CN1718680A - 煤层气低温分离提浓甲烷工艺 - Google Patents
煤层气低温分离提浓甲烷工艺 Download PDFInfo
- Publication number
- CN1718680A CN1718680A CN 200410040155 CN200410040155A CN1718680A CN 1718680 A CN1718680 A CN 1718680A CN 200410040155 CN200410040155 CN 200410040155 CN 200410040155 A CN200410040155 A CN 200410040155A CN 1718680 A CN1718680 A CN 1718680A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- methane
- coal
- low
- seam gas
- tower
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
Abstract
本发明公开了一种煤层气低温分离提浓甲烷工艺，将经除氧、加压、脱硫、脱碳、干燥后的甲烷煤层气进行低温分离，以获得产品甲烷。塔釜得到95％－99％纯度的液甲烷，节流入塔顶冷凝器作为冷凝回流的冷源，蒸发的甲烷经换热器回收冷量复热后作为产品排出，在低温分离工序设置一用于提高低温分离装置的再沸器的蒸发量辅助循环，返回甲烷及通过外界补入的补充甲烷经压缩后，进入换热器冷却，然后通过进入精馏塔的再沸器，作为蒸发热源；而甲烷本身被进一步冷却，出蒸发器后通入节流塔塔顶冷凝器作为塔内上升蒸汽冷凝的冷源。本发明工艺，在液甲烷温度下，将含甲烷45％以上的煤层气，提浓到95％－99％的纯度，甲烷回收率为95％－99％。
Description
本发明属于气体分离技术领域，尤其是采用低温精馏法分离提浓气体的工艺流程。
背景技术
煤层气(CMM-煤矿瓦斯气)是富含甲烷的气体，甲烷浓度在40％以上，高者可达80％以上。通常可直接作为民用燃料和发电，若要作为化工应用或作为汽车燃料，必须把甲烷浓度提高到95％以上。由于民用燃料使用量有限，不少煤层气未能得到很好的利用，不但造成了大量资源浪费，还造成环境污染，加重了温室效应。为充分利用煤层气(CMM)这一资源，必须把煤层气中的甲烷提浓到95％以上。由于煤层气中含有空气等组分，为安全起见，在浓缩之前要把氧除去，可采用催化除氧工艺，有的煤层气还含有少量硫，还必须脱硫，这样才能保证后续浓缩工艺实施。
煤层气(CMM)提浓可以采用变压吸附法，西南化工研究设计院发明了变压吸附(PSA)提浓甲烷技术(专利号CN85103557B)，该法工艺简单，维护费用较低。本发明是采用低温方法将煤层气提浓，其主要优点是产品甲烷纯度高，可达95％以上，收率高达95％-99％以上，视产品纯度及煤层气中的甲烷浓度而定。
煤层气(CMM)的分离主要是氮与甲烷的分离，低温精馏法分离主要是利用氮与甲烷的沸点差，在标准大气压下，氮的沸点是77.35K，而甲烷的沸点是111.7K，两者相差34K，所以采用低温精馏法是容易将二者分离的，关键是工艺流程的配置。
目前低温分离的工艺方法主要采用图1和图3所示的流程，经脱硫、除氧、脱碳及干燥后的含65％甲烷的煤层气FC，压力3.5-5.0MPa，由管线1进入换热器E1预冷，出E1后进入管线2，然后进入再沸器E2到管线3，其出口温度比塔釜温度高约4K，通过节流阀J1，管线4进入分离塔T1。分离塔操作压力为1.7-2.2MPa。通过精馏塔的低温精馏作用，塔釜得到95％-99％的液甲烷，通过管线5经节流阀J2节流到0.15MPa，经管线6入塔顶冷凝器作为冷源。蒸发的甲烷经管线7进入换热器E1复热后经管线8作为产品气PM排出。精馏塔顶废氮气(含甲烷＜5％)通过管线9，节流阀J3节流到0.15MPa，再经过管线10，在换热器E1复热后，经过管线11作为废氮气(WN)排出。该工艺主要用于高甲烷浓度(65％以上)的煤层气(CMM)的分离流程，当煤层气甲烷浓度较低时，要获得纯度95％以上的甲烷产品，再沸器单靠原料煤层气加热的蒸发量不能满足精馏所需要的回流比要求，因此得不到含量在95％以上的甲烷产品。
鉴于现有技术的以上缺点，本发明的目的是设计一种工艺，使之能克服限于技术的以上缺点，可将低甲烷含量的煤层气提浓分离得到纯度95％以上的甲烷产品。
发明内容
煤层气低温分离提浓甲烷工艺，将经除氧、加压、脱硫、脱碳、干燥后的甲烷煤层气进行低温分离，以获得产品甲烷。塔釜得到95％-99％纯度的液甲烷，节流入塔顶冷凝器作为冷凝回流的冷源，蒸发的甲烷经换热器回收冷量复热后作为产品排出，在低温分离工序设置一用于提高低温分离装置的再沸器的蒸发量辅助循环，返回甲烷及通过外界补入的补充甲烷经压缩后，进入换热器冷却，然后通过进入精馏塔的再沸器，作为蒸发热源；而甲烷本身被进一步冷却，出蒸发器后通入节流塔塔顶冷凝器作为塔内上升蒸汽冷凝的冷源。
采用本发明工艺，在液甲烷温度下，将含甲烷45％以上的煤层气，提浓到95％-99％的纯度，甲烷回收率大于95％。
附图说明：
图1是现有技术的工艺流程框图。
图2是本发明的工艺流程框图。
图3是现有技术的工艺流程图。
图4是本发明实施例的工艺流程图。
具体实施方式
由图2可看到，本发明在低温分离工序设置一用于提高低温分离装置的再沸器的蒸发量辅助循环，返回甲烷及通过外界补入的补充甲烷经压缩后，进入换热器冷却，然后通过进入精馏塔的再沸器，作为蒸发热源；而甲烷本身被进一步冷却，出蒸发器后通入节流塔塔顶冷凝器作为塔内上升蒸汽冷凝的冷源。
具体的工艺流程可由图4表明，E1、E4、E6为换热器，E2、E5为再沸器，E3为冷凝器，T1为低温精馏塔，P1为压缩机，EXP1为膨胀机。与图3比较，其中增加了一个辅助循环，由压缩机P1、再沸器及换热器E6、E5、及E3组成，主要用于提高塔釜的蒸发量。这是由于当煤层气甲烷浓度较低时，要获得纯度95％以上的甲烷产品时，再沸器单靠原料煤层气加热，其蒸发量不能满足精馏所需要的回流比要求，而得不到含量在95％以上的甲烷产品，所以要增加一个以产品气为工质的辅助循环系统。在本实施方案中还增加了一个膨胀机EXP1，由于煤层气中的氮含量高，废气量大，压力高，利用其膨胀可产生冷量，除满足装置本身需要外，还可生产一部分液甲烷产品。实际工艺过程是这样，经脱硫、除氧、脱碳及干燥后的含甲烷45％以上(余以氮计)的煤层气，压力3.0-4.5MPa，经管线1进入换热器E1预冷，再经过管线2，进入塔釜再沸器E2作为热源，对塔釜液进行加热使其蒸发，同时本身得到冷却，出E2后通过管线3进入换热器E4进一步冷却后进入管线4，通过节流阀J1、管线16进入精馏塔T1。T1塔的操作压力为1.7-2.2MPa。煤层气在精馏塔内通过低温精馏作用，塔釜得到纯度95％以上的液甲烷，液甲烷通过管线5、节流阀J2、管线6入塔顶冷凝器E3作为冷源，使塔内上升的蒸汽冷凝而回流，蒸发的甲烷经管线7进入换热器E4冷却入塔的煤层气，出E4后进入管线15及换热器E1预冷煤层气而复热，经管线8作为产品气排出。塔顶废氮气通过管线9进入换热器E4加热到155-165K，通过管线10到膨胀机EXP1，膨胀到0.5-0.6MPa，使废氮气温度降到120K左右，通过管线12、节流阀J3，压力降低到0.15MPa后通过管线13进入换热器E4、管线14及换热器E1回收冷量，复热后由管线11排出。对于辅助循环，通过管线23的返回甲烷及通过管线17的补充甲烷在压缩机P1中加压到1.9-2.4MPa后，通过管线18进入换热器E6冷却，然后通过管线19进入精馏塔T1的再沸器E5，作为蒸发热源，而本身被进一步冷却，出蒸发器E5后通过管线20、节流阀J4节流到0.15MPa，再经过管线21入节流塔塔顶冷凝器E3作为塔内上升蒸汽冷凝的冷源。蒸发的甲烷通过管线22及换热器E6复热后，再通过管线23进入压缩机P1。
实施例1.
经脱硫、除氧、脱碳、干燥(除水)后的煤层气，组成CH450％(余为N2)。原料气压力4.0MPa(g)，分离塔压力2.0MPa(g)。产品甲烷浓度为99％(余为N2)，收率95％。塔顶废氮气中氮含量大于95％。原料气入塔温度为139K，塔釜温度为164K，塔顶温度＜122K。辅助循环压力为2.4MPa(g)，循环量约为原料气量的30％。膨胀机进口温度为163K，膨胀后压力为0.5MPa(g)，出口温度为127K。
实施例2.
经脱硫、除氧、脱碳、干燥(除水)后的煤层气，组成CH456％(余为N2)。原料气压力4.0MPa(g)，分离塔压力2.0MPa(g)。产品甲烷浓度为95％(余为N2)，收率＞97％。原料气入塔温度为140K，塔釜温度为155K，塔顶温度120K。辅助循环压力为2.4MPa(g)，循环量约为原料气量的10％。膨胀机进口温度为154K，膨胀后压力为0.5MPa(g)，出口温度为119K。
Claims (3)
1、煤层气低温分离提浓甲烷工艺，将经除氧、加压、脱硫、脱碳、干燥后的甲烷煤层气进行低温分离，以获得95％-99％的纯度的产品甲烷，煤层气通过换热器冷却，进入分离塔的再沸器进一步冷却节流入分离塔；塔顶为废氮气，经换热器回收冷量复热后排放出装置外；塔釜得到95％-99％纯度的液甲烷，节流入塔顶冷凝器作为冷凝回流的冷源，蒸发的甲烷经换热器回收冷量复热后作为产品排出，其特征在于，在低温分离工序设置一用于提高低温分离装置的再沸器的蒸发量辅助循环，返回甲烷及通过外界补入的补充甲烷经压缩后，进入换热器冷却，然后通过进入精馏塔的再沸器，作为蒸发热源；而甲烷本身被进一步冷却，出蒸发器后通入节流塔塔顶冷凝器作为塔内上升蒸汽冷凝的冷源。
2、根据权利要求1所述之煤层气低温分离提浓甲烷工艺，其特征在于，煤层气加压到3.0-4.5MPa，精馏塔操作压力为1.7-2.2Mpa；辅助循环系统压力高于精馏塔压力0.2-0.4MPa。
3、根据权利要求1或2所述之煤层气低温分离提浓甲烷工艺，其特征在于，低温分离装置设有废氮膨胀操作工序。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 200410040155 CN100478317C (zh) | 2004-07-09 | 2004-07-09 | 煤层气低温分离提浓甲烷工艺 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 200410040155 CN100478317C (zh) | 2004-07-09 | 2004-07-09 | 煤层气低温分离提浓甲烷工艺 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN1718680A true CN1718680A (zh) | 2006-01-11 |
| CN100478317C CN100478317C (zh) | 2009-04-15 |
Family
ID=35930628
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN 200410040155 Expired - Fee Related CN100478317C (zh) | 2004-07-09 | 2004-07-09 | 煤层气低温分离提浓甲烷工艺 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN100478317C (zh) |
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100404988C (zh) * | 2006-07-03 | 2008-07-23 | 中国科学院理化技术研究所 | 含空气煤层气液化分离工艺及设备 |
| CN101818984A (zh) * | 2010-04-21 | 2010-09-01 | 中国石油大学(北京) | 一种含空气煤层气的全液化分离工艺 |
| CN102051196A (zh) * | 2011-01-05 | 2011-05-11 | 天津凯德实业有限公司 | 撬装式井口气三塔分离回收装置及方法 |
| CN101506606B (zh) * | 2006-08-23 | 2011-06-08 | 国际壳牌研究有限公司 | 用于处理烃物流的方法和设备 |
| CN101096606B (zh) * | 2006-06-27 | 2011-06-15 | 上海标氢气体技术有限公司 | 一种煤矿瓦斯气低压提浓方法 |
| CN102121370A (zh) * | 2011-01-05 | 2011-07-13 | 天津凯德实业有限公司 | 撬装式井口气四塔分离回收装置及方法 |
| CN101096907B (zh) * | 2006-06-27 | 2012-02-01 | 上海汉兴能源科技有限公司 | 一种低压下由煤层气生产天然气的方法 |
| CN102767936A (zh) * | 2012-07-18 | 2012-11-07 | 重庆耐德工业股份有限公司 | 含氮天然气中氮-甲烷分离生产气相天然气以及液相天然气的工艺 |
| CN101531560B (zh) * | 2008-03-13 | 2013-01-23 | 中国科学院理化技术研究所 | 一种以低温液化分离从含氧煤层气中提纯甲烷的方法 |
| CN103055532A (zh) * | 2012-12-06 | 2013-04-24 | 江苏三木集团有限公司 | 多元醇丙烯酸酯生产中回收环己烷的装置 |
| CN103497801A (zh) * | 2013-10-16 | 2014-01-08 | 西南化工研究设计院有限公司 | 一种利用炭黑尾气制备合成天然气的工艺 |
| CN104194853A (zh) * | 2014-07-04 | 2014-12-10 | 韩俊义 | 一种甲烷含量15-40%的含氧煤层气提纯制备lng的装置及工艺 |
| CN105296038A (zh) * | 2015-11-27 | 2016-02-03 | 中煤科工集团重庆研究院有限公司 | 含氧煤层气低温浓缩方法及其装置 |
| CN105605883A (zh) * | 2016-03-25 | 2016-05-25 | 北京中科瑞奥能源科技股份有限公司 | 含氧煤层气液化分离系统与工艺 |
| CN105890282A (zh) * | 2016-05-04 | 2016-08-24 | 中煤科工集团重庆研究院有限公司 | 一种含氧煤层气分离甲烷的装置 |
| CN105972935A (zh) * | 2016-05-04 | 2016-09-28 | 中煤科工集团重庆研究院有限公司 | 一种含氧煤层气分离甲烷的方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101899342B (zh) * | 2010-08-04 | 2012-12-26 | 西南化工研究设计院有限公司 | 一种煤矿区煤层气生产液化天然气的工艺 |
-
2004
- 2004-07-09 CN CN 200410040155 patent/CN100478317C/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101096907B (zh) * | 2006-06-27 | 2012-02-01 | 上海汉兴能源科技有限公司 | 一种低压下由煤层气生产天然气的方法 |
| CN101096606B (zh) * | 2006-06-27 | 2011-06-15 | 上海标氢气体技术有限公司 | 一种煤矿瓦斯气低压提浓方法 |
| CN100404988C (zh) * | 2006-07-03 | 2008-07-23 | 中国科学院理化技术研究所 | 含空气煤层气液化分离工艺及设备 |
| CN101506606B (zh) * | 2006-08-23 | 2011-06-08 | 国际壳牌研究有限公司 | 用于处理烃物流的方法和设备 |
| CN101531560B (zh) * | 2008-03-13 | 2013-01-23 | 中国科学院理化技术研究所 | 一种以低温液化分离从含氧煤层气中提纯甲烷的方法 |
| CN101818984A (zh) * | 2010-04-21 | 2010-09-01 | 中国石油大学(北京) | 一种含空气煤层气的全液化分离工艺 |
| CN102051196B (zh) * | 2011-01-05 | 2013-08-28 | 天津凯德实业有限公司 | 撬装式井口气三塔分离回收装置及方法 |
| CN102121370A (zh) * | 2011-01-05 | 2011-07-13 | 天津凯德实业有限公司 | 撬装式井口气四塔分离回收装置及方法 |
| CN102051196A (zh) * | 2011-01-05 | 2011-05-11 | 天津凯德实业有限公司 | 撬装式井口气三塔分离回收装置及方法 |
| CN102121370B (zh) * | 2011-01-05 | 2014-01-22 | 天津凯德实业有限公司 | 撬装式井口气四塔分离回收装置及方法 |
| CN102767936A (zh) * | 2012-07-18 | 2012-11-07 | 重庆耐德工业股份有限公司 | 含氮天然气中氮-甲烷分离生产气相天然气以及液相天然气的工艺 |
| CN103055532A (zh) * | 2012-12-06 | 2013-04-24 | 江苏三木集团有限公司 | 多元醇丙烯酸酯生产中回收环己烷的装置 |
| CN103055532B (zh) * | 2012-12-06 | 2015-08-12 | 江苏三木集团有限公司 | 多元醇丙烯酸酯生产中回收环己烷的装置 |
| CN103497801B (zh) * | 2013-10-16 | 2015-12-02 | 西南化工研究设计院有限公司 | 一种利用炭黑尾气制备合成天然气的工艺 |
| CN103497801A (zh) * | 2013-10-16 | 2014-01-08 | 西南化工研究设计院有限公司 | 一种利用炭黑尾气制备合成天然气的工艺 |
| CN104194853A (zh) * | 2014-07-04 | 2014-12-10 | 韩俊义 | 一种甲烷含量15-40%的含氧煤层气提纯制备lng的装置及工艺 |
| CN105296038A (zh) * | 2015-11-27 | 2016-02-03 | 中煤科工集团重庆研究院有限公司 | 含氧煤层气低温浓缩方法及其装置 |
| CN105605883A (zh) * | 2016-03-25 | 2016-05-25 | 北京中科瑞奥能源科技股份有限公司 | 含氧煤层气液化分离系统与工艺 |
| CN105890282A (zh) * | 2016-05-04 | 2016-08-24 | 中煤科工集团重庆研究院有限公司 | 一种含氧煤层气分离甲烷的装置 |
| CN105972935A (zh) * | 2016-05-04 | 2016-09-28 | 中煤科工集团重庆研究院有限公司 | 一种含氧煤层气分离甲烷的方法 |
| CN105972935B (zh) * | 2016-05-04 | 2018-06-05 | 中煤科工集团重庆研究院有限公司 | 一种含氧煤层气分离甲烷的方法 |
| CN105890282B (zh) * | 2016-05-04 | 2018-06-05 | 中煤科工集团重庆研究院有限公司 | 一种含氧煤层气分离甲烷的装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN100478317C (zh) | 2009-04-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN100478317C (zh) | 煤层气低温分离提浓甲烷工艺 | |
| CN101968298B (zh) | 合成氨驰放气中氩与甲烷的分离回收装置及方法 | |
| CN102538398B (zh) | 一种含氮氧煤矿瓦斯提纯分离液化工艺及提纯分离液化系统 | |
| CN103123203B (zh) | 利用含氮废气进行再低温精馏制取纯氮的方法 | |
| CN103463955B (zh) | 一种从工业尾气中分离回收二氧化碳的工艺 | |
| CN105783421B (zh) | 一种天然气轻烃回收的方法及装置 | |
| CN105783424B (zh) | 利用液化天然气冷能生产高压富氧气体的空气分离方法 | |
| CN102419071A (zh) | 合成氨驰放气中甲烷和氩气的分离回收装置及回收方法 | |
| CN100404988C (zh) | 含空气煤层气液化分离工艺及设备 | |
| CN100560478C (zh) | 以含氚轻水或重水为原料提取纯氚的生产方法 | |
| CN115069057A (zh) | 一种低温精馏提纯回收二氧化碳的方法 | |
| CN101899342B (zh) | 一种煤矿区煤层气生产液化天然气的工艺 | |
| CN201945138U (zh) | 合成氨驰放气中氩与甲烷的分离回收装置 | |
| CN1952569A (zh) | 含空气煤层气液化工艺及设备 | |
| CN103585777B (zh) | 一种气分装置中余热余压利用方法 | |
| CN204718303U (zh) | 一种制备压力氧气的空气分离装置 | |
| CN116839310A (zh) | 利用lng工厂脱碳排放气制取食品级液体二氧化碳的工艺方法 | |
| CN2898737Y (zh) | 含空气煤层气的液化设备 | |
| CN116857899A (zh) | 一种适用于脱碳lng气体制取二氧化碳的系统 | |
| CN201377962Y (zh) | 从含甲烷混合气中制取压缩天然气的设备 | |
| CN217661593U (zh) | 低温精馏提纯回收二氧化碳装置 | |
| CN85109265A (zh) | 从原料气中分离产品气体的方法及其装置 | |
| RU2640969C1 (ru) | Способ извлечения сжиженных углеводородных газов из природного газа магистральных газопроводов и установка для его осуществления | |
| CN202485330U (zh) | 一种氖氦分离提纯装置 | |
| CN1414067A (zh) | 天然气中轻烃的回收方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C56 | Change in the name or address of the patentee |
Owner name: SOUTHWEST RESEARCH + DESIGN INSTITUTE OF CHEMICAL Free format text: FORMER NAME: SOUTHWEST RESEARCH + DESIGN INSTITUTE OF CHEMICAL INDUSTRY |
|
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: 445 box 610225, South Airport Road, Sichuan, Chengdu Patentee after: SOUTHWEST RESEARCH & DESIGN INSTITUTE OF CHEMICAL INDUSTRY Address before: 445 box 610225, South Airport Road, Sichuan, Chengdu Patentee before: THE SOUTHWEST RESEARCH & DESIGN INSTITUTE OF CHEMICAL INDUSTRY |
|
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20191213 Address after: 611430 No.777, Xinghua 10th Road, dengshuang Town, Xinjin County, Chengdu City, Sichuan Province (Industrial Park) Patentee after: HAO HUA (CHENGDU) TECHNOLOGY Co.,Ltd. Address before: 445 box 610225, South Airport Road, Sichuan, Chengdu Patentee before: SOUTHWEST RESEARCH & DESIGN INSTITUTE OF CHEMICAL INDUSTRY |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20090415 |