[发明专利]二氧化碳捕集液化回收装置及方法

说明书

本发明公开了一种二氧化碳捕集液化回收装置，该装置包括预处理单元、压缩单元、干燥单元和液化回收单元；预处理单元包括脱硫塔和预冷分离器，用于对来自LNG工厂的酸气进行脱硫、脱水预处理；压缩单元包括二氧化碳压缩机、空冷器和气液分离器，用于使经过预处理的酸气增压；干燥单元包括干燥塔，用于深度干燥压缩后的酸气；液化回收单元主要包括换热设备，用于液化CO₂。本发明还公开了基于上述装置的CO₂捕集液化回收方法。本发明根据LNG工厂排放的酸气的组分及CO₂的理化特性，设计CO₂捕集液化回收装置，将原本放空的酸气捕集后制备液体CO₂，从而有效回收了工厂排放的CO₂，在减少温室气体排放的同时提升了工厂的经济效益。

技术领域

本发明涉及液化天然气(LNG)领域，特别是涉及由LNG工厂的酸性气体脱除单元(acid gas removal unit，AGRU)排放的酸性气体(以下简称酸气)制备液体二氧化碳的方法及装置。

背景技术

通常，管输天然气中含有约1％～3％的二氧化碳气体。由于液化天然气(LNG)为约-162℃的低温液体，CO₂即使是非常小的分压(通常LNG工厂预处理要求处理至50ppm以内)，也会在工厂低温段发生冻堵事故，因此LNG工厂会在天然气预处理部分设置酸性气体脱除单元(AGRU)来脱除天然气中的二氧化碳等酸性气体。该AGRU单元一般使用醇胺类溶液(目前国内多使用以甲基二乙醇胺即MDEA为主的配方溶液)来与二氧化碳等酸性气体反应以脱除酸气。该反应在AGRU的吸收塔中进行，之后富液在汽提塔加热再生，汽提塔塔顶气体经冷却后弛放大气。

这种将AGRU单元汽提塔塔顶气体直接排放大气的处理方式，会造成资源浪费和温室效应气体(GHG)的排放。以我国陕北某100万方/天的LNG装置为例，该LNG工厂的AGRU单元的汽提塔的塔顶气体最终通过分离器全部放空。由物料平衡，该厂汽提塔的酸性放空气状态为：温度55℃，压力160Kpa；流量为98.86kmol/hr，其中，CO₂ 89.77％，水9.96％，C₁0.2713％，C₂ 9.1ppm，C₃ 0.34ppm，N₂ 3.95ppm。倘若汽提塔塔顶的酸性放空气能够被捕集回收，则合计有88.75kmol/hr的CO₂可供回收，计3904kg/hr，约合产能3.1万吨/年。而CO₂本身是一种重要的化工原料，食品、轻工、冶金、化工等行业都需要大量的CO₂气体；且该厂所属的集团为大型国有石油开采企业，将液体二氧化碳用于油气田压裂可以提升油气开采收率，有利于油气田增产增效，即该集团本身就存在较大量的液体二氧化碳需求，因而目前这种将AGRU单元的酸气直接放空的工艺存在明显的缺陷。

发明内容

本发明要解决的技术问题之一是提供一种由LNG工厂AGRU单元排放的酸气捕集液化回收二氧化碳的装置，该装置可以显著提升LNG工厂的经济效益和社会效益。

为解决上述技术问题，本发明的二氧化碳捕集液化回收装置，包括：预处理单元、压缩单元、干燥单元和液化回收单元；其中，

预处理单元包括有脱硫塔和预冷分离器；所述脱硫塔的入口通过管路连接LNG工厂酸性气体脱除单元汽提塔塔顶的酸气出口，所述脱硫塔的出口通过管路连接所述预冷分离器的入口；

所述压缩单元设置在所述预处理单元之后，包括有二氧化碳压缩机、空冷器和气液分离器；所述二氧化碳压缩机的压缩级数大于等于1，一级压缩的入口通过管路连接所述预处理单元的预冷分离器的出口，每级压缩之后分别依次配备空冷器和气液分离器，空冷器的入口通过管路连接本级压缩的出口，空冷器的出口通过管路连接本级气液分离器的入口，气液分离器的出口通过管路连接下一级压缩的入口，最后一级气液分离器的出口通过管路通往所述干燥单元；