[发明专利]一种两段低压法煤层气生产天然气方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种两段低压法煤层气生产天然气(高浓度甲烷)的方法。

技术背景

目前，在国内外公开的专利文献或报道技术资料中，尚无任何技术可以达到：在小于0.05MPa.G的低压下将CH₄浓度低于50％、甚至低至10％的煤层气提浓到甲烷含量大于90％以上的天然气，同时达到95％以上的甲烷回收率指标。

我国是煤炭生产大国，在煤炭生产中有大量的副产煤层气，其中大部分的CH₄含量都低于50％，有的甚至低至10％，这部分瓦斯气由于CH₄气浓度低，氧含量高，因此难以直接利用，通常大部分都直接放空。这不仅造成了大量能源的浪费，而且由于CH₄气是一种强温室气体，因此还造成严重的环保问题。而我国的天然气需求量巨大且资源严重不足，需要大量进口，所以迫切需要一种高效、安全的煤层气生产天然气技术。同时为提高该技术的应用范围和效率，该技术还必须具有能适应低CH₄气浓度煤层气(CH₄气含量可低于10％)条件，和高CH₄气回收率的特点。

发明内容

本发明的目的是，为解决上述难题而提供一种两段低压法煤层气生产天然气方法，可以实现将极低CH₄气含量(可低于10％)的煤层气提浓到天然气浓度，同时保持极高的CH₄气回收率。

本发明采用两段低压CH₄气吸附提浓工段串联循环操作，两个工段之间的工作关系有两种模式：

第一种：一种两段低压法煤层气生产天然气方法，由两个低压CH₄气吸附提浓工段串联循环而成；每个CH₄气提浓工段均有2～6个装填有2-3种CH₄吸附剂的吸附塔；前工段和后工段均采用以下真空再生工艺：

来自煤层气抽取设备的煤层气，温度为常温，压力小于0.05MPa.G，首先进入前工段的吸附塔，在前工段吸附塔中CH₄气吸附剂的选择吸附下，煤层气中的H₂O和CH₄等组分被吸附剂吸附下来，未被吸附的空气组分则从塔顶流出，称为前工段的放空气，前工段的放空气将作为后工段的原料气继续进行CH₄气的回收提浓；

然后对前工段吸附塔抽真空，使被吸附在前工段吸附塔内的CH₄气再生出来，从而得到CH₄气纯度大于90％的天然气产品；

后工段则以前工段的放空气为原料气，同样是利用后工段吸附塔中装填的CH₄气吸附剂先将前工段放空气中的CH₄气吸附下来，然后抽真空获得浓度提高了2～3倍的中间产品气；该中间产品气又返回前工段的原料气入口总管，与前工段的原料煤层气混合后循环进行CH₄气的回收提浓，两工段间形成循环提浓。

每个吸附塔的具体工艺过程都如上所述，2-6个吸附塔交替进行以上的操作，即可获得连续的高浓度CH₄气天然气产品。

第二种：一种两段低压法煤层气生产天然气方法，由两个低压CH₄气吸附提浓工段串联循环而成；每个CH₄气提浓工段均有2～6个装填有2-3种CH₄气吸附剂的吸附塔；前工段和后工段均采用以下真空再生工艺：

来自煤层气抽取设备的煤层气，温度为常温，压力小于0.05MPa.G，首先进入前工段的吸附塔，在前工段吸附塔中CH₄气吸附剂的选择吸附下，煤层气中的H₂O和CH₄等组分被吸附剂吸附下来，未被吸附的空气组分则从塔顶流出，称为前工段的放空气，前工段的放空气直接放空；

然后对前工段吸附塔抽真空，使吸附的CH₄气再生出来，从而得到CH₄气纯度大于50％的中间产品气；

后工段则以前工段的中间产品气为原料气，同样是利用后工段吸附塔中装填的CH₄吸附剂先将前工段放空气中的CH₄气吸附下来，抽真空获得浓度大于90％的产品天然气；后工段的放空气则循环回前工段原料气入口总管，与前工段的原料煤层气混合后再次进行CH₄气的回收提浓，两工段间形成循环提浓；