CN109609220A - 一种煤层气制lng天然气的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及能源处理的技术领域，特别是涉及一种煤层气制LNG天然气的方法，其可以减少煤层气中的氧气含量和其他物质的含量，并且可以减少有效气体甲烷的损失，提高实用性，方便后续使用；包括以下步骤：（1）过滤处理；（2）预处理；（3）脱氧处理：将预处理后的煤层气通入脱氧反应器中，使其通过脱氧催化剂床，并同时进行冷却处理，控制脱氧处理反应温度为500‑620℃；（4）中间处理；（5）脱碳处理：煤层气在脱碳反应器中由下至上运动，脱碳溶液在脱碳反应器中雾化并由上至下运动，使脱碳溶液在脱碳反应器中与煤层气充分接触并吸收其中的二氧化碳气体；（6）二氧化碳回收处理；（7）脱水处理；（8）脱苯、脱汞处理；（9）液化压缩处理。
Description
技术领域
本发明涉及能源处理的技术领域，特别是涉及一种煤层气制LNG天然气的方法。
背景技术
众所周知，天然气是指蕴藏在地层内的可燃性气体，主要是低分子烷烃的混合物，可分为干气天然气和湿天然气两种，干气成分主要是甲烷，湿天然气除含大量甲烷外，还含有较多的乙烷、丙烷和丁烷等。LNG为液化天然气，主要成分是甲烷，被公认是地球上最干净的化石能源，无色、无味、无毒且无腐蚀性，其体积约为同量气态天然气体积的1/625，液化天然气的质量仅为同体积水的45%左右，液化天然气是由天然气经过净化后，采用节流、膨胀和外加冷源制冷的工艺使甲烷变成液体而形成的。
煤层气是指储存在煤层中以甲烷为主要成分、以吸附在煤基质颗粒表面为主、部分游离于煤孔隙中或溶解与煤层水中的烃类气体，是煤的伴生矿产资源，属于非常规天然气，是近一二十年在国际上崛起的洁净、优质能源和化工原料，俗称“瓦斯”，其热值与天然气相当，燃烧后洁净不产生任何废气，使上好的工业、化工、发电和居民生活燃料，若在煤矿开采过程中，煤层气空气浓度达到5%-16%时，遇明火会发生爆炸，若煤层气直接排放至大气中，其温室效应约为二氧化碳的21倍，对生态环境破坏性极强，因此，在采煤前先开采煤层气十分必要。同时煤层气在开采过程中，极易混入外界空气，使煤层气中含有少量的氧气，影响了其后续使用，而煤层气中的其他物质的存在也会影响其使用效果，因此，将煤层气经过洁净处理制成天然气是一种煤层气利用的常规手段，但是现有的煤层气制天然气的过程中有效气体甲烷损失较多，实用性较差。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种可以减少煤层气中的氧气含量和其他物质的含量，并且可以减少有效气体甲烷的损失，提高实用性，方便后续使用的煤层气制LNG天然气的方法。
本发明的一种煤层气制LNG天然气的方法，包括以下步骤：
（1）过滤处理：将开采后的煤层气进行过滤处理，将其中的颗粒状杂质分离出来；
（2）预处理：调整过滤后的煤层气的压强为0.2-0.4Mpa，并调整其中的氧气含量为12-15%；
（3）脱氧处理：将预处理后的煤层气通入脱氧反应器中，使其通过脱氧催化剂床，并同时进行冷却处理，控制脱氧处理反应温度为500-620℃；
（4）中间处理：将经过脱氧处理后的煤层气中的水分分离出来，并将脱水后的煤层气通入脱碳反应器中；
（5）脱碳处理：煤层气在脱碳反应器中由下至上运动，脱碳溶液在脱碳反应器中雾化并由上至下运动，使脱碳溶液在脱碳反应器中与煤层气充分接触并吸收其中的二氧化碳气体；
（6）二氧化碳回收处理：将吸收二氧化碳后的脱碳溶液进行减压解析，将其中吸收的二氧化碳解析出来并进行干燥处理，向解析出的二氧化碳中通入氢气，并进行反应得到甲烷气体和水；
（7）脱水处理：将回收处理得到的甲烷气体与脱碳处理后的煤层气混合并通入干燥反应器中，通过其中的分子筛吸收水分进行脱水处理；
（8）脱苯、脱汞处理：将脱水处理后的气体通入含有吸附剂的吸附器中，脱除其中的苯和汞；
（9）液化压缩处理：通过低温冷冻工艺在-162℃下得到液化天然气，并通过闪蒸的方法在液化天然气中脱除氮气。
本发明的一种煤层气制LNG天然气的方法，所述步骤（3）中的脱氧催化剂床为耐硫催化剂床。
本发明的一种煤层气制LNG天然气的方法，所述步骤（5）中的脱碳溶液为掺有活性剂的甲基二乙醇胺溶液，所述活性剂为磷酸乙二胺、磷酸丙二胺、硫酸铵和氢氧化铵中的任意一种。
本发明的一种煤层气制LNG天然气的方法，所述步骤（8）中的吸附剂为煤基活性炭和CuCl2改性磁珠1:1的混合物。
本发明的一种煤层气制LNG天然气的方法，所述步骤（9）中进行液化压缩处理之前，还需要将处理后的煤层气压力调整为3-5Mpa，并将温度调整为20℃±10℃。
与现有技术相比本发明的有益效果为：本发明的一种煤层气制LNG天然气的方法首先通过过滤去除煤层气中的杂质，并调整其压强和含氧量，以保证可以方便控制脱氧处理时产生的热量，同时在使用耐硫催化剂床进行脱氧处理时需要随时控制脱氧处理温度，减少温度变化对其产生的影响，并且采用本发明的发明处理的煤层气中的含氧量≤0.95%，同时采用掺有磷酸乙二胺、磷酸丙二胺、硫酸铵和氢氧化铵中任意一种的甲基二乙醇胺溶液吸收煤层气中的二氧化碳，以减少二氧化碳的存在对使用时的管道的损坏，并且对二氧化碳进行回收处理生产作为天然气主要成分的甲烷，可以减少甲烷的损失同时可以对二氧化碳进行充分利用，使得到的天然气中的二氧化碳含量≤1.72%，通过在甲基二乙醇胺溶液中加入活化剂可以提高对二氧化碳和其中少量的硫化氢的吸收能力，提高处理效果，并通过后续处理使得到的液化天然气中的水分含量≤0.21%，采用煤基活性炭和CuCl2改性磁珠的混合物对煤层气进行处理可以方便对其中的苯和汞进行吸收处理，处理效果较好，并且煤基活性炭和CuCl2改性磁珠均可以再生重复利用，从而可以降低煤层气中的苯含量和汞含量，使其中的苯、汞含量均极低，使得到的液化天然气纯度较高，可以减少煤层气中的氧气含量和其他物质的含量，并且可以减少有效气体甲烷的损失，提高实用性，方便后续使用。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
将开采后的煤层气进行过滤处理，将其中的颗粒状杂质分离出来，调整过滤后的煤层气的压强为0.2Mpa，并调整其中的氧气含量为12%，将预处理后的煤层气通入脱氧反应器中，使其通过耐硫催化剂床，并同时进行冷却处理，控制脱氧处理反应温度为500℃，将经过脱氧处理后的煤层气中的水分分离出来，并将脱水后的煤层气通入脱碳反应器中，煤层气在脱碳反应器中由下至上运动，掺有磷酸乙二胺的甲基二乙醇胺溶液在脱碳反应器中雾化并由上至下运动，使掺有磷酸乙二胺的甲基二乙醇胺溶液在脱碳反应器中与煤层气充分接触并吸收其中的二氧化碳气体，将吸收二氧化碳后的掺有磷酸乙二胺的甲基二乙醇胺溶液进行减压解析，将其中吸收的二氧化碳解析出来并进行干燥处理，向解析出的二氧化碳中通入氢气，并进行反应得到甲烷气体和水，将回收处理得到的甲烷气体与脱碳处理后的煤层气混合并通入干燥反应器中，通过其中的分子筛吸收水分进行脱水处理，将脱水处理后的气体通入含有煤基活性炭和CuCl2改性磁珠1:1的混合物的吸附器中，脱除其中的苯和汞，将处理后的煤层气压力调整为3Mpa，并将温度调整为10℃，通过低温冷冻工艺在-162℃下得到液化天然气，并通过闪蒸的方法在液化天然气中脱除氮气。
实施例2
将开采后的煤层气进行过滤处理，将其中的颗粒状杂质分离出来，调整过滤后的煤层气的压强为0.3Mpa，并调整其中的氧气含量为13%，将预处理后的煤层气通入脱氧反应器中，使其通过耐硫催化剂床，并同时进行冷却处理，控制脱氧处理反应温度为560℃，将经过脱氧处理后的煤层气中的水分分离出来，并将脱水后的煤层气通入脱碳反应器中，煤层气在脱碳反应器中由下至上运动，掺有磷酸乙二胺的甲基二乙醇胺溶液在脱碳反应器中雾化并由上至下运动，使掺有磷酸乙二胺的甲基二乙醇胺溶液在脱碳反应器中与煤层气充分接触并吸收其中的二氧化碳气体，将吸收二氧化碳后的掺有磷酸乙二胺的甲基二乙醇胺溶液进行减压解析，将其中吸收的二氧化碳解析出来并进行干燥处理，向解析出的二氧化碳中通入氢气，并进行反应得到甲烷气体和水，将回收处理得到的甲烷气体与脱碳处理后的煤层气混合并通入干燥反应器中，通过其中的分子筛吸收水分进行脱水处理，将脱水处理后的气体通入含有煤基活性炭和CuCl2改性磁珠1:1的混合物的吸附器中，脱除其中的苯和汞，将处理后的煤层气压力调整为4Mpa，并将温度调整为20℃，通过低温冷冻工艺在-162℃下得到液化天然气，并通过闪蒸的方法在液化天然气中脱除氮气。
实施例3
将开采后的煤层气进行过滤处理，将其中的颗粒状杂质分离出来，调整过滤后的煤层气的压强为0.4Mpa，并调整其中的氧气含量为15%，将预处理后的煤层气通入脱氧反应器中，使其通过耐硫催化剂床，并同时进行冷却处理，控制脱氧处理反应温度为620℃，将经过脱氧处理后的煤层气中的水分分离出来，并将脱水后的煤层气通入脱碳反应器中，煤层气在脱碳反应器中由下至上运动，掺有磷酸乙二胺的甲基二乙醇胺溶液在脱碳反应器中雾化并由上至下运动，使掺有磷酸乙二胺的甲基二乙醇胺溶液在脱碳反应器中与煤层气充分接触并吸收其中的二氧化碳气体，将吸收二氧化碳后的掺有磷酸乙二胺的甲基二乙醇胺溶液进行减压解析，将其中吸收的二氧化碳解析出来并进行干燥处理，向解析出的二氧化碳中通入氢气，并进行反应得到甲烷气体和水，将回收处理得到的甲烷气体与脱碳处理后的煤层气混合并通入干燥反应器中，通过其中的分子筛吸收水分进行脱水处理，将脱水处理后的气体通入含有煤基活性炭和CuCl2改性磁珠1:1的混合物的吸附器中，脱除其中的苯和汞，将处理后的煤层气压力调整为5Mpa，并将温度调整为30℃，通过低温冷冻工艺在-162℃下得到液化天然气，并通过闪蒸的方法在液化天然气中脱除氮气。
实施例4
将开采后的煤层气进行过滤处理，将其中的颗粒状杂质分离出来，调整过滤后的煤层气的压强为0.2Mpa，并调整其中的氧气含量为12%，将预处理后的煤层气通入脱氧反应器中，使其通过耐硫催化剂床，并同时进行冷却处理，控制脱氧处理反应温度为500℃，将经过脱氧处理后的煤层气中的水分分离出来，并将脱水后的煤层气通入脱碳反应器中，煤层气在脱碳反应器中由下至上运动，掺有磷酸丙二胺的甲基二乙醇胺溶液在脱碳反应器中雾化并由上至下运动，使掺有磷酸丙二胺的甲基二乙醇胺溶液在脱碳反应器中与煤层气充分接触并吸收其中的二氧化碳气体，将吸收二氧化碳后的掺有磷酸丙二胺的甲基二乙醇胺溶液进行减压解析，将其中吸收的二氧化碳解析出来并进行干燥处理，向解析出的二氧化碳中通入氢气，并进行反应得到甲烷气体和水，将回收处理得到的甲烷气体与脱碳处理后的煤层气混合并通入干燥反应器中，通过其中的分子筛吸收水分进行脱水处理，将脱水处理后的气体通入含有煤基活性炭和CuCl2改性磁珠1:1的混合物的吸附器中，脱除其中的苯和汞，将处理后的煤层气压力调整为3Mpa，并将温度调整为10℃，通过低温冷冻工艺在-162℃下得到液化天然气，并通过闪蒸的方法在液化天然气中脱除氮气。
实施例5
将开采后的煤层气进行过滤处理，将其中的颗粒状杂质分离出来，调整过滤后的煤层气的压强为0.2Mpa，并调整其中的氧气含量为12%，将预处理后的煤层气通入脱氧反应器中，使其通过耐硫催化剂床，并同时进行冷却处理，控制脱氧处理反应温度为500℃，将经过脱氧处理后的煤层气中的水分分离出来，并将脱水后的煤层气通入脱碳反应器中，煤层气在脱碳反应器中由下至上运动，掺有硫酸铵的甲基二乙醇胺溶液在脱碳反应器中雾化并由上至下运动，使掺有硫酸铵的甲基二乙醇胺溶液在脱碳反应器中与煤层气充分接触并吸收其中的二氧化碳气体，将吸收二氧化碳后的掺有硫酸铵的甲基二乙醇胺溶液进行减压解析，将其中吸收的二氧化碳解析出来并进行干燥处理，向解析出的二氧化碳中通入氢气，并进行反应得到甲烷气体和水，将回收处理得到的甲烷气体与脱碳处理后的煤层气混合并通入干燥反应器中，通过其中的分子筛吸收水分进行脱水处理，将脱水处理后的气体通入含有煤基活性炭和CuCl2改性磁珠1:1的混合物的吸附器中，脱除其中的苯和汞，将处理后的煤层气压力调整为3Mpa，并将温度调整为10℃，通过低温冷冻工艺在-162℃下得到液化天然气，并通过闪蒸的方法在液化天然气中脱除氮气。
实施例6
将开采后的煤层气进行过滤处理，将其中的颗粒状杂质分离出来，调整过滤后的煤层气的压强为0.2Mpa，并调整其中的氧气含量为12%，将预处理后的煤层气通入脱氧反应器中，使其通过耐硫催化剂床，并同时进行冷却处理，控制脱氧处理反应温度为500℃，将经过脱氧处理后的煤层气中的水分分离出来，并将脱水后的煤层气通入脱碳反应器中，煤层气在脱碳反应器中由下至上运动，掺有氢氧化铵的甲基二乙醇胺溶液在脱碳反应器中雾化并由上至下运动，使掺有氢氧化铵的甲基二乙醇胺溶液在脱碳反应器中与煤层气充分接触并吸收其中的二氧化碳气体，将吸收二氧化碳后的掺有氢氧化铵的甲基二乙醇胺溶液进行减压解析，将其中吸收的二氧化碳解析出来并进行干燥处理，向解析出的二氧化碳中通入氢气，并进行反应得到甲烷气体和水，将回收处理得到的甲烷气体与脱碳处理后的煤层气混合并通入干燥反应器中，通过其中的分子筛吸收水分进行脱水处理，将脱水处理后的气体通入含有煤基活性炭和CuCl2改性磁珠1:1的混合物的吸附器中，脱除其中的苯和汞，将处理后的煤层气压力调整为3Mpa，并将温度调整为10℃，通过低温冷冻工艺在-162℃下得到液化天然气，并通过闪蒸的方法在液化天然气中脱除氮气。
对比上述实施例1至实施例6的煤层气制LNG天然气的方法得到的液化天然气中的各成分进行检测，得到以下数据：
本发明的一种煤层气制LNG天然气的方法首先通过过滤去除煤层气中的杂质，并调整其压强和含氧量，以保证可以方便控制脱氧处理时产生的热量，同时在使用耐硫催化剂床进行脱氧处理时需要随时控制脱氧处理温度，减少温度变化对其产生的影响，并且采用本发明的发明处理的煤层气中的含氧量≤0.95%，同时采用掺有磷酸乙二胺、磷酸丙二胺、硫酸铵和氢氧化铵中任意一种的甲基二乙醇胺溶液吸收煤层气中的二氧化碳，以减少二氧化碳的存在对使用时的管道的损坏，并且对二氧化碳进行回收处理生产作为天然气主要成分的甲烷，可以减少甲烷的损失同时可以对二氧化碳进行充分利用，使得到的天然气中的二氧化碳含量≤1.72%，通过在甲基二乙醇胺溶液中加入活化剂可以提高对二氧化碳和其中少量的硫化氢的吸收能力，提高处理效果，并通过后续处理使得到的液化天然气中的水分含量≤0.21%，采用煤基活性炭和CuCl2改性磁珠的混合物对煤层气进行处理可以方便对其中的苯和汞进行吸收处理，处理效果较好，并且煤基活性炭和CuCl2改性磁珠均可以再生重复利用，从而可以降低煤层气中的苯含量和汞含量，使其中的苯、汞含量均极低，使得到的液化天然气纯度较高，可以减少煤层气中的氧气含量和其他物质的含量，并且可以减少有效气体甲烷的损失，提高实用性，方便后续使用。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种煤层气制LNG天然气的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）过滤处理：将开采后的煤层气进行过滤处理，将其中的颗粒状杂质分离出来；
（2）预处理：调整过滤后的煤层气的压强为0.2-0.4Mpa，并调整其中的氧气含量为12-15%；
（3）脱氧处理：将预处理后的煤层气通入脱氧反应器中，使其通过脱氧催化剂床，并同时进行冷却处理，控制脱氧处理反应温度为500-620℃；
（4）中间处理：将经过脱氧处理后的煤层气中的水分分离出来，并将脱水后的煤层气通入脱碳反应器中；
（5）脱碳处理：煤层气在脱碳反应器中由下至上运动，脱碳溶液在脱碳反应器中雾化并由上至下运动，使脱碳溶液在脱碳反应器中与煤层气充分接触并吸收其中的二氧化碳气体；
（6）二氧化碳回收处理：将吸收二氧化碳后的脱碳溶液进行减压解析，将其中吸收的二氧化碳解析出来并进行干燥处理，向解析出的二氧化碳中通入氢气，并进行反应得到甲烷气体和水；
（7）脱水处理：将回收处理得到的甲烷气体与脱碳处理后的煤层气混合并通入干燥反应器中，通过其中的分子筛吸收水分进行脱水处理；
（8）脱苯、脱汞处理：将脱水处理后的气体通入含有吸附剂的吸附器中，脱除其中的苯和汞；
（9）液化压缩处理：通过低温冷冻工艺在-162℃下得到液化天然气，并通过闪蒸的方法在液化天然气中脱除氮气。
2.如权利要求1所述的一种煤层气制LNG天然气的方法，其特征在于，所述步骤（3）中的脱氧催化剂床为耐硫催化剂床。
3.如权利要求1所述的一种煤层气制LNG天然气的方法，其特征在于，所述步骤（5）中的脱碳溶液为掺有活性剂的甲基二乙醇胺溶液，所述活性剂为磷酸乙二胺、磷酸丙二胺、硫酸铵和氢氧化铵中的任意一种。
4.如权利要求1所述的一种煤层气制LNG天然气的方法，其特征在于，所述步骤（8）中的吸附剂为煤基活性炭和CuCl2改性磁珠1:1的混合物。
5.如权利要求1所述的一种煤层气制LNG天然气的方法，其特征在于，所述步骤（9）中进行液化压缩处理之前，还需要将处理后的煤层气压力调整为3-5Mpa，并将温度调整为20℃±10℃。
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