[發明專利]一種基于深部煤層的合成天然氣制造工藝和系統

在審

• 申請號: 202211542603.5
• 申請日: 2022-12-02
• 公開（公告）號: CN115975687A
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發明（設計）人: 葛騰澤;丁廣超;徐小虎;高爾斯;方惠軍;范垂鋼;喻岳鈺;李松庚;劉丹璐
• 申請（專利權）人: 中聯煤層氣國家工程研究中心有限責任公司
• 主分類號: C10L3/08
• 分類號: C10L3/08;C10K1/02;C10K1/08;C10K3/04;C10K1/00;E21B43/295
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司 11262
• 代理人: 楊洲;牛利民

1.一種基于深部煤層的合成天然氣制造工藝，其特征在于，依次包括煤氣化段，氣體凈化段、CO₂捕集段以及甲烷化段；所述煤氣化段包括將純氧和水的組合作為氣化劑引入到所述深部煤層的氣化腔中進行氣化反應生成粗合成氣；氣體凈化段包括對所述粗合成氣除塵和脫硫以得到凈化的合成氣；所述CO₂捕集段包括通過捕集CO₂以得到脫除CO₂的合成氣；所述甲烷化段包括對所述脫除CO₂的合成氣實施甲烷化工藝以得到合成天然氣；所述CO₂捕集段中捕集得到的CO₂氣體中的一部分循環回到所述煤氣化段中與純氧和水一起作為氣化劑。

2.根據權利要求1所述的合成天然氣制造工藝，其中在所述煤氣化段中，所述氣化劑中的所述純氧與水的摩爾比在0.25-0.5的范圍內，所述CO₂與所述純氧的摩爾比在0.2-0.4的范圍內；所述氣化劑中的所述純氧通過深冷空氣分離工藝獲得。

3.根據權利要求1所述的合成天然氣制造工藝，其中所述CO₂捕集段包括用一乙醇胺溶液來吸收捕集CO₂；或用高壓膜分離法捕集CO₂。

4.根據權利要求3所述的合成天然氣制造工藝，其中所述CO₂捕集段還包括通過多級壓縮中間冷卻來處理未被循環回到所述煤氣化段的CO₂氣體以得到CO₂液體。

5.根據權利要求1所述的合成天然氣制造工藝，其中所述甲烷化段中采用三級反應，且一級反應中引入部分未反應的脫除CO₂的合成氣。

6.根據權利要求1-5中任一項所述的合成天然氣制造工藝，其中所述合成天然氣制造工藝還包括設置在所述甲烷化段后的CO₂二次捕集段，CO₂二次捕集段用于脫除所述甲烷化段中生成的合成天然氣中的CO₂氣體，所述CO₂二次捕集段中捕集得到的CO₂氣體中的一部分循環回到所述煤氣化段中與純氧和水一起作為氣化劑。

7.根據權利要求2所述的合成天然氣制造工藝，其中深冷空氣分離工藝中產生的余熱、甲烷化段工藝中產生的余熱以及煤氣化段生成粗合成氣產生的余熱被用于有機朗肯循環發電工藝。

8.一種基于深部煤層的合成天然氣制造系統，其特征在于，依次包括煤氣化單元、氣體凈化單元、CO₂捕集單元以及甲烷化單元；所述煤氣化單元被配置成將純氧和水的組合作為氣化劑引入所述深部煤層的氣化腔中進行氣化反應生成粗合成氣；氣體凈化單元被配置成對所述粗合成氣除塵和脫硫以得到凈化的合成氣；所述CO₂捕集單元被配置成通過捕集CO₂以得到脫除CO₂的合成氣；所述甲烷化單元被配置成對所述脫除CO₂的合成氣實施甲烷化工藝以得到合成天然氣；所述CO₂捕集單元中捕集得到的CO₂氣體中的一部分循環回到所述煤氣化單元中與純氧和水一起作為所述氣化劑中的CO₂。

9.根據權利要求8所述的合成天然氣制造系統，其中所述系統還包括連接到所述煤氣化單元的深冷空氣分離單元，所述深冷空氣分離單元被配置成產生純氧并將其引入到所述煤氣化單元。

10.根據權利要求8所述的合成天然氣制造系統，其中所述CO₂捕集單元還包括CO₂液化單元，所述CO₂液化單元被配置成通過多級壓縮中間冷卻來處理未被循環回到所述煤氣化單元的CO₂氣體以得到CO₂液體。