[发明专利]一种利用电厂烟气置换开采天然气水合物的方法及系统

权利要求书

1.一种利用电厂烟气置换开采天然气水合物的方法，其包括以下步骤：

(1)对电厂产生的烟气进行水合分离，提到CO₂的浓度，得到CO₂与N₂混合气体；

(2)将CO₂与N₂混合气体注入水合物层，置换开采天然气水合物；

(3)将置换开采出的混合气体进行一次水合分离，分离出N₂，然后经过二次水合分离，分离出CO₂和CH₄。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述水合分离包括水合物生成和水合物分解两个步骤，将相对较难生成水合物的气体分离出来，然后将形成的水合物再分解，释放出较易形成水合物的气体。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤(1)中，所述水合分离按照以下步骤进行：使烟气进入水合分离塔中，压缩至5-15MPa，温度控制在0-20℃，加入水合分离促进剂0.5wt％-5wt％，进行水合分离；优选地，所述水合分离促进剂包括季铵盐类表面活性剂、磺酸盐表面活性剂和离子液体中的一种或几种的组合。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤(1)中，提供CO₂的浓度是将CO₂的浓度提高到50-60％。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤(2)中，所述置换在水合物层中进行，温度为地层温度，压力为8-15MPa。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤(3)中，所述一次水合分离按照以下步骤进行：使烟气进入水合分离塔中，压缩至5-12MPa，温度控制在5-20℃，加入水合分离促进剂0.5wt％-5wt％，进行水合分离。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤(3)中，所述二次水合分离按照以下步骤进行：使烟气进入水合分离塔中，压缩至5-10MPa，温度控制在5-20℃，加入水合分离促进剂0.5wt％-5wt％，进行水合分离。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤(3)中，二次水合分离得到的CH₄注入水合物塔，CO₂用于下一循环。

9.一种利用电厂烟气置换开采天然气水合物的系统，其包括：烟气水合分离装置、一次水合分离装置、二次水合分离装置；

其中，所述烟气水合分离装置设有电厂烟气入口、N₂出口和CO₂出口，其中，电厂烟气入口用于输入来自电厂的烟气，N₂出口用于输出分离的N₂，CO₂出口通过管道连接到水合物开采井，用于将CO₂注入水合物层；

所述一次水合分离装置设有混合气入口、N₂出口、分离气出口，其中，混合气入口通过管道连接到水合物开采井，用于将置换开采出的混合气体注入一次水合分离装置，N₂出口用于输出分离的N₂，分离气出口与所述二次水合分离装置连接，用于将一次水合分离得到的分离气输入二次水合分离装置；

所述二次水合分离装置包括分离气入口、CO₂出口和CH₄出口，其中，所述分离气入口与所述一次水合分离装置的分离气出口连接，CO₂出口通过管道连接到水合物开采井，用于将CO₂注入水合物层，CH₄出口用于输出CH₄。

10.根据权利要求9所述的系统，其中，该系统还包括水合物塔和N₂储罐，该水合物塔与所述二次水合分离装置的CH₄出口连接，该N₂储罐与所述烟气水合分离装置的N₂出口、所述一次水合分离装置的N₂出口连接。