低温脱除方法的天然气液化装置，其特征在于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。

4.根据权利要求3所述的天然气液化装置，其特征在于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。

5.根据权利要求4所述的天然气液化装置，其特征在于冷冻换热器（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）。

6.根据权利要求5所述的天然气液化装置，其特征在于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）；如冷冻换热器（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（1）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）；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。

7.根据权利要求6所述的天然气液化装置，其特征在于一号冷冻换热器（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进行工作状态切换。