[发明专利]一种二氧化碳驱替煤层气制合成气的系统和方法

说明书

技术领域

本发明属于温室气体减排以及煤层气开发利用技术领域，特别涉及一种二氧化碳驱替煤层气制合成气的系统和方法。

背景技术

向煤层中注入二氧化碳可以提高煤层甲烷气的采收率，甲烷气产出的同时二氧化碳被封存在煤层中，这一技术叫做二氧化碳驱替煤层气增采技术(CO₂-ECBM)。通过注入二氧化碳驱采出的煤层气的主要成分是甲烷CH₄和二氧化碳CO₂，两者的比例与二氧化碳注入强度、煤层压力以及煤层瓦斯气含量等因素有密切关系，其中也可能会有少量的氧气。通常地，为了获得纯度较高的甲烷气，需要对采出煤层气中的二氧化碳进行脱除回注。煤层气的二氧化碳脱除工艺增加了系统运行能耗。因此，寻求一种能直接利用CH₄/CO₂混合气体的工艺是十分有意义的。

煤层甲烷CH₄和二氧化碳CO₂是两种最为重要的温室气体，两者在特定温度和催化条件下，可以通过干重整反应生成H₂和CO，即合成气，该反应为吸热反应，其主反应式为：

CH₄+CO₂＝2H₂+2CO

同时如果煤层气存在氧气，也不需要脱除，因为甲烷和氧气可以发生部分氧化重整，化学反应表达如下：

CH₄+1/2O₂＝2H₂+CO

该反应为放热反应，此放热反应和前面的吸热反应耦合，有助于反应能量供应，同时氧气的存在有助于抑制积碳，延长催化剂寿命。

可见，寻求一种新型的系统集成工艺，对驱采出的甲烷CH₄和二氧化碳CO₂混合气体不经分离而直接进行高效利用，通过干重整工艺生产具有广泛用途的合成气，实现二氧化碳和煤层甲烷两大温室气体的高产值利用，是十分有意义的。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种二氧化碳驱替煤层气制合成气的系统和方法，实现二氧化碳和煤层气的高效就地利用，提高二氧化碳驱替煤层气工艺的经济性。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种二氧化碳驱替煤层气制合成气的系统，包括二氧化碳捕集系统1，二氧化碳捕集系统1烟气入口与电厂烟气管道连接，二氧化碳捕集系统1出口与二氧化碳储罐2入口连接，二氧化碳储罐2出口分成两路，一路与二氧化碳压注系统3入口连接，另一路与第三流量控制器10入口连接，二氧化碳压注系统3出口与注入井4连接，注入井4产生的CH₄、CO₂进入采出井5，采出井5与采出气净化装置6入口连接，采出气净化装置6出口与采出气储罐7入口连接，采出气储罐7出口分成两路，一路和第二流量控制器9的入口连接，另一路和第一流量控制器8入口连接，第一流量控制器8出口和第三流量控制器10出口连接后，再和气体成分分析装置11入口连接，气体成分分析装置11出口与甲烷催化重整反应器12反应通道入口连接，甲烷催化重整反应器12反应通道出口生成合成气H₂、CO，第二流量控制器9出口与甲烷催化重整反应器12加热通道入口连接，甲烷催化重整反应器12加热通道出口与二氧化碳捕集系统1尾气入口连接。

所述系统的合成方法，包括以下步骤：