[发明专利]一种将低浓度瓦斯气体提浓制LNG的生产方法

说明书

技术领域

本发明属于低浓度瓦斯提纯技术领域，具体涉及一种将低浓度瓦斯气体提浓制LNG的生产方法。

技术背景

煤层气，俗称“瓦斯”，也属非常规天然气，是煤的伴生矿产资源，近年来崛起的洁净、优质能源和化工原料。在2012年年初国家能源局发布的《煤层气开发利用“十二五”规划》中提出，2015年，我国煤层气产量将达到300亿立方米，其中地面开发160亿立方米，新增煤层气探明地质储量1万亿立方米，将建成沁水盆地、鄂尔多斯盆地东缘两大煤层气产业化基地。    

目前我国的能源结构是富煤缺油少气。中国一次性能源消费结构中，煤炭约占74.6%，石油占17.6%，而天然气仅占2%，远低于23%的世界平均水平。我国作为产煤大国，瓦斯资源十分丰富，但是大部分瓦斯气体被抽出矿井后都是直接排放到大气中，瓦斯气体产生的温室效应影响是二氧化碳的21倍，如能对其加以综合利用，不仅能大幅削减温室气体排放，保护环境，还有可能形成新能源支柱产业。怎样利用好瓦斯这种易燃易爆的气体，在现阶段，国内只有少数几家研究设计单位采用低压吸附以及相类似的真空变压吸附技术来达到提纯瓦斯气体中甲烷的目的。这些生产方法得到的产品一般是CNG，即压缩天然气，它可用于汽车燃料等领域，但是其储运设备过于大型，增加了设备投资成本；还因为储运压力大，具有一定的安全隐患。

发明内容

本发明的目的是，为解决上述难题，提供一种将低浓度瓦斯气体提浓制LNG的生产方法，即将低浓度瓦斯提纯成高浓度的天然气，再压缩成液体天然气（LNG）的生产方法。

本发明采用三段式提纯法生产LNG，其方法如下：

第一段，采用低压吸附法，将低浓度瓦斯气体中的甲烷含量从5%~10%浓缩到30%~50%，选用高效吸附剂，使甲烷和一部分水在吸附塔内被吸附下来，剩下的气体放空，再对吸附塔抽真空，解吸出甲烷气体，抽出的30%以上的瓦斯气体作为下一工段的原料气。

第二段，采用真空变压吸附法，经提浓后的原料气，采用VPSA真空变压吸附技术富氧，富CO₂，真空变压吸附过程采用六个吸附塔，生产工艺过程包括：吸附，均压降压，抽真空，均压升压等步骤组成，经过除氧除二氧化碳后的甲烷气体浓度约为90%~95%，作为成品进入下一工段进行压缩，放空气返回一段进口与原料气混合继续低压吸附过程。

第三段，采用加压深冷液化提浓法，对经过二段提浓后的甲烷气体进行深冷压缩，利用溴化锂制冷机组预制冷，甲烷气体冷却到-83℃，在5MPa的压力下，甲烷气体液化。未被液化的气体返回二段VPSA工艺过程后，尾气排空处理，而回收到的甲烷送深冷压缩处理。

本发明的有益效果是：将低浓度瓦斯气体中的甲烷提纯并制成LNG，即液化天然气，在液化过程中杂质变成固体被排除，使得LNG产品具有清洁、高效、方便、安全、热值高、污染少、储运方便等特点，成为现代社会人们可选择的优质能源之一，是未来煤矿瓦斯气体提纯的生产趋势。

附图说明

附图1是本发明的工艺流程图。

图中：1是缓冲罐，2~4、6~11是吸附塔，5、12是真空泵，13是换热器，14是LNG低温储罐，15是溴化锂预冷机组。

具体实施方式

如附图1所示，由矿井直接输送来的瓦斯气体在输送管道做过滤干燥处理后，去一段低压吸附缓冲罐，再经吸附塔2~4串联吸附，吸附剂饱和后，关掉2~4塔上部出口阀门以及2塔进口阀门，然后打开2~4塔底部阀门，真空泵5工作，吸附下来的瓦斯气体抽出，处理后瓦斯中甲烷浓度达到30%~50%，氧含量约为12%。

一段原料气体分别进入六个吸附塔6~11中，在高效吸附剂的作用下，气体经吸附，均压降压过程，抽真空，均压升压过程，终升压过程后，吸附塔完成一次吸附--再生。提浓后的瓦斯气体中甲烷的浓度可达到90%以上，送三段深冷压缩工段。未被吸附的气体去一段进口缓冲罐作原料气。

二段送来的含高浓度甲烷的瓦斯气体，先经溴化锂制冷机组预冷后与特定的制冷剂换热，甲烷气体冷却到-83℃，在5MPa的压力下，甲烷气体液化。气体液化成合格产品LNG，未能被液化的气体则返回二段进口作原料气。

通过上述三段工艺流程，达到提纯低浓度瓦斯气体中甲烷浓度并深冷制LNG的目的。LNG与CNG供气相比，输送效率更高，安全可靠性更强，能够更好的解决城市天然气供气问题。