文档介绍：第三届中国 LNG 论坛论文编号: 1230701
可移动式煤层气净化装置研发
孙兆虎,吴剑峰,程逵炜
(中国科学院理化技术研究所,北京,100190)
摘要:目前煤层气的开发与利用越来越广泛,由于煤层气偏、散、小的特点,小型可移动式煤层气液化装置将会有
更广阔的应用空间。但对于小型煤层气液化的前处理系统还很不完善,大多数都是从大型装置移植过来,能耗高、
体积大、不适合车载移动。本文研制了一套日处理量为12000Nm3的煤层气净化系统。此净化系统采用PTSA流程,为
了降低吸附塔高度,便于实现可移动式设计,提出了冷冻粗脱+分子筛深脱的新型流程。另外,结合小型煤层气液化
站的实际运行条件,提出了使用液化冷箱尾气或液化储罐蒸发气等作为再生气等净化流程工艺,降低了净化系统的
能耗和煤层气的耗气率。本文的研究工作将为小型可移动式煤层气净化装置的设计和制造提供一些新的思路和研究
方向。
关键词:煤层气;分子筛;前处理
1 引言
煤层气(煤矿***)是优质清洁能源。我国埋深2000
方米,居世界第三位。《煤层气(煤矿***)开发利用“十二五”规划》提出,到2015年地面开发的煤
层气产量将达到160亿立方米[1]。而2010年,煤层气产量15亿立方米,商品量12亿立方米。截至2011
年底,中国煤层气钻井量约5000口,地面产量达23亿立方米,。
制约煤层气开发利用的一个关键问题是:煤层气单井产量低、压力低、地理位置偏远,几乎远
离管输系统,需要进行多井群的集汇与增压,建设周期长,初期投资也相当大。因此,在不具备管
输条件的情况下,煤层气不能得到有效利用,基本上都是白白的放空烧掉,不仅浪费能源,还污染
环境。采用小型可移动式煤层气液化装置将这些煤层气经过脱酸、脱水处理后,就地液化成 LNG 后
外运,将是一个很好的利用煤层气的方法[2]。
目前,对于小型可移动式天然气液化装置研究的很多[3-4],无论小型液化装置采用哪种制冷流程,
都需要对原料气进行脱酸、脱水处理。小型天然气液化装置需要具有结构紧凑、方便移动运输、装
配简单、自控程度高等特点,而净化是天然气液化不可缺少的一部分,因此也要求净化系统能够满
足上述要求。
2 可移动式煤层气净化方案选择
世界上至少有 30 多种脱酸气工艺,其中许多工艺具有专利。按照脱硫脱碳工艺过程本质可将其
分为化学反应类、物理分离类、化学物理类及生化类等。按操作特点、脱酸原理,可将这些工艺分
类为间歇法、化学吸收法、物理吸收法、混合溶剂吸收法、直接氧化法和膜分离法等。净化方法与
流程选择主要依据是:原料气的组成、压力、对产品的规格要求、总的成本与运行费用的估价等。
对于地表井煤层气来说,其成分主要由 90%以上的甲烷组成,其余气体包含氮气、CO2、H2O、O2
以及少量 C2-C5 等,其中水分处于饱和状态,一般不含硫。
在净化天然气领域广泛应用的主要有分子筛吸附法、醇***法、改良热钾法、砜***法等。目前大
型煤层气液化工厂中一般采用醇***法脱酸+分子筛深度脱水的方式[5],而醇***法中就涉及到吸收塔和
再生塔等塔器,吸收塔和再生塔都比较高,一般都要超过 15 米,有的甚至达到 30 米,这种