[发明专利]一种安全的从煤矿瓦斯中提取部分甲烷生产LNG或CNG装置及工艺

说明书

本发明公开了一种安全的从煤矿瓦斯中提取部分甲烷生产LNG或CNG装置及工艺，所述的工艺和装置由煤矿瓦斯增压系统、加压瓦斯净化系统、低温分离系统、制冷系统以及控制阀门、管道和仪表组成。它将增压和净化后的瓦斯通过低温分离系统，最安全地提取部分甲烷生产液化天然气（LNG）或压缩天然气（CNG），馏出气即低浓度瓦斯用于发电或用于燃气发动机来驱动压缩机，本发明使含有空气的煤矿瓦斯得到安全使用，减少煤矿瓦斯事故与环境污染，并取得最大化的经济效益。

技术领域

本发明涉及化工和低温技术领域，尤其涉及一种安全的从煤矿瓦斯中提取部分甲烷生产LNG或CNG装置及工艺。

背景技术

煤矿瓦斯(Coal Mine Methane)是指在煤矿开采过程中为防止瓦斯爆炸和突出、保证煤矿安全生产而通过井下煤层气抽采系统和地面输送系统，开采出的甲烷浓度为30mol％～80mol％之间的煤层气，属于非常规天然气。煤矿瓦斯是甲烷与空气的混合物，其中的氧是助燃剂，因而煤矿瓦斯存在燃烧爆炸危险。

煤矿瓦斯既是非常规天然气，又是温室气体。由于我国煤矿大部分分布在边远地区，远离天然气消费市场。目前，为使瓦斯能够得到利用，普遍采用瓦斯发电，少部分在采煤过程中排入大气，造成资源浪费和污染环境。

已有技术中，专利申请号CN200610103425.0、名称“含空气煤层气液化分离工艺及设备”的专利，专利申请号CN201010282232.2、名称“利用含氧煤层气制取液化天然气的方法”的专利，专利申请号CN201010282234.1、名称“含氧煤层气制取液化天然气的装置”的专利，专利申请号CN201410434311.9、名称“一种甲烷含量15-40％的含氧煤层气提纯制备LNG的装置及工艺”的专利，均采用分子筛脱水和二氧化碳、浸硫或浸碘活性炭脱汞，然后在低温下分离而提取瓦斯中几乎全部的甲烷，来生产LNG，脱水脱二氧化碳、脱汞属于分别设置系统，预处理系统设备多、不利于操作和维护。专利申请号CN201210028524.2、名称“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”的专利，采用催化脱氧系统而损失甲烷并产生二氧化碳、设置独立的溶液吸收系统脱除催化脱氧过程中产生的二氧化碳、设置独立的脱水系统、设置独立的脱汞系统、设置双塔分离系统、设置两个制冷系统，使得设备多、投资大、系统复杂、不利于操作和维护。专利申请号CN201510603093.1、名称“利用含空气瓦斯制取LNG的方法以及系统”的专利，专利申请号CN201310117436.4、名称“低浓度煤层气含氧深冷液化制取LNG工艺”的专利，专利申请号CN201310228217.3、名称“提取低浓度含氧煤层气中甲烷的方法”的专利，专利申请号CN201310228309.1、名称“抑燃抑爆型低浓度煤层气深冷液化装置”的专利，专利申请号CN201310229018.4、名称“提取低浓度含氧煤层气中甲烷的装置”的专利，专利申请号CN201310400700.5、名称“含氧煤层气的脱氧、脱氮系统”的专利，专利申请号CN201510603093.1、名称“利用含空气瓦斯制取LNG的方法以及系统”的专利，专利申请号CN201610180507.9、名称“含氧煤层气液化分离系统与工艺”的专利，均设置两个制冷系统，使得设备多、投资大、系统复杂、不利于操作和维护。专利申请号CN201610288308.X、名称“一种含氧煤层气分离甲烷的装置”的专利，采用一个制冷系统，但只生产气态甲烷。且上述所有专利中，低温分离系统中的甲烷提取率都在98％以上，使得分馏塔内的有些塔板上的气相、液相处于爆炸范围内，存在重大安全隐患。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种安全的从煤矿瓦斯中提取部分甲烷生产LNG或CNG装置及工艺。

具体的，一种安全的从煤矿瓦斯中提取部分甲烷生产LNG或CNG装置，包括煤矿瓦斯增压系统、加压瓦斯净化系统、低温分离系统、制冷系统；