煤層氣主要含甲烷成分,與天然氣具有區(qū)域互補(bǔ)性。我國(guó)煤層氣資源豐富,但利用率還不到50%。導(dǎo)致這一現(xiàn)象的主要原因是在煤礦開采過程中抽采的煤層氣含有5%～10%的氧氣而因安全原因被焚燒或放空,沒能直接回收利用。既浪費(fèi)了寶貴的清潔能源,又增加了溫室氣體的排放,污染了環(huán)境。甲烷的爆炸極限是約束含氧煤層氣分離提純工藝過程的關(guān)鍵。 本文采用HYSYS對(duì)常規(guī)天然氣液化方法進(jìn)行模擬分析,結(jié)果表明：在煤層氣中CH4摩爾分?jǐn)?shù)為68%,其余均為空氣成分時(shí),液化壓力至少要達(dá)到4.0MPa,才能確保LNG產(chǎn)品中滿足氮?dú)夂啃∮?%的條件,此時(shí)BOG氣體中甲烷摩爾分?jǐn)?shù)為48.87%,而甲烷回收率最大為60.5%,浪費(fèi)了煤層氣資源,確定常規(guī)天然氣液化方法處理含有大量氮氧組成的煤層氣是不可行的。宜采用帶低溫精餾單元的含氮氧煤層氣液化系統(tǒng)。 選用丙烷預(yù)冷氮膨脹制冷和混合制冷劑液化精餾工藝進(jìn)行模擬、對(duì)比,結(jié)果表明：在安全性方面,混合制冷劑液化精餾流程優(yōu)于丙烷預(yù)冷氮膨脹制冷液化流程；在產(chǎn)品純度基本相同的條件下,混合制冷劑液化流程比丙烷預(yù)冷氮膨脹制冷少消耗5067.66kW,整個(gè)液化流程節(jié)能25.2%,并且甲烷回收率也較高,為85.3%。 本文同時(shí)分析了煤層氣壓力、溫度、組成變化對(duì)混合制冷劑液化精餾流程性能參數(shù)的影響；比較了不同制冷劑組成對(duì)制冷劑用量和制冷功耗的影響,確定了含氧煤層氣液化系統(tǒng)的混合制冷劑組分。分析了混合制冷劑各組成的變化對(duì)換熱器內(nèi)部最小溫差、關(guān)鍵點(diǎn)氣相分率的影響,為混合制冷劑的優(yōu)化配比提供依據(jù)。同時(shí),對(duì)精餾流程中的關(guān)鍵設(shè)備低溫精餾塔進(jìn)行分析,從產(chǎn)品純度和安全角度,確定了低溫精餾塔的理論塔板數(shù)為10塊,塔頂操作壓力為0.18MPa,溫度為-166.8℃時(shí),返流煤層氣中的CH4摩爾分?jǐn)?shù)要大于爆炸上限18.85%；分析了低溫精餾塔內(nèi)部溫度、壓力及氣液相摩爾流量分布情況,以及再沸比對(duì)返流煤層氣中CH4含量、LNG中O2+N2的含量、再沸器熱負(fù)荷和LNG產(chǎn)量的影響,提出在煤層氣低溫液化精餾分離的實(shí)際調(diào)試運(yùn)行中,可根據(jù)煤層氣中的氧氣含量適當(dāng)調(diào)節(jié)低溫精餾塔的再沸比,控制LNG產(chǎn)品中的氮氧含量,保證產(chǎn)品高純度。在保證混合制冷劑液化流程安全的前提條件下,采用注入氮?dú)馐刮矚舛杌?失去爆炸性,然后通過吸收塔吸收尾氣中的甲烷,可以提高甲烷回收率。通過HYSYS模擬分析得到,氮?dú)庾⑷氡却笥?.30后,可使尾氣失去爆炸性,通過合理增加液氮量可以使產(chǎn)品LNG中的甲烷濃度達(dá)到99.63%,甲烷回收率從原來(lái)的85.3%提高到99.0%。
【學(xué)位單位】：西南石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2014
【中圖分類】：TE645
【部分圖文】：

只要滿足爆炸的條件在此環(huán)境下就會(huì)發(fā)生爆炸。II、III兩個(gè)區(qū)域分別區(qū)，但只要在密封區(qū)間通入足夠的新鮮空氣或甲院，引起濃度變化，點(diǎn)移至CLU區(qū)域，爆炸也有可能被觸發(fā)；IV區(qū)是安全區(qū)，不會(huì)發(fā)生ard爆炸性三角形只是告訴我們氣體樣品是否處于爆炸區(qū)域，但隨著本如甲院濃度、壓力和溫度發(fā)生變化，混合氣的點(diǎn)圖發(fā)生移動(dòng)，爆炸

變組分配比影響換熱器的溫度分布曲線，其制冷溫度可達(dá)70K?150K的范圍[M。典型的混合制冷劑液化流程如圖1-5所示，制冷系統(tǒng)和天然氣液化系統(tǒng)相互分開，形成兩個(gè)獨(dú)立的循環(huán)。r*'^"AAA/V—I 人_ vWW— vVWV———丫一 AAAA/I AWv“ AWV^Q^M/% - I AWV—~‘0-"-@-^>AAAA. 一 mtv 一_-^yww—[>4^ 分離耀壓縮機(jī)冷卻器 冷箱 節(jié)流閱V圖1-5混合制冷劑液化流程混合制冷劑經(jīng)過壓縮冷卻后，通過氣液分離器得到氣液兩相，液體經(jīng)換熱器過冷后再經(jīng)節(jié)流閥節(jié)流降溫，與蒸發(fā)氣混合后一起為換熱器提供冷?量，冷卻天然氣、氣態(tài)混合制冷劑和需要過冷的液態(tài)混合制冷劑[45]。原料氣經(jīng)換熱器降溫后，大部分變?yōu)橐后w，經(jīng)節(jié)流后分離，作為液態(tài)產(chǎn)品儲(chǔ)存于儲(chǔ)罐，未液化的天然氣返回原料氣入口進(jìn)行再液化，或直接作為燃料氣使用�；旌现评鋭┮夯鞒叹哂胁僮骱�(jiǎn)便、所需設(shè)備少、節(jié)約成本、功耗低、冷劑純度要求不過于嚴(yán)格，且可以從天然氣本身提取與補(bǔ)充冷劑等特點(diǎn)[46]。目前國(guó)內(nèi)外己投產(chǎn)和在建的天然氣液化裝置大部分采用混合制冷劑循環(huán)

低溫氣流來(lái)提供冷量，同時(shí)對(duì)外做功，可以用來(lái)驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)。典型的天然氣膨脹制冷液化循環(huán)流程如圖1-6所示。膨脹機(jī)制冷循環(huán)具有設(shè)備數(shù)量少，流程簡(jiǎn)單，占地面積小，操作靈活等優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是能耗較高。對(duì)于希望盡可能減少投資、采用撬裝式設(shè)計(jì)以減少占地面積和現(xiàn)場(chǎng)安裝工作量、對(duì)能耗指標(biāo)要求不高的小型液化裝置（煤層氣液化通常屬于此類），膨脹機(jī)制冷循環(huán)具有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)能力[49]。8

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前8條

1 錢伯章;朱建芳;;煤層氣資源及其利用[J];節(jié)能與環(huán)保;2006年12期

2 王華;葛嶺梅;鄧軍;;惰性氣體抑制礦井瓦斯爆炸的實(shí)驗(yàn)研究[J];礦業(yè)安全與環(huán)保;2008年01期

3 向廣艷;潘紅艷;張煜;林倩;;含氧煤層氣分離提純技術(shù)的研究進(jìn)展[J];貴州化工;2012年02期

4 尹全森;李紅艷;季中敏;崔杰詩(shī);杜宏鵬;范慶虎;賈林祥;;混合制冷劑循環(huán)的級(jí)數(shù)對(duì)制冷性能的影響[J];化工學(xué)報(bào);2009年11期

5 王淑蘭,畢明樹,李岳;工業(yè)多元混合氣體爆炸極限計(jì)算[J];化工裝備技術(shù);2000年06期

6 林雪峰;劉勝;邸志強(qiáng);;我國(guó)煤層氣利用概述[J];煤炭技術(shù);2010年04期

7 蔣浩;高永和;王文軍;夏星星;常玉春;;MRC流程混合制冷劑的選擇[J];煤氣與熱力;2012年02期

8 李秋英;王莉;巨永林;;含氧煤層氣的液化及雜質(zhì)分離[J];天然氣工業(yè);2011年04期

本文編號(hào)：2827190