[发明专利]一种集成二氧化碳分离模块的天然气液化冷箱

说明书

本发明公开了一种集成二氧化碳分离模块的天然气液化冷箱，包括天然气液化模块和二氧化碳分离模块两大部分，所述天然气液化模块中，二级闪蒸汽换热器与天然气预冷换热器和重烃组分分离器依次相连，重烃组分分离器的气相出口与一级闪蒸汽换热器和天然气液化换热器依次相连，天然气在天然气液化换热器内液化后经过二氧化碳分离模块进入天然气深冷换热器；液相制冷剂入口与液相制冷剂预冷换热器、液相制冷剂节流阀以及一级制冷剂混合器相连。本发明的优点在于：省去了冷箱前处理设备中的脱碳设备和脱汞设备，冷箱结构简单体积小、能实现二氧化碳杂质的低温分离，特别适合小型撬装式天然气液化装置，同时还兼顾了闪蒸汽的冷量回收。

技术领域

本发明涉及化工与低温工程技术领域，尤其涉及一种集成二氧化碳分离模块的天然气液化冷箱。

背景技术

天然气与石油、煤炭作为世界上主要的化石能源，在一次能源中占有很大的比率。天然气作为一种优质清洁能源，被越来越多的国家开始重视。

随着我国能源结构的不断优化和天然气消费需求的不断增长，加之我国绝大多数天然气田储量都不大的现状，我国天然气供需缺口在不断加大。据预测，到2020年我国天然气的供应缺口将达1000×108m3。

另一方面，我国存在大量产储量较小的边际气田、伴生气田、煤层气田，单井储量较小，长期以来被点火炬放空。针对这种类型的气田，小型撬装式天然气液化流程与大中型相比具有设备简单，结构紧凑，投资省，尺寸小型化，装置撬装化的优势。

现有小型天然气液化装置中的冷箱多采用板翅式换热器。板翅式换热器因为流道截面积非常小，对于前端天然气净化装置，特别是二氧化碳净化装置的要求非常高，以确保二氧化碳在天然气液化的过程中不会阻塞换热器。天然气净化装置一般占天然气液化装置总投资的一半左右，因此如果可以发明一种抗二氧化碳杂质冻堵的液化天然气冷箱，将大大节省设备投资，同时也能使液化装置的结构更加紧凑。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述问题，提供一种集成二氧化碳分离模块的天然气液化冷箱，该冷箱中的换热器采用钎焊板式换热器，冷箱中集成的二氧化碳分离模块可以在低温下通过固液分离手段脱除二氧化碳，从而省去了冷箱前端的脱碳设备，同时钎焊板式换热器为不锈钢制成，与常规铝制板翅式换热器相比可有效抗汞腐蚀，因此也省去了脱汞设备。本发明可以大大节省天然气净化装置的设备投资和运行成本。同时采用合理的制冷剂流量分配来实现高效的冷量匹配，使冷箱有较高的热力学效率，减少换热过程中的损失。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明是通过以下技术方案实现：

一种集成二氧化碳分离模块的天然气液化冷箱，包括：箱体，箱体内设有：闪蒸汽二级换热器、闪蒸汽一级换热器、天然气预冷换热器、液相制冷剂预冷换热器、一级气相制冷剂预冷换热器、液相制冷剂节流阀、一级制冷剂混合器、混合制冷剂分流器、流量调节装置、重烃组分分离器、天然气混合器、天然气液化换热器、二级气相制冷剂预冷换热器、液化天然气分流器、液化天然气节流阀、天然气深冷换热器和二级制冷剂混合器。

优选地，所述二级闪蒸汽换热器与天然气预冷换热器和重烃组分分离器依次相连，重烃组分分离器的气相出口与一级闪蒸汽换热器和天然气液化换热器依次相连，天然气在天然气液化换热器内液化后经过二氧化碳分离模块进入天然气深冷换热器；

优选地，所述液相制冷剂入口与液相制冷剂预冷换热器、液相制冷剂节流阀以及一级制冷剂混合器相连；

优选地，所述气相制冷剂入口与一级气相制冷剂预冷换热器相连，预冷后的气相制冷剂经过二氧化碳分离模块进入二级气相制冷剂预冷换热器，之后气相制冷剂分为两路，分别节流，一路与二级气相制冷剂预冷换热器和一级制冷剂混合器依次相连，另一路与天然气深冷换热器、天然气液化换热器和一级制冷剂混合器依次相连，混合后的制冷剂经制冷剂分流器分成三股，经流量调节装置分别与天然气预冷换热器、液相制冷剂预冷换热器以及一级气相制冷剂预冷换热器相连。