[发明专利]提取低浓度含氧煤层气中甲烷的方法

权利要求书

1.一种提取低浓度含氧煤层气中甲烷的方法，其特征在于：包括以下工序：

1）煤层气存储工序：采用气柜存储低浓度含氧煤层气，且储存压力为0.001MPa～0.005MPaG；

2）煤层气压缩工序：采用煤层气压缩机将气柜输出的煤层气增压压缩至0.35～0.4MPaG，且在增压压缩过程中，保持煤层气的温度低于80℃；

3）煤层气净化工序：将增压压缩后的煤层气依次进行脱汞、脱硫、脱二氧化碳和脱水处理；

4）煤层气冷却工序：将净化后的煤层气冷却至-140℃～-160℃，且冷却后的煤气层中，液体摩尔分数不超过15%；

5）煤层气精馏分离工序：将冷却后的煤层气输送至精馏塔，将煤层气中的甲烷液化分离，液化分离得到的甲烷液体进入位于精馏塔底的再沸器中，使甲烷液体中含有的氮气和氧气蒸发，液化分离得到的氮氧气进入位于精馏塔顶的冷凝器中，使氮氧气中含有的甲烷液化分离后回流至精馏塔中；

6）液化甲烷存储工序：将精馏分离得到的液化甲烷存储在液化甲烷储罐中。

2.根据权利要求1所述提取低浓度含氧煤层气中甲烷的方法，其特征在于：所述气柜的进气管路和出气管路上均设有喷粉抑爆装置和水封阻火泄爆装置，且喷粉抑爆装置位于水封阻火泄爆装置之前。

3.根据权利要求1所述提取低浓度含氧煤层气中甲烷的方法，其特征在于：所述第3）工序中，经净化处理后的煤层气中，汞含量小于0.1umg/m³，硫化氢含量小于1ppm，二氧化碳含量小于50ppm，水含量小于1ppm。

4.根据权利要求1所述提取低浓度含氧煤层气中甲烷的方法，其特征在于：所述精馏塔内设有用于分馏煤层气中甲烷、且具有抑爆性能的填料，所述精馏塔内还设有阻火抑爆材料，所述阻火抑爆材料为间隔铺设在所述填料内的阻火丝网。

5.根据权利要求4所述提取低浓度含氧煤层气中甲烷的方法，其特征在于：所述阻火丝网的网孔大小为80～200目，铺设密度为每隔300mm铺设1-12层。

6.根据权利要求1所述提取低浓度含氧煤层气中甲烷的方法，其特征在于：经所述煤层气精馏分离工序处理后，得到的液化甲烷中，甲烷含量高于99%，排出的氮氧气中，甲烷的含量低于0.5%。

7.根据权利要求1-6任一项所述提取低浓度含氧煤层气中甲烷的方法，其特征在于：还包括用于对所述煤层气冷却工序和煤层气精馏分离工序提供冷源的制冷工艺，所述制冷工艺包括混合冷剂工艺和氮冷剂工艺；

混合冷剂工艺：混合冷剂经压缩、冷却后进入重烃分离器分离为气液两相；其中气相混合冷剂依次通过一级换热器和二级换热器降温后，进入位于精馏塔塔底的再沸器加热塔底液体，节流后将气相混合冷剂依次通过三级换热器、二级换热器和一级换热器输出冷量并循环回流至混合冷剂压缩机循环利用；液相混合冷剂通过一级换热器冷却降温、并节流后与回流的气相混合冷剂汇合经一级换热器一起回流至混合冷剂压缩机循环利用；

氮冷剂工艺：氮冷剂经压缩、冷却后依次通过一级换热器、二级换热器、三级换热器和过冷器冷却降温，将经节流后的氮冷剂进入塔顶冷凝器输出冷量，然后将气态的氮冷剂依次通过过冷器、三级换热器、二级换热器、一级换热器逐级升温至常温后回流至氮压缩机循环利用；

所述煤层气冷却工序中，煤层气一次经过一级换热器、二级换热器、三级换热器和过冷器进行冷却降温。

8.根据权利要求7所述提取低浓度含氧煤层气中甲烷的方法，其特征在于：所述第6）工序中，在液化甲烷被存储前，将液化甲烷经三级换热器后再存储在液化甲烷储罐中。

9.根据权利要求8所述提取低浓度含氧煤层气中甲烷的方法，其特征在于：进入所述再沸器的混合冷剂的温度为-100℃～-120℃。

10.根据权利要求9所述提取低浓度含氧煤层气中甲烷的方法，其特征在于：所述氮氧气依次经过冷器和膨胀机后，在依次通过过冷器、三级换热器、二级换热器和一级换热器使氮氧气复热后排放或进入净化工序；所述混合冷剂的组分为：23.5%的氮气；38.8%的甲烷；11%的乙烯；14.2%的丙烷；12.5%的异戊烷。