[发明专利]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

权利要求书

1.一种含氮氧煤矿瓦斯提纯分离液化工艺，其特征在于该工艺包括如下工序：

    a前置脱氧工序，在煤矿瓦斯集中后进行脱氧处理，它采用催化燃烧脱氧装置进行脱氧处理；

    b增压冷却工序，脱氧后的煤矿瓦斯经压缩机增压到4.0MPa~5.0MPa，100℃~120℃，然后再冷却到40℃；

    c深度脱酸性气体工序，采用化学吸收方法深度脱除煤矿瓦斯中的酸性气体；

    d深度脱水干燥工序，采用三塔吸附深度脱水工艺进行深度脱水干燥，所述的吸附剂采用4A分子筛，干燥后的煤矿瓦斯露点温度小于-70℃；

    e深度脱汞过滤工序，采用充满载硫活性炭的脱汞塔脱除煤矿瓦斯中可能携带的汞，再采用粉尘过滤器过滤掉分子筛或活性炭的粉末；

    f低温液化工序，采用双级混合制冷剂液化循环工艺进行煤矿瓦斯的低温液化，预冷混合制冷剂液化循环的制冷剂由乙烯、丙烷、异戊烷组成，深冷混合制冷剂液化循环的制冷剂由甲烷、乙烯、丙烷和氮气组成；

    g低温精馏工序，采用内置绕管式再沸器的双级精馏塔结构组成低温精馏，对净化和低温液化后的煤矿瓦斯进行精馏，最终获得LNG产品。

2.根据权利要求1所述的含氮氧煤矿瓦斯提纯分离液化工艺，其特征在于所述的催化燃烧脱氧技术包括H₂催化脱氧和CO催化脱氧，并达到O₂≤0.5%（V/V），所述的前置脱氧工序中的催化热源采用后续增压冷却工序中产生的高温煤矿瓦斯气体；

在所述深度脱酸性气体工序中，化学吸收方法采用活化MDEA溶液作为化学吸收剂，其中活化剂是DEA或哌嗪，化学吸收剂中MDEA质量分数一般为35%~40%，活化剂一般为5%~10%，其余为H₂O和稳定剂；

在深度脱汞过滤工序中，煤矿瓦斯经过充满载硫活性炭的脱汞塔脱除煤矿瓦斯可能携带的汞，达到汞含量小于0.01 μg/Nm³的目标，然后经过粉尘过滤器过滤掉分子筛或活性炭的粉末，颗粒精度小于0.125mm。

3.根据权利要求1所述的含氮氧煤矿瓦斯提纯分离液化工艺，其特征在于所述的深度脱酸性气体工序中：增压后的煤矿瓦斯从一吸收塔底部进入，与从塔上部进入的活化MDEA溶液在吸收塔内逆流接触，脱除煤矿瓦斯中的酸性气体，达到净化指标：CO₂≤50ppm(V/V)、H₂S≤4ppm(V/V)；在吸收塔顶部内置了一台冷却器，控制吸收塔顶部煤矿瓦斯的出口温度不超过40℃；

    在所述深度脱水干燥工序中，从吸收塔出来的煤矿瓦斯从第一个吸附塔顶部进入，深度脱除水分，达到H₂O≤1ppm(V/V)的干燥指标；第二个吸附塔处于冷吹阶段、第三个吸附塔处于加热再生阶段；来自液化冷箱的氮气首先从第二个吸收塔底部进入作为冷吹气源，从顶部出来带走热量，然后去再生气加热器加热到220℃~280℃；加热器的热源一般为高温位蒸汽或高温位导热油，温度一般为260℃~320℃；高温的氮气从第三个吸附塔底部进入作为再生气，从顶部出来带走吸附塔内的水分；携带水分的氮气经冷却器冷却到40℃后进入分离器，分离出水分后排空；分子筛吸附塔的切换是通过DCS或PLC进行自动控制的；

净化后的煤矿瓦斯在主换热器内被冷却到-120℃~-130℃，然后节流到2.5~3.5MPa后从精馏塔下塔底部进入；从精馏塔下塔底部出来的液体节流到0.15~0.35MPa，然后从精馏塔上塔中部进入；来自精馏塔下塔顶部的气体经过再沸器作为热源而被冷却；冷却后的气体经过冷凝换热器被冷凝成液体；液体分为两路，一路液体进入精馏塔下塔顶部作为喷淋液，另一路液体在过冷换热器内与来自精馏塔上塔顶部的氮气换热而被过冷，过冷的液体经节流阀降压后从精馏塔上塔顶部进入作为喷淋液；从精馏塔上塔顶部出来的氮气依次经过冷换热器、主换热器被复温到常温，然后作为分子筛的再生气；从精馏塔上塔底部出来的液体作为LNG产品，其中N₂、O₂总含量不超过1%。