[發明專利]低濃度煤層氣變壓吸附加深冷液化提純制取LNG工藝

無效

• 申請號: 201310058675.7
• 申請日: 2013-02-25
• 公開（公告）號: CN103146449A
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發明（設計）人: 胡千庭;姚成林;肖露;王勇;令狐磊
• 申請（專利權）人: 中煤科工集團重慶研究院
• 主分類號: C10L3/10
• 分類號: C10L3/10
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

技術領域

本發明屬于通過加壓和冷卻處理使氣體或氣體混合物進行液化、固化或分離的技術領域，具體的為一種低濃度煤層氣變壓吸附加深冷液化提純制取LNG工藝。

背景技術

含氧煤層氣是煤礦在開采過程中為防止瓦斯爆炸和突出，保證煤礦安全生產而抽排出的初級副產品，其主要成分為甲烷，從其成分含量上可以看出，煤層氣是較為重要的能源和化工原料。但是由于其成分較為復雜，特別是在煤層氣中含有氧，是非常危險的助燃助爆劑，制約了含氧煤層氣的綜合利用，實踐中，為了節約成本，煤層氣普遍在采煤過程中排入大氣，造成資源的極度浪費和對環境造成污染。

隨著技術的發展，目前在低濃度煤層氣提純制取天然氣的領域中，出現了多種含氧煤層氣的液化技術。公開號為CN101922850A和CN101929788A的中國專利分別公開了一種利用含氧煤層氣制取液化天然氣的方法和利用含氧煤層氣制取液化天然氣的裝置，該方法和裝置采用混合冷劑自復疊制冷循環，將凈化后的原料氣液化并分離，得到LNG產品。另外，公開號為CN1952569的中國專利申請公開了一種含空氣煤層氣的液化工藝，其冷量由氣體膨脹產生。

在現有的采用煤層氣制取天然氣的工藝方法中，原料氣在處理過程中需要經歷壓縮、凈化（脫酸、脫水）、液化和分離等工序，才能提純出甲烷，制成天然氣產品，現有的工藝方法雖然在一定程度上能夠滿足利用煤層氣提純制取天然氣的要求，但是還存在如下問題：

現有的采用煤層氣提純制取天然氣工藝均需對原料氣（低濃度含氧煤層氣）進行壓縮，否則，如果原料氣壓力過低，會影響凈化效果，并使得低溫段需要更低的溫度，能耗增加；壓縮后的原料氣壓力一般約0.5MPa，因此僅能處理甲烷含量30%以上的含氧煤層氣，而國內煤礦普遍存在煤層透氣性差的問題，導致在煤層氣的抽采時滲入大量空氣，大大降低原料氣甲烷的含量。據統計，國內（尤其在南方）礦井甲烷含量30%以下的煤層氣的抽采量遠大于甲烷含量30%以上的抽采量。如果煤層氣甲烷含量低于25%，在壓縮至0.5MPa的過程中，爆炸風險大大增加，因此目前的低濃度煤層氣深冷液化濃縮具有一定的局限性。

有鑒于此，本發明旨在探索一種低濃度煤層氣變壓吸附加深冷液化提純制取LNG工藝，該低濃度煤層氣變壓吸附加深冷液化提純制取LNG工藝能夠適用于甲烷含量低于30%的煤層氣。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提出一種低濃度煤層氣變壓吸附加深冷液化提純制取LNG工藝，該低濃度煤層氣變壓吸附加深冷液化提純制取LNG工藝能夠適用于甲烷含量低于30%的煤層氣。

為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種低濃度煤層氣變壓吸附加深冷液化提純制取LNG工藝，包括：

1）富集工序：將煤層氣通過煤層氣富集系統進行甲烷富集處理，煤層氣中甲烷的摩爾比含量由10-28%上升至35-45%；

2）壓縮凈化工序：將經富集工序得到的煤層氣經壓縮凈化后得到凈化煤層氣；

3）液化分離工序：將煤層氣中的甲烷組分進行液化分離，并得到液化天然氣產品。

進一步，步驟1）所述富集工序中，在進行甲烷富集處理前的煤層氣的壓強為105~120KPa，溫度為常溫；在甲烷富集處理中，先利用鼓風機將煤層氣提壓至150KPa，經冷卻裝置冷卻至常溫，并脫除煤層氣中的游離態水，然后進入變壓吸附裝置進行甲烷富集。

進一步，所述變壓吸附裝置包括至少4個相互配合的吸附塔，吸附塔內設置用于吸附煤層氣中的甲烷組分和部分空氣的吸附劑，且吸附塔均按照吸附、均壓降、真空解吸和均壓升的工況進行循環工作；任意時刻，均至少有一個吸附塔處于吸附工況，至少有一個吸附塔處理真空解析工況。

進一步，在所述吸附工況下，將所述吸附塔的塔底接口和塔頂接口分別連通進氣管和放空管，煤層氣在吸附塔內流通，吸附劑吸附煤層氣中的甲烷組分和部分空氣，直至吸附劑吸附飽和；

在所述均壓降工況下，將所述吸附塔的塔頂接口與升壓管連通；

在所述真空解析工況下，將所述吸附塔的塔底接口與真空管連通，利用真空泵抽真空至設定真空度，使被吸附的甲烷組分脫離吸附劑；

在所述均壓升工況下，將所述吸附塔的塔頂接口與升壓管連通；

且當其中一個吸附塔處于均壓降工況時，必有另一個吸附塔處于均壓升工況與處于均壓降工況的吸附塔配合，即處于均壓降工況的吸附塔的煤層氣通過升壓管進入處于均壓升工況的吸附塔內。