[发明专利]一种混空煤层气中甲烷的分离方法及其系统

权利要求书

1.一种混空煤层气中甲烷的分离方法，其特征在于，包括使混空煤层气发生水合反应，并收集甲烷富气的过程，其中，

实现水合反应的水合反应器具有以下结构：水合反应器腔体沿水合物工作液流动方向具有入口段、喉管段和稳定段，且喉管段的流通面积均小于入口段和稳定段的流通面积，该水合反应器腔体对应于喉管段的侧壁开设有进气口；

所述分离方法包括：将水合物工作液从入口段送入所述水合反应器中，使混空煤层气通过进气口与水合反应器连通，利用流经喉管段的水合物工作液产生的吸力将待分离混空煤层气吸入水合反应器，并使二者在流至稳定段过程中被混合而发生水合反应，生成水合物浆液和甲烷贫气；

将所述水合物浆液和甲烷贫气送入水合物分离器，使所述甲烷贫气从水合物分离器的顶部出口排出而被收集，将所述水合物浆液经水合物分离器的底部出口送入水合物化解器实施化解，分离并收集甲烷富气，化解出的脱除气体的水合物工作液供水合反应循环使用；

所述水合反应器的入口段的管道内径为15-50mm，所述喉管段的内径与所述入口段的管道内径比值为0.05-0.5，所述进气口的直径与所述喉管段的内径比值为0.2-0.5；

所述入口段的长度与所述入口段的管道内径比值为1-3，所述喉管段长度与所述喉管段的内径比值为1-2.5，所述稳定段的长度与所述入口段的管道内径比值为3-5；

所述水合物分离器的操作温度为4-15℃，操作压力为0.6-5.1Mpa。

2.根据权利要求1所述的分离方法，其特征在于，使水合物工作液进入水合反应器时的温度为4-15℃，压力为0.6-5.1MPa。

3.根据权利要求1所述的分离方法，其特征在于，所述水合物化解器的操作温度为8-23℃，操作压力为0.1-2.1MPa。

4.根据权利要求2所述的分离方法，其特征在于，待分离混空煤层气被吸入水合反应器前的压力小于0.6MPa。

5.实现权利要求1-4任一项所述的混空煤层气中甲烷的分离方法的系统，其特征在于，所述系统包括水合物工作液储罐、水合反应器、水合物分离器、水合物化解器、加热器和/或减压阀；

其中，水合反应器腔体沿水合物工作液流动方向具有入口段、喉管段和稳定段，且喉管段的流通面积均小于入口段和稳定段的流通面积，该水合反应器腔体对应于喉管段的侧壁开设有进气口，混空煤层气通过所述进气口与所述水合反应器连通；

所述水合物工作液储罐设有入口和出口，所述水合物工作液储罐的出口与所述水合反应器的入口段连通；

所述水合反应器稳定段设有用于排出水合物浆液和甲烷贫气的出口，其与所述水合物分离器的入口连通，所述水合物分离器的顶部设有甲烷贫气排放口，底部设有水合物浆液出口；

所述水合物分离器的水合物浆液出口与水合物化解器的入口连通，且二者间设置有加热器和/或减压阀，所述水合物化解器的脱除气体的水合物工作液出口与所述水合物工作液储罐的入口连通；

所述水合反应器的入口段的管道内径为15-50mm，所述喉管段的内径与所述入口段的管道内径比值为0.05-0.5，所述进气口的直径与所述喉管段的内径比值为0.2-0.5；

所述入口段的长度与所述入口段的管道内径比值为1-3，所述喉管段长度与所述喉管段的内径比值为1-2.5，所述稳定段的长度与所述入口段的管道内径比值为3-5；

所述水合物分离器的操作温度为4-15℃，操作压力为0.6-5.1MPa 。