CN105486027A - 一种低浓度煤层气液化工艺中放空气回收利用*** - Google Patents

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Abstract

一种低浓度煤层气液化工艺中放空气回收利用***，包括净化压缩单元，提浓单元，液化单元以及LNG储罐，原料气经过所述净化压缩单元净化增压后进入所述提浓单元，该提浓单元将原料气提浓成高浓度煤层气，进入液化单元进行液化、分离制得液化天然气储存于LNG储罐，其特征在于：所述提浓单元产生的30～50％甲烷浓度的放空气返回至净化压缩单元回收循环利用，所述液化单元未被液化的30～60％甲烷浓度的不凝气返回至净化压缩单元回收循环利用，所述LNG储罐的液化天然气蒸发气体经过加热后返回至净化压缩单元回收循环利用；本发明的优点为甲烷利用率高，***安全经济。

Description

一种低浓度煤层气液化工艺中放空气回收利用***
技术领域
本发明涉及煤层气液化技术领域；具体涉及一种低浓度煤层气液化工艺中含甲烷放空气进行回收再利用***。
背景技术
煤层气俗称瓦斯气，其主要成分是甲烷。它不仅是一种宝贵的清洁能源，也是一种重要的化工原料。我国煤层气储量丰富，据中国产业研究报告网发布的《2014-2019年中国煤层气行业市场分析与投资趋势研究报告》显示，我国煤层气总地质资源储量为3.68×1013m3，是世界上继俄罗斯、加拿大之后第三大储量国。
我国绝大部分煤层气的甲烷浓度低于50％；这部分煤层气对煤矿安全生产影响极大，而且氧含量高，难以直接利用，大部分都是未被利用就直接对空排放。不仅浪费能源，甲烷是一种温室气体，而且还造成严重环境问题。
虽然我国瓦斯气产量高；但是利用率并不高。以2012年为例，煤层气产量126.02亿立方米，利用率仅为41.72％。
然而在煤层气利用开发过程中，如低浓度煤层气液化提浓工艺中的解析气或者废气，这些含甲烷的气体直接对空，再如LNG储罐中的每天产生的蒸发气体亦对空排放，不仅造成资源浪费，还大大降低了煤层气液化工艺的甲烷利用率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的状况，提供一种甲烷利用率较高的低浓度煤层气液化工艺中放空气回收利用***。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种低浓度煤层气液化工艺中放空气回收利用***，本发明有两种不同的***。
第一种：一种低浓度煤层气液化工艺中放空气回收利用***，包括净化压缩单元，提浓单元，液化单元以及LNG储罐，原料气经过所述净化压缩单元净化增压后进入所述提浓单元，该提浓单元将原料气提浓至90％以上甲烷浓度的高浓度煤层气，该高浓度煤层气进入液化单元进行液化、分离制得液化天然气储存于LNG储罐，其特征在于：所述提浓单元产生的30～50％甲烷浓度的放空气返回至所述净化压缩单元回收循环利用，所述液化单元未被液化的30～60％甲烷浓度的不凝气返回至所述净化压缩单元回收循环利用，所述LNG储罐的液化天然气蒸发气体经过加热后返回至所述净化压缩单元回收循环利用。
第一种***，当液化装置比较小时，LNG储罐的蒸发气体较少，虽然蒸发气体甲烷浓度较高，但是压力比较低，为0.2MPa以下。出于经济效益考虑，返回至液化单元需配BOG压缩机，运行费用较高；因此返回至净化压缩单元运行费用更低、更经济。
所述净化压缩单元包括除尘装置、脱水装置和增压装置。
为了保证液化工艺的安全性，所述原料气的甲烷浓度为30％以上。
所述增压装置将所述原料气增压至0.4～0.7MPa。增压装置优选地将原料气增压至0.4～0.7MPa，不仅减小提浓单元的占地面积、提高了提浓效率，而且比较安全、经济。
所述LNG储罐的液化天然气蒸发气体压力为0.2MPa以下。
第二种：一种低浓度煤层气液化工艺中放空气回收利用***，包括净化压缩单元，提浓单元，液化单元以及LNG储罐，原料气经过所述净化压缩单元净化增压后进入所述提浓单元，该提浓单元将原料气提浓至90％以上甲烷浓度的高浓度煤层气，该高浓度煤层气进入液化单元进行液化、分离制得液化天然气储存于LNG储罐，其特征在于：所述提浓单元产生的30～50％甲烷浓度的放空气返回至所述净化压缩单元回收循环利用，所述液化单元未被液化的30～60％甲烷浓度的不凝气返回至所述净化压缩单元回收循环利用，所述LNG储罐的液化天然气蒸发气体经BOG压缩机返回至液化单元前循环利用。
所述净化压缩单元包括除尘装置、脱水装置和增压装置。
为了保证液化工艺的安全性，所述原料气的甲烷浓度为30％以上。
所述增压装置将所述原料气增压至0.4～0.7MPa。增压装置优选地将原料气增压至0.4～0.7MPa，不仅减小提浓单元的占地面积、提高了提浓效率，而且比较安全、经济。
所述LNG储罐的液化天然气蒸发气体压力为0.2MPa以下。
第二种***，当液化装置比较大时，LNG储罐的蒸发气体较多，由于蒸发气体甲烷浓度较高，可以将蒸发气体增压返回至液化装置前进行循环利用。
本发明对低浓度煤层气液化工艺中原本对空排放的含甲烷气进行回收并返回至***某一单元循环利用，实现了有用资源的回收再利用，而且提高了低浓度煤层气液化工艺的甲烷利用率。
附图说明
图1为本发明的第一种***图；
图2为本发明的第二种***图；
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1，见图1：
低浓度煤层气液化工艺中放空气回收利用***，它包括净化压缩单元，提浓单元，液化单元以及LNG储罐。
净化压缩单元包括除尘装置、脱水装置和增压装置。原料气经过净化压缩单元净化增压后进入提浓单元。原料气的甲烷浓度优选为30％以上，并经过净化压缩单元的增压装置增压至0.4～0.7MPa。原料气优选为30％以上非***区间的煤层气，可以保证整个液化工艺的安全性；增压压力优选为0.4～0.7MPa，不仅减小提浓单元的占地面积、提高了提浓效率，而且比较安全、经济。
提浓单元将原料气提浓至90％以上，成为高浓度煤层气。该提浓单元可以采用变压吸附、低温精馏等提浓技术。提浓单元产生的30～50％甲烷浓度的放空气返回至净化压缩单元回收循环利用。
提浓后的高浓度煤层气进入液化单元进行液化、分离；分离后液化天然气储存至LNG储罐，未被液化的不凝气返回至净化压缩单元回收循环利用。该不凝气甲烷浓度为30％～60％，因为氮气的沸点比甲烷低，高浓度煤层气在液化时，大部分甲烷被液化变成了液化天然气，但是氮气没有被液化，因此不凝气中的甲烷浓度降为30％～60％之间。
常压下液化天然气的温度达到-160℃。该LNG储罐受环境影响每天会蒸发小部分的液化天然气为液化天然气的蒸发气体，现有的LNG储罐设计的蒸发气体日汽化率一般为总的容积量的0.05％。该液化天然气的蒸发气体为高浓度煤层气，压力为0.2MPa以下。如果整套液化装置较小，产生的蒸发气体较少，该蒸发气体返回至净化压缩单元回收循环利用。由于蒸发气体温度较低，需经过加热。
实施例2，见图2：
低浓度煤层气液化工艺中放空气回收利用***，它包括净化压缩单元，提浓单元，液化单元以及LNG储罐。
该净化压缩单元包括除尘装置、脱水装置和增压装置。原料气经过净化压缩单元净化增压后进入提浓单元。原料气的甲烷浓度优选为30％以上，并经过净化压缩单元的增压装置增压至0.4～0.7MPa。原料气优选为30％以上非***区间的煤层气，可以保证整个液化工艺的安全性；增压压力优选为0.4～0.7MPa，不仅减小提浓单元的占地面积、提高了提浓效率，而且比较安全、经济。
提浓单元将原料气提浓至90％以上，成为高浓度煤层气。该提浓单元可以采用变压吸附、低温精馏等提浓技术。提浓单元产生的30～50％甲烷浓度的放空气返回至净化压缩单元回收循环利用。
提浓后的高浓度煤层气进入液化单元进行液化、分离；分离后液化天然气储存至LNG储罐，未被液化的不凝气返回至净化压缩单元回收循环利用。该不凝气甲烷浓度为30％～60％，因为氮气的沸点比甲烷低，高浓度煤层气在液化时，大部分甲烷被液化变成了液化天然气，但是氮气没有被液化，因此不凝气中的甲烷浓度降为30％～60％之间。
常压下液化天然气的温度达到-160℃。该LNG储罐受环境影响每天会蒸发小部分的液化天然气为液化天然气的蒸发气体，现有的LNG储罐设计的蒸发气体日汽化率一般为总的容积量的0.05％。该液化天然气的蒸发气体为高浓度煤层气，压力为0.2MPa以下。如果液化整套液化装置较大，产生的蒸发气体较多，该蒸发气体经BOG压缩机返回至液化单元前循环利用。
本发明将低浓度煤层气液化工艺中有利用价值的放空气进行回收循环利用，实现了资源回收再利用，提高了低浓度煤层气液化工艺的甲烷利用率。

Claims (10)

1.一种低浓度煤层气液化工艺中放空气回收利用***，包括净化压缩单元，提浓单元，液化单元以及LNG储罐，原料气经过所述净化压缩单元净化增压后进入所述提浓单元，该提浓单元将原料气提浓至90％以上甲烷浓度的高浓度煤层气，该高浓度煤层气进入液化单元进行液化、分离制得液化天然气储存于LNG储罐，其特征在于：所述提浓单元产生的30～50％甲烷浓度的放空气返回至所述净化压缩单元回收循环利用，所述液化单元未被液化的30～60％甲烷浓度的不凝气返回至所述净化压缩单元回收循环利用，所述LNG储罐的液化天然气蒸发气体经过加热后返回至所述净化压缩单元回收循环利用。
2.根据权利要求1所述的低浓度煤层气液化工艺中放空气回收利用***，其特征在于：所述净化压缩单元包括除尘装置、脱水装置和增压装置。
3.根据权利要求1所述的低浓度煤层气液化工艺中放空气回收利用***，其特征在于：所述原料气的甲烷浓度为30％以上。
4.根据权利要求2所述的低浓度煤层气液化工艺中放空气回收利用***，其特征在于：所述增压装置将所述原料气增压至0.4～0.7MPa。
5.根据权利要求1所述的低浓度煤层气液化工艺中放空气回收利用***，其特征在于：所述LNG储罐的液化天然气蒸发气体压力为0.2MPa以下。
6.一种低浓度煤层气液化工艺中放空气回收利用***，包括净化压缩单元，提浓单元，液化单元以及LNG储罐，原料气经过所述净化压缩单元净化增压后进入所述提浓单元，该提浓单元将原料气提浓至90％以上甲烷浓度的高浓度煤层气，该高浓度煤层气进入液化单元进行液化、分离制得液化天然气储存于LNG储罐，其特征在于：所述提浓单元产生的30～50％甲烷浓度的放空气返回至所述净化压缩单元回收循环利用，所述液化单元未被液化的30～60％甲烷浓度的不凝气返回至所述净化压缩单元回收循环利用，所述LNG储罐的液化天然气蒸发气体经BOG压缩机返回至液化单元前循环利用。
7.根据权利要求6所述的低浓度煤层气液化工艺中放空气回收利用***，其特征在于：所述净化压缩单元包括除尘装置、脱水装置和增压装置。
8.根据权利要求6所述的低浓度煤层气液化工艺中放空气回收利用***，其特征在于：所述原料气的甲烷浓度为30％以上。
9.根据权利要求7所述的低浓度煤层气液化工艺中放空气回收利用***，其特征在于：所述增压装置将所述原料气增压至0.4～0.7MPa。
10.根据权利要求6所述的低浓度煤层气液化工艺中放空气回收利用***，其特征在于：所述LNG储罐的液化天然气蒸发气体压力为0.2MPa以下。
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