專利名稱：一種煤層氣提純液化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及采空區(qū)、動采區(qū)抽排含氧混合煤層氣提純，液化用的 一種煤層氣提純液化方法。
背景技術(shù)：
目前國內(nèi)含氧煤層氣提純液化研究剛起步，2007年7月，北京 贊成國際投資有限公司和陽泉煤業(yè)集團有限責任公司在山西陽泉建
成第一座含氧煤層氣提純液化裝置，該裝置日處理量為5000立方
米，其工藝流程為增壓-脫碳、硫-脫水-液化脫氮、脫氧-儲運。 現(xiàn)有含氧煤層氣提純液化工藝流程是先增壓后脫氧，該種方法存在的 問題是不安全，日處理原料煤層生產(chǎn)能力小，滿足不了生產(chǎn)需要。 實用新型內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種煤層氣提純液化方法，該方法解決了現(xiàn) 有技術(shù)中存在的先增壓后脫氧不安全，日處理原料煤層生產(chǎn)能力小， 滿足不了生產(chǎn)需要的問題。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是 一種煤層氣提純液 化方法，該方法是解決混合煤層氣壓縮的安全問題將氧氣、氮氣、 二氧化碳安全分離。目的是把混合煤層氣濃度由30%提高到95%以上， 提高氣體品質(zhì)，擴展混合煤層氣途徑和方法，本發(fā)明的方法技術(shù)要點 是在增壓前脫氧，保證增壓的安全；脫氧采用耐硫型催化工藝，具 有耐硫性，節(jié)省脫硫環(huán)節(jié)費用，其運行成本比焦炭法下降20%;采用成熟的MEA+MDEA脫碳工藝，脫水采用固體干燥劑吸附法中的物理吸 附法，吸附材料采用4A分子篩；脫氮選用混合制冷工藝由于原料 煤層氣中N2含量很高，故設(shè)計時加入脫氮塔，利用降膜分離原理脫 除煤層氣中大量的N2，以保證產(chǎn)品LC麗具有較高的熱值；增強日處 理能力，與常規(guī)天然氣LNG能力相當。
煤層氣提純液化方法通過以下工藝來實現(xiàn)原料煤層氣-脫氧-增壓-脫碳-脫水-脫氮-儲運。脫氧耐硫型催化脫氧工藝是原料煤層
氣在70Kpa下與氣柜中的部分脫氧循環(huán)氣混合，經(jīng)預熱器預熱后進入 反應(yīng)器，在50(TC-70(TC溫度范圍內(nèi)，甲垸與氧在催化劑床層內(nèi)反應(yīng) 生成C02和H20;高溫脫氧氣迸入預熱器與反應(yīng)原料氣經(jīng)熱交接后， 經(jīng)廢熱鍋爐產(chǎn)生蒸汽回收熱量，經(jīng)冷卻后進入氣柜；增壓脫氧后的 煤層氣首先進入煤層氣分液罐，將輸送過程中所產(chǎn)生的液體從煤層氣 中除去；再送至過濾器將粒徑大于5微米的液體和固體除去，以避免
液體帶入增壓機，對增壓機造成損壞；過濾后的煤層氣進入增壓機壓 縮到1.05Mpa，然后經(jīng)冷卻器冷卻至35"C后進入脫碳；脫碳采用成 熟的MEA (乙醇胺)+MDEA (甲基二乙醇胺)脫碳工藝流程，煤層氣 經(jīng)過濾、壓縮后在35'C， 1.05Mpa下進入C02吸收塔塔底，與自吸收 塔塔頂進入的MEA溶液逆流接觸，以吸收煤層氣中的C02;從吸收塔 頂出來的煤層氣進入塔頂過濾器，將所攜帶的大于5微米的液體除 去，然后進入脫水；從吸收塔塔底富胺溶液，節(jié)流后經(jīng)貧富液換熱器 加熱后，進入胺再生塔；胺再生塔塔頂氣相經(jīng)冷卻器冷卻至6(TC-70 °C，分離后的氣體進放空系統(tǒng)，液體回流全部返回胺再生塔，來自胺再生塔的胺液經(jīng)再生塔底加熱器加熱，氣相返回再生塔；液相先經(jīng)富
胺/貧胺換熱器冷卻后進入貧胺增壓泵；進入吸收塔頂部，開始一個
新的循環(huán)；脫水采用固體干燥劑吸附法中的物理吸附法，吸附材料
選用4A分子篩，吸附溫度35。C，壓力1.0Mpa，時間8小時；再生溫 度30(TC，壓力1.05Mpa，時間5. 5小時；冷吹時間2. 5小時；脫氮 采用混合制冷工藝，它是利用多組份混合物中重組份先冷凝、輕組份 后冷凝的特性，將它們依次冷凝、節(jié)流；蒸發(fā)得到不同溫度級的冷量， 使天然氣中對應(yīng)的組份冷凝并最終全部液化；選用制冷劑主要包括兩 種 一種是由N2、 C,、 C2、 C3組成的混合制冷劑；另一種是氨輔助制 冷劑，經(jīng)脫氧的原料煤層氣經(jīng)分離過濾、壓縮、脫二氧化碳、脫水后 在35°C、 1. OMpa下分別經(jīng)輔助制冷、混合制冷得到-154r， 0. 896Mpa 的LCBM;再經(jīng)節(jié)流降壓得到-153. 8°C， 0. 3Mpa的產(chǎn)品LCBM;為保證 運輸過程LC麗不氣化，產(chǎn)品過冷0.6"C送入LCBM儲罐；儲運根據(jù) LNG產(chǎn)品的儲存壓力可以將存儲方式分為常壓儲存和帶壓儲存，綜合 考慮本項目產(chǎn)品LCBM的各項條件選用帶壓儲存，汽車槽車運輸方式。
本發(fā)明的有益效果是壓縮安全有保證，在冷卻前分離是在工藝 流程中，尤其是冷卻壓縮氣體純度在爆炸極限外；處理能力強，日處 理提高一個數(shù)量級，日處理能力相當常規(guī)天然氣LNG;減少采煤過程 中瓦斯排空對大氣的污染，提高瓦斯抽排利用率；可大量開發(fā)利用老 塘剩余瓦斯，擴大混合煤層氣運輸利用半徑。


圖1是本發(fā)明中耐硫型催化劑催化脫氧工藝簡圖。圖2是本發(fā)明中混合制冷工藝示意圖。
具體實施例方式
在圖1中， 一種煤層氣提純液化方法中的工藝，脫氧耐硫型催 化脫氧工藝是原料煤層氣在70Kpa下與氣柜中的部分脫氧循環(huán)氣混 合，經(jīng)預熱器預熱后進入反應(yīng)器，在50(TC-70(TC溫度范圍內(nèi)，甲烷 與氧在催化劑床層內(nèi)反應(yīng)生成C02和H20;高溫脫氧氣進入預熱器與 反應(yīng)原料氣經(jīng)熱交接后，經(jīng)廢熱鍋爐產(chǎn)生蒸汽回收熱量，經(jīng)冷卻后進 入氣柜；
在圖2中，煤層氣提純液化方法通過以下工藝實現(xiàn)原料煤層氣 -脫氧-增壓-脫碳-脫水-脫氮-儲運從圖1中脫氧后再進行增壓；增 壓脫氧后的煤層氣首先進入煤層氣分液罐，將輸送過程中所產(chǎn)生的 液體從煤層氣中除去；再送至過濾器將粒徑大于5微米的液體和固體 除去，以避免液體帶入增壓機，對增壓機造成損壞；過濾后的煤層氣 進入增壓機壓縮到1. 05Mpa，然后經(jīng)冷卻器冷卻至35"后進入脫碳； 脫碳采用成熟的MEA (乙醇胺)+MDEA (甲基二乙醇胺)脫碳工藝 流程煤層氣經(jīng)過濾、壓縮后在35'C， 1.05Mpa下進入C02吸收塔塔 底，與自吸收塔塔頂進入的MEA溶液逆流接觸，以吸收煤層氣中的 C02;從吸收塔頂出來的煤層氣進入塔頂過濾器，將所攜帶的大于5 微米的液體除去，然后進入脫水；從吸收塔塔底富胺溶液，節(jié)流后經(jīng) 貧富溶液換熱器加熱后，進入胺再生塔；氨再生塔塔頂氣相經(jīng)冷卻器 冷卻至6(TC-70°C，分離后的氣體進放空系統(tǒng)，液體回流全部返回胺 再生塔，來自胺再生塔的胺液經(jīng)再生塔底加熱器加熱，氣相返回再生塔；液相先經(jīng)富胺/貧胺換熱器冷卻后進入貧胺增壓泵；進入吸收塔 頂部，開始一個新的循環(huán)；脫水采用固體干燥劑吸附法中的物理吸 附法，吸附材料選用4A分子篩，吸附溫度35X:，壓力1.0Mpa，時間 8小時；再生溫度30(TC，壓力1.05Mpa，時間5. 5小時；冷吹時間 2.5小時；脫氮采用混合制冷工藝，它是利用多組份混合物中重組 份先冷凝、輕組份后冷凝的特性，將它們依次冷凝、節(jié)流；蒸發(fā)得到 不同溫度級的冷量，使天然氣中對應(yīng)的組份冷凝并最終全部液化；選 用制冷劑主要包括兩種 一種是由N2、 d、 C2、 C3組成的混合制冷齊U; 另一種是氨輔助制冷劑，經(jīng)脫氧的原料煤層氣經(jīng)分離過濾、壓縮、脫 二氧化碳、脫水后在35'C、 1. 0Mpa下分別經(jīng)輔助制冷、混合制冷得 到-154。C， 0.'896Mpa的LCBM;再經(jīng)節(jié)流降壓得到-153. 8°C ， 0. 3Mpa 的產(chǎn)品LCBM;為保證運輸過程LCBM不氣化，產(chǎn)品過冷0. 6'C送入LCBM 儲罐；儲運根據(jù)LNG產(chǎn)品的儲存壓力可以將存儲方式分為常壓儲存 和帶壓儲存，綜合考慮本項目產(chǎn)品LCBM的各項條件選用帶壓儲存， 汽車槽車運輸方式。
權(quán)利要求
1、一種煤層氣提純液化方法，其特征在于該方法是通過以下工藝來實現(xiàn)的原料煤層氣-脫氧-增壓-脫碳-脫水-脫氮-儲運脫氧耐硫型催化脫氧工藝是原料煤層氣在70Kpa下與氣柜中的部分脫氧循環(huán)氣混合，經(jīng)預熱器預熱后進入反應(yīng)器，在500℃-700℃溫度范圍內(nèi)，甲烷與氧在催化劑床層內(nèi)反應(yīng)生成CO2和H2O；高溫脫氧氣進入預熱器與反應(yīng)原料氣經(jīng)熱交接后，經(jīng)廢熱鍋爐產(chǎn)生蒸汽回收熱量，經(jīng)冷卻后進入氣柜；增壓脫氧后的煤層氣首先進入煤層氣分液罐，將輸送過程中所產(chǎn)生的液體從煤層氣中除去；再送至過濾器將粒徑大于5微米的液體和固體除去，以避免液體帶入增壓機，對增壓機造成損壞；過濾后的煤層氣進入增壓機壓縮到1.05Mpa，然后經(jīng)冷卻器冷卻至35℃后進入脫碳；脫碳采用成熟的MEA(乙醇胺)+MDEA(甲基二乙醇胺)脫碳工藝流程煤層氣經(jīng)過濾、壓縮后在35℃，1.05Mpa下進入CO2吸收塔塔底，與自吸收塔塔頂進入的MEA溶液逆流接觸，以吸收煤層氣中的CO2；從吸收塔頂出來的煤層氣進入塔頂過濾器，將所攜帶的大于5微米的液體除去，然后進入脫水；從吸收塔塔底富胺溶液，節(jié)流后經(jīng)貧富液換熱器加熱后，進入胺再生塔；氨再生塔塔頂氣相經(jīng)冷卻器冷卻至60℃-70℃，分離后的氣體進放空系統(tǒng)，液體回流全部返回胺再生塔，來自胺再生塔的胺液經(jīng)再生塔底加熱器加熱，氣相返回再生塔；液相先經(jīng)富胺/貧胺換熱器冷卻后進入貧胺增壓泵；進入吸收塔頂部，開始一個新的循環(huán)；脫水采用固體干燥劑吸附法中的物理吸附法，吸附材料選用4A分子篩，吸附溫度35℃，壓力1.0Mpa，時間8小時；再生溫度300℃，壓力1.05Mpa，時間5.5小時；冷吹時間2.5小時；脫氮采用混合制冷工藝，它是利用多組份混合物中重組份先冷凝、輕組份后冷凝的特性，將它們依次冷凝、節(jié)流；蒸發(fā)得到不同溫度級的冷量，使天然氣中對應(yīng)的組份冷凝并最終全部液化；選用制冷劑主要包括兩種一種是由N2、C1、C2、C3組成的混合制冷劑；另一種是氨輔助制冷劑，經(jīng)脫氧的原料煤層氣經(jīng)分離過濾、壓縮、脫二氧化碳、脫水后在35℃、1.0Mpa下分別經(jīng)輔助制冷、混合制冷得到-154℃，0.896Mpa的LCBM；再經(jīng)節(jié)流降壓得到-153.8℃，0.3Mpa的產(chǎn)品LCBM；為保證運輸過程LCBM不氣化，產(chǎn)品過冷0.6℃送入LCBM儲罐；儲運根據(jù)LNG產(chǎn)品的儲存壓力可以將存儲方式分為常壓儲存和帶壓儲存，綜合考慮本項目產(chǎn)品LCBM的各項條件選用帶壓儲存，汽車槽車運輸方式。
全文摘要
采空區(qū)、動采區(qū)抽排含氧混合煤層氣提純，液化用的一種煤層氣提純液化方法，該方法主要通過以下工藝來實現(xiàn)的原料煤層氣-脫氧-增壓-脫碳-脫水-脫氮-儲運脫氧耐硫型催化脫氧工藝是原料煤層氣在70KPa下與氣柜中的部分脫氧循環(huán)氣混合，經(jīng)預熱器預熱后進入反應(yīng)器，在一定溫度內(nèi)，甲烷與氧在催化劑床層內(nèi)反應(yīng)生成CO₂和H₂O；而后增壓，采用MEA+MDEA脫碳工藝進行脫碳，利用物理吸附法脫水，采用混合制冷劑工藝進行脫氮，最后按規(guī)范進行儲運。該方法解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的先增壓后脫氧不安全，日處理原料層生產(chǎn)能力小的問題。該方法可廣泛用于采空區(qū)動采區(qū)、抽排含氧混合煤層氣提純液化。
文檔編號C10L3/00GK101445755SQ200810229999
公開日2009年6月3日 申請日期2008年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月22日
發(fā)明者吳輔兵, 夏艷東, 梁紅義, 王柱軍, 陳德民 申請人:中國石油集團長城鉆探工程有限公司