一種利用低濃度瓦斯制壓縮天然氣的方法和系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種利用低濃度瓦斯制壓縮天然氣的方法，將低濃度瓦斯進(jìn)入壓縮機(jī)1加壓后進(jìn)入變壓吸附I提濃，變壓吸附I和III的吸附廢氣進(jìn)入變壓吸附II回收氮?dú)猓獨(dú)夥祷貕嚎s機(jī)1進(jìn)口，變壓吸附I提濃的甲烷混合氣經(jīng)增壓后進(jìn)入變壓吸附III提濃，變壓吸附III后的甲烷混合氣一部分脫氧制得產(chǎn)品氣，另一部分作為置換氣分別進(jìn)入變壓吸附I和III或先進(jìn)入變壓吸附III再進(jìn)入變壓吸附I，置換廢氣進(jìn)入壓縮機(jī)1的進(jìn)口，變壓吸附I和III的順?lè)艢夥謩e進(jìn)入各自的已再生的塔中回收氮?dú)?。本發(fā)明還公開(kāi)了一種相應(yīng)的利用低濃度瓦斯制壓縮天然氣的系統(tǒng)。本發(fā)明方法使得吸附過(guò)程中氧含量始終保持小于爆炸允許氧含量，安全，功耗低，回收率高。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種利用低濃度瓦斯制壓縮天然氣的方法和系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及低濃度瓦斯提濃的技術(shù)，尤其是一種利用低濃度瓦斯制壓縮天然氣的方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著城市化的發(fā)展，我國(guó)天然氣消費(fèi)量年增長(zhǎng)率維持在10%以上，2013年我國(guó)常規(guī)天然氣產(chǎn)量1147億立方米，表觀(guān)消費(fèi)量達(dá)到1676億立方米，進(jìn)口量同比大增25 %，達(dá)到530億立方米，全年天然氣對(duì)外依存度達(dá)到31.6%。預(yù)計(jì)2020年我國(guó)天然氣消費(fèi)量增加到3000億立方米，屆時(shí)約有50%依賴(lài)進(jìn)口。另一方面，我國(guó)煤層氣資源量達(dá)到36.8萬(wàn)億立方米，與常規(guī)天然氣儲(chǔ)量相當(dāng)，可作為天然氣的重要補(bǔ)充。
[0003]我國(guó)每年因采煤向大氣中排放的瓦斯折純甲烷達(dá)到300億立方米以上，而利用率不足10%，造成嚴(yán)重的資源浪費(fèi)和環(huán)境污染。采煤工作面及其回風(fēng)流中的瓦斯主要來(lái)源于三個(gè)方面(梁能，“采煤工作面瓦斯抽采技術(shù)的應(yīng)用”，科技與企業(yè)，2012年9月):(1)采煤工作面新暴露出的煤壁內(nèi)的瓦斯涌出；(2)采煤工作面新采落下來(lái)的煤炭中散發(fā)出來(lái)的瓦斯；(3)采空區(qū)內(nèi)存余浮煤中解吸出來(lái)的瓦斯。
[0004]煤礦排放瓦斯主要為采空區(qū)抽排的低濃度瓦斯，目前最常用的采煤工作面采空區(qū)抽采方法有密閉抽采法和回采采空區(qū)插(埋)管抽采法兩種。密閉抽采法抽出的瓦斯?jié)舛瓤蛇_(dá)25~60%，而回采采空區(qū)插(埋)管抽采法抽出的瓦斯?jié)舛纫话阒挥?0~25%，但因其簡(jiǎn)單易行、成本低而成為目前主要的抽采方法，如內(nèi)蒙古某煤礦2013年全年大泵系統(tǒng)平均瓦斯抽排流量為8772.4Nm3/h，平均甲烷濃度為18.57%,甲烷最高濃度21.71%，最低
15.72% ;小泵系統(tǒng)2013年全年平均瓦斯抽排量為276.8Nm3/h，平均甲烷濃度為6.5%，最高甲烷濃度11.7%，最低3.2%。
[0005]常溫常壓下甲烷的爆炸極限為5-15%，為保證安全，在瓦斯抽排及管路輸送時(shí)需要不間斷的噴水-水分離-噴水，操作過(guò)程復(fù)雜。目前甲烷濃度低于30%的低濃度瓦斯主要直接排入大氣，或者用于發(fā)電，低濃度瓦斯直接發(fā)電效率太低，研究表明，將煤礦抽排的低濃度瓦斯提濃制成壓縮天然氣才能得到更廣泛的應(yīng)用。
[0006]中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利CN85103557B “用變壓吸附法富集礦井區(qū)瓦斯氣中甲烷”公開(kāi)了一種變壓吸附提濃瓦斯的方法，但該方法的實(shí)施存在安全隱患，壓縮過(guò)程中要穿過(guò)甲烷的爆炸極限，同樣，在吸附過(guò)程中，隨著甲烷被吸附富集也會(huì)穿過(guò)甲烷的爆炸極限區(qū)，因而未得到推廣和應(yīng)用。
[0007] 瓦斯爆炸必須具備3個(gè)條件:一定濃度的瓦斯、高溫火源的存在和充足的氧氣。氧氣的存在是促成爆炸鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的根源，當(dāng)氧濃度降至某一極限值之下時(shí)，鏈?zhǔn)椒磻?yīng)便不會(huì)發(fā)生。最大允許氧含量是指當(dāng)給以足夠的點(diǎn)燃能量使某一濃度的可燃?xì)怏w或液體蒸汽剛好不發(fā)生爆炸的臨界最高氧濃度，即爆炸與不爆炸的臨界點(diǎn)(萬(wàn)成略，汪莉，“可燃性氣體含氧量安全限值的探討”；中國(guó)安全科學(xué)學(xué)報(bào)，1999，9 (I) 3)。若氧含量高于此濃度，便會(huì)發(fā)生燃燒或爆炸。換句話(huà)說(shuō)，氧含量低于此濃度便不會(huì)發(fā)生燃燒或爆炸(張?jiān)隽?，蔡康旭；“可燃?xì)怏w(液體蒸汽)的爆炸極限與最大允許含氧量的對(duì)比研究”；中國(guó)安全科學(xué)學(xué)報(bào)，2005，12(15))。根據(jù)“化肥安全技術(shù)手冊(cè)”(原化學(xué)工業(yè)部化肥司主持，吳涇化學(xué)聯(lián)合公司，南京化學(xué)工業(yè)公司編，1983年第一版)的圖1.1 一12,氫、一氧化碳、甲燒和氮、二氧化碳混合氣的爆炸極限(空氣中)提供的CH4-N2系統(tǒng)爆炸范圍，氧氣濃度其臨界點(diǎn)為氧含量12.3%。
[0008]中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)CN103205297A“一種利用變壓吸附法分離提純礦井區(qū)煤層氣中甲烷的方法”和CN103212273A “一種利用變壓吸附法濃縮低濃度礦井區(qū)煤層氣中甲烷的方法”利用這一技術(shù)原理，在瓦斯中加入一定量的惰性氣體，以減少其氧濃度，使其氧濃度控制在最大允許氧含量之下，即控制在爆炸范圍之外，解決了低濃度瓦斯提濃過(guò)程的安全性問(wèn)題。
[0009]然而，針對(duì)上述發(fā)明申請(qǐng)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)原料瓦斯中甲烷濃度很低時(shí)(例如瓦斯?jié)舛葹?5% )，為降低進(jìn)入變壓吸附中的氧含量，通常要求加入的氮?dú)饬窟_(dá)到原料氣量的75%以上，而原料瓦斯中原有氮?dú)鉂舛缺旧淼陀?0%，而變壓吸附制氮存在一定的收率，這時(shí)就需要增加空分制氮，從而增加了投資和能耗，經(jīng)濟(jì)效益下降。另一方面，加當(dāng)入大量氮?dú)夂?，進(jìn)變壓吸附混合氣中甲烷濃度低于10%，而氮?dú)鉂舛雀哂?0%，甲烷和氮?dú)庠诟魑絼┥戏蛛x系數(shù)低，為盡可能提高產(chǎn)品甲烷濃度，流程設(shè)置上會(huì)較為復(fù)雜，使得能耗增加。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]針對(duì)以上問(wèn)題，本發(fā)明的目的之一是針對(duì)低濃度瓦斯提供一種功耗小、收率高的利用低濃度瓦斯制壓縮天然氣的方法。
[0011]一種利用低濃度瓦斯制壓縮天然氣的方法，采用三段變壓吸附和一段脫氧，包括:
[0012](I)將低濃度瓦斯經(jīng)壓縮機(jī)加壓至0.2-0.4MPa后進(jìn)入變壓吸附I提濃至甲烷的體積百分含量為30-40% ；
[0013](2)變壓吸附I的吸附廢氣進(jìn)入變壓吸附II回收氮?dú)?，氮?dú)夥祷剡M(jìn)入步驟⑴的加壓步驟，變壓吸附I的順?lè)艢膺M(jìn)入變壓吸附I已再生的塔中回收氮?dú)猓?br> [0014](3)變壓吸附I提濃的甲烷混合氣經(jīng)增壓至0.4-0.6MPa后進(jìn)入變壓吸附III提濃至甲烷的體積百分含量90%以上；
[0015](4)變壓吸附III后的甲烷混合氣經(jīng)一級(jí)增壓后一部分氣體進(jìn)行脫氧，經(jīng)冷卻和氣水分離后，再經(jīng)加壓得到產(chǎn)品氣，另一部分氣體作為置換氣先進(jìn)入變壓吸附III再進(jìn)入變壓吸附I或者另一部分氣體再分為兩股氣作為置換氣分別進(jìn)入變壓吸附I和III，置換廢氣返回進(jìn)入步驟(1)的加壓步驟；
[0016](5)變壓吸附III的吸附廢氣進(jìn)入變壓吸附II回收氮?dú)?，氮?dú)夥祷剡M(jìn)入步驟(1)的加壓步驟，變壓吸附III的順?lè)艢膺M(jìn)入變壓吸附III已再生的塔中回收氮?dú)猓形竭^(guò)程中氧含量小于爆炸允許氧含量下限。
[0017]其中，在步驟(4)中，變壓吸附III后的甲烷混合氣分為兩部分，一部分進(jìn)行脫氧、冷卻、氣水分離及加壓后得到產(chǎn)品氣，該產(chǎn)品氣為符合國(guó)家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的壓縮天然氣，另一部分氣體作為置換氣，該置換氣可以有兩種走向，第一種走向是該置換氣進(jìn)入變壓吸附III，變壓吸附III的置換廢氣進(jìn)入變壓吸附I，變壓吸附I的置換廢氣最后返回進(jìn)入步驟(1)的加壓步驟；該置換氣的另一種走向是分為兩股氣體分別進(jìn)入變壓吸附I和III，變壓吸附I和變壓吸附III的置換廢氣再分別返回進(jìn)入步驟(1)的加壓步驟，上述置換氣的置換比優(yōu)選為1-2:1。
[0018]其中，在以上變壓吸附的任一周期內(nèi)，每個(gè)吸附塔都要經(jīng)歷吸附、均壓降、順?lè)?、置換、逆放、抽空、均壓升、充壓等步驟。
[0019]其中，變壓吸附I和變壓吸附III均采用抽真空方法從吸附相中得到提濃的甲烷混合氣。
[0020]其中，步驟(4)的脫氧采用在催化劑的作用下，利用甲烷與氧氣的燃燒反應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)脫氧，脫氧后氣體中的氧含量低于0.1 %。
[0021]其中，上述低濃度瓦斯中甲烷的體積百分含量為15% -30%，通過(guò)向原料瓦斯中混入變壓吸附II的產(chǎn)品氮?dú)?，以及置換廢氣，在置換比1-2的情況下，在稀釋原料瓦斯中的氧含量的同時(shí)，還可提高甲烷濃度。各吸附劑對(duì)吸附質(zhì)的吸附量與吸附質(zhì)的分壓正相關(guān)，因此，提高進(jìn)變壓吸附I的甲烷濃度，對(duì)提濃甲烷是十分有利的。
[0022]變壓吸附I吸附后的吸附廢氣直接進(jìn)入變壓吸附II回收氮?dú)猓捎诩淄橐呀?jīng)被分離，進(jìn)變壓吸附II的進(jìn)氣中的氮?dú)怏w積百分含量得以提高，這對(duì)提高氮?dú)饣厥章适怯欣?，可增加氮?dú)獾漠a(chǎn)量，回收的氮?dú)夥祷卦蠚鈮嚎s機(jī)的進(jìn)口，變壓吸附II的吸附廢氣作為富氧氣排入界外。
[0023]其中，在上述方法開(kāi)工時(shí)，利用變壓吸附II制備氮?dú)?如開(kāi)啟變壓吸附II空氣制氮)，與低濃度瓦斯混合使得混合氣的氧含量小于爆炸極限下限。
[0024]變壓吸附通常多塔操作，在任一時(shí)刻，至少總有一個(gè)塔在吸附，一個(gè)塔再生完全，變壓吸附I (PSAI)的順?lè)艢膺M(jìn)入PSAI已再生的塔中回收氮?dú)?，這樣在無(wú)需增壓的情況下就可回收順?lè)艢庵械牡獨(dú)夂蜕倭考淄椤?br> [0025]變壓吸附I的吸附相經(jīng)抽空解析，甲烷濃度提高到30%~40%，經(jīng)增壓到
0.4MPa~0.6MPa(G)后進(jìn)入變壓吸附III，變壓吸附III的吸附廢氣進(jìn)入變壓吸附II進(jìn)口用于回收氮?dú)猓c變壓吸附I的順?lè)艢庀嗨?，變壓吸附III(PSAIII)的順?lè)艢膺M(jìn)入PSAIII已再生的塔中回收氮?dú)夂蜕倭考淄椤?br> [0026]具體地，上述方法中的步驟(3)和⑷中，變壓吸附III的吸附相經(jīng)抽空解析，甲烷濃度提高到90%以上，再經(jīng)一級(jí)增壓后分為兩部分氣分別進(jìn)行脫氧和作為置換氣，進(jìn)入脫氧的一部分氣體與作為置換氣的另一部分的分配比例為1-2:1。
[0027]第一部分氣體進(jìn)入脫氧系統(tǒng)，該脫氧系統(tǒng)優(yōu)選在催化劑作用下，甲烷與氧氣發(fā)生反應(yīng)而達(dá)到脫氧的目的。催化劑只要求具有一定的活性，能催化甲烷與氧發(fā)生燃燒反應(yīng)生成水和二氧化碳即可。由于催化燃燒反應(yīng)需要在一定的起燃溫度下進(jìn)行，為降低能耗，優(yōu)選采用貴金屬催化劑，氣體經(jīng)壓縮后，溫度通常在100°C以上，直接進(jìn)入脫氧反應(yīng)器，無(wú)需再加熱。催化劑的選用可選用目前國(guó)內(nèi)催化劑行業(yè)中已工業(yè)應(yīng)用的鈀觸媒脫氧催化劑(西南化工研究設(shè)計(jì)院有限公司生產(chǎn)的CAN-561)，也可采用國(guó)內(nèi)外其它企業(yè)生產(chǎn)的可用于可燃?xì)怏w與氧氣發(fā)生反應(yīng)的貴金屬脫氧催化劑，催化燃燒反應(yīng)優(yōu)選在100~200°C下進(jìn)行。優(yōu)選的，催化脫氧后的高溫氣體可用來(lái)預(yù)熱脫氧進(jìn)氣，再經(jīng)冷卻和氣水分離，加壓到21MPa后作為壓縮天然氣產(chǎn)品輸出。
[0028] 第二部分氣體作為置換氣，該置換氣可以選擇有兩種方式進(jìn)行處理，第一種方式是置換氣進(jìn)入變壓吸附III置換出床層內(nèi)死空間的吸附廢氣，以提高產(chǎn)品甲烷濃度，置換比優(yōu)選在1-2之間，變壓吸附III的置換廢氣進(jìn)入變壓吸附I，置換出變壓吸附I床層內(nèi)死空間的吸附廢氣，變壓吸附I的置換廢氣再進(jìn)入步驟(1)的加壓進(jìn)口(原料壓縮機(jī)進(jìn)口)與原料瓦斯、氮?dú)饣旌希?jīng)混合后氧氣濃度得以降到小于爆炸極限下限，優(yōu)選在12%以下，而甲烷的體積百分濃度提高1% _9%，采用兩次置換，減少置換壓縮機(jī)數(shù)量，降低能耗，同時(shí)使工藝流程設(shè)置更加簡(jiǎn)便，置換廢氣經(jīng)一步即可回收，提高甲烷收率。第二種方式是置換氣再分為兩股，分別進(jìn)入變壓吸附I和變壓吸附III，置換出床層內(nèi)死空間的吸附廢氣，提高甲烷濃度，置換比優(yōu)選在1-2之間，變壓吸附I和變壓吸附III的置換廢氣再進(jìn)入步驟(1)的加壓進(jìn)口(原料壓縮機(jī)進(jìn)口)與原料瓦斯、氮?dú)饣旌?，?jīng)混合后氧氣濃度得以降到小于爆炸極限下限，優(yōu)選在12%以下，而甲烷的體積百分濃度提高1% -9%，采用該方式，可避免兩段變壓吸附置換步驟時(shí)序相沖突，置換相對(duì)獨(dú)立。
[0029]其中，上述第二種方式將置換氣分為兩股分別進(jìn)入變壓吸附I和變壓吸附III時(shí)，進(jìn)入變壓吸附I的氣體與進(jìn)入變壓吸附III的氣體的比例為1-2:1，其中優(yōu)選更多的置換氣進(jìn)入變壓吸附I。
[0030]低濃度瓦斯提濃后，不論是深冷分離還是加壓制CNG，壓力都需大幅提升，而變壓吸附通常難以將氧氣脫除到0.5%以下，如制壓縮天然氣(CNG)則需加壓到20MPa以上，少量氧氣的仍存在安全隱患，因此，需要增加脫氧步驟。
[0031]本發(fā)明的目的之二是提供利用低濃度瓦斯制壓縮天然氣的系統(tǒng)，針對(duì)上述步驟
(4)中的置換氣的兩種處理方式，本發(fā)明提供的利用低濃度瓦斯制壓縮天然氣的系統(tǒng)也有兩種相應(yīng)的系統(tǒng)。
[0032]一種利用低濃度瓦斯制壓縮天然氣的系統(tǒng)，包括三個(gè)變壓吸附系統(tǒng)和脫氧系統(tǒng)，所述壓縮機(jī)I與變壓吸附系統(tǒng)I相連，所述變壓吸附系統(tǒng)I與變壓吸附系統(tǒng)II相連，所述變壓吸附系統(tǒng)I通過(guò)壓縮機(jī)2與變壓吸附系統(tǒng)III相連，所述變壓吸附系統(tǒng)III通過(guò)壓縮機(jī)3與脫氧系統(tǒng)相連，脫氧系統(tǒng)依次與冷卻器、氣水分離器、和壓縮機(jī)4相連，變壓吸附系統(tǒng)II的氮?dú)獬隹谂c壓縮機(jī)I的進(jìn)口相連，壓縮機(jī)3的置換氣出口與變壓吸附系統(tǒng)III相連，變壓吸附系統(tǒng)III的置換廢氣出口與變壓吸附系統(tǒng)I相連，變壓吸附系統(tǒng)I的置換廢氣出口與壓縮機(jī)I的入口相連，變壓吸附系統(tǒng)III的吸附廢氣出口與變壓吸附系統(tǒng)II相連，變壓吸附系統(tǒng)I的順?lè)艢獬隹谂c變壓吸附系統(tǒng)I的再生塔入口相連，變壓吸附系統(tǒng)III的順?lè)艢獬隹谂c變壓吸附系統(tǒng)III的再生塔入口相連。
[0033]另一種利用低濃度瓦斯制壓縮天然氣的系統(tǒng)，包括三個(gè)變壓吸附系統(tǒng)和脫氧系統(tǒng)，所述壓縮機(jī)I與變壓吸附系統(tǒng)I相連，所述變壓吸附系統(tǒng)I與變壓吸附系統(tǒng)II相連，所述變壓吸附系統(tǒng)I通過(guò)壓縮機(jī)2與變壓吸附系統(tǒng)III相連，所述變壓吸附系統(tǒng)III通過(guò)壓縮機(jī)3與脫氧系統(tǒng)相連，脫氧系統(tǒng)依次與冷卻器、氣水分離器、和壓縮機(jī)4相連，變壓吸附系統(tǒng)II的氮?dú)獬隹谂c壓縮機(jī)I的進(jìn)口相連，壓縮機(jī)3的置換氣出口分別與變壓吸附系統(tǒng)I和變壓吸附III相連，變壓吸附系統(tǒng)I和III的置換廢氣出口與壓縮機(jī)I的入口相連，變壓吸附系統(tǒng)III的吸附廢氣出口與變壓吸附系統(tǒng)II相連，變壓吸附系統(tǒng)I的順?lè)艢獬隹谂c變壓吸附系統(tǒng)I的再生塔入口相連，變壓吸附系統(tǒng)III的順?lè)艢獬隹谂c變壓吸附系統(tǒng)III的再生塔入口相連。
[0034] 變壓吸附分離提濃氣體的優(yōu)勢(shì)是在常溫下操作，但因不斷的升壓降壓造成功耗浪費(fèi)。本工藝充分利用了變壓吸附1、變壓吸附II和變壓吸附III壓縮后的氣體壓力以及變壓吸附I和變壓吸附III的順?lè)艢鈮毫Γ儔何絀和變壓吸附III的吸附廢氣壓力高，直接進(jìn)入變壓吸附II回收氮?dú)猓儔何絀I回收的氮?dú)鈮毫θ暂^高，直接進(jìn)入原料壓縮機(jī)進(jìn)口，變壓吸附I和變壓吸附III的順?lè)艢庵苯舆M(jìn)入各自再生后的吸附塔，在均升吸附塔的同時(shí)順?lè)艢獾靡曰厥铡３鲎儔何絀II的氣體經(jīng)一級(jí)壓縮后分成兩股，一部分進(jìn)脫氧裝置，另一股作為置換氣，使置換或脫氧增壓耦合在一臺(tái)壓縮機(jī)的一級(jí)壓縮出口即可完成，減少了壓縮機(jī)數(shù)量，降低了能耗，經(jīng)脫氧后的氣體壓力因克服系統(tǒng)阻力有所降低，但壓縮功耗損失較小，爾后直接進(jìn)入二級(jí)壓縮，本工藝整個(gè)過(guò)程的壓縮功耗得以充分利用。
[0035]采用本發(fā)明的方法，原料低濃度瓦斯進(jìn)入界區(qū)，出口只在兩處排除氣體，一是在變壓吸附II處有一股富氧吸附廢氣排除，另一股是作為產(chǎn)品壓縮天然氣輸出，因此，本發(fā)明的方法的甲烷回收率高、安全環(huán)保。
[0036]本發(fā)明方法使吸附過(guò)程中氧含量始終保持小于爆炸允許氧含量下限，本發(fā)明方法過(guò)程均在甲烷爆炸極限外進(jìn)行，解決了系統(tǒng)性的安全問(wèn)題。
[0037]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于:
[0038](I)提高了系統(tǒng)運(yùn)行的安全性，使變壓吸附技術(shù)分離提純低濃度瓦斯中的甲烷得以實(shí)施；
[0039](2)整個(gè)方法過(guò)程中的壓縮機(jī)的功耗均得到充分利用；
[0040](3)除產(chǎn)品氣外，整個(gè)系統(tǒng)中僅有一處排出廢氣，甲烷的回收率高；
[0041](4)利用變壓吸附提濃甲烷裝置的未吸附氣作為氮?dú)獾臍庠?，無(wú)需配置其它制氮
裝置；
[0042](5)可以將產(chǎn)品壓縮天然氣中的氧降至很低的水平(低于0.1% )。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0043]本發(fā)明將通過(guò)例子并參照附圖的方式說(shuō)明，其中:
[0044]圖1是實(shí)施例1的方法工藝流程圖。
[0045]圖2是實(shí)施例2的方法工藝流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0046]本說(shuō)明書(shū)中公開(kāi)的所有特征，或公開(kāi)的所有方法或過(guò)程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。
[0047]本說(shuō)明書(shū)(包括任何附加權(quán)利要求、摘要和附圖)中公開(kāi)的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類(lèi)似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個(gè)特征只是一系列等效或類(lèi)似特征中的一個(gè)例子而已。
[0048]實(shí)施例1
[0049]表1低濃度瓦斯組分
[0050]
【權(quán)利要求】
1.一種利用低濃度瓦斯制壓縮天然氣的方法，其特征在于，包括: (1)將低濃度瓦斯加壓至0.2-0.4MPa后進(jìn)入變壓吸附I提濃至甲烷的體積百分含量為30-40% ； (2)變壓吸附I的吸附廢氣進(jìn)入變壓吸附II回收氮?dú)?，氮?dú)夥祷剡M(jìn)入步驟(1)的加壓步驟，變壓吸附I的順?lè)艢膺M(jìn)入變壓吸附I已再生的塔中回收氮?dú)猓? (3)變壓吸附I提濃的甲烷混合氣經(jīng)增壓至0.4-0.6MPa后進(jìn)入變壓吸附III提濃至甲烷的體積百分含量90%以上； (4)變壓吸附III后的甲烷混合氣經(jīng)一級(jí)增壓后一部分氣體進(jìn)行脫氧，經(jīng)冷卻和氣水分離后，再經(jīng)加壓得到產(chǎn)品氣，另一部分氣體作為置換氣先進(jìn)入變壓吸附III再進(jìn)入變壓吸附I或者另一部分氣體再分為兩股氣作為置換氣分別進(jìn)入變壓吸附I和III，置換廢氣返回進(jìn)入步驟(1)的加壓步驟； (5)變壓吸附III的吸附廢氣進(jìn)入變壓吸附II回收氮?dú)猓獨(dú)夥祷剡M(jìn)入步驟(1)的加壓步驟，變壓吸附III的順?lè)艢膺M(jìn)入變壓吸附III已再生的塔中回收氮?dú)猓形竭^(guò)程中氧含量小于爆炸允許氧含量下限。
2.如權(quán)利要求1所述的一種利用低濃度瓦斯制壓縮天然氣的方法，其特征在于，所述低濃度瓦斯中甲烷的體積百分含量為15% -30%。
3.如權(quán)利要求1所述的一種利用低濃度瓦斯制壓縮天然氣的方法，其特征在于，脫氧后的高溫氣體用于預(yù)熱脫氧進(jìn)氣。
4.如權(quán)利要求1所述的一種利用低濃度瓦斯制壓縮天然氣的方法，其特征在于，步驟(4)中甲烷混合氣分成兩部分，所述進(jìn)行脫氧的一部分氣體與作為置換氣的另一部分氣體的比例為1-2:1。
5.如權(quán)利要求1或4所述的一種利用低濃度瓦斯制壓縮天然氣的方法，其特征在于，所述步驟(4)中將作為置換氣的另一部分氣體分成兩股氣分別進(jìn)入變壓吸附I和III，所述進(jìn)入變壓吸附I和III的兩股氣的比例為1-2:1。
6.如權(quán)利要求1所述的一種利用低濃度瓦斯制壓縮天然氣的方法，其特征在于，在開(kāi)工時(shí)利用變壓吸附II制備氮?dú)猓c低濃度瓦斯混合使得混合氣的氧含量小于爆炸極限下限。
7.一種利用低濃度瓦斯制壓縮天然氣的系統(tǒng)，其特征在于，包括三個(gè)變壓吸附系統(tǒng)和脫氧系統(tǒng)，所述壓縮機(jī)I與變壓吸附系統(tǒng)I相連，所述變壓吸附系統(tǒng)I與變壓吸附系統(tǒng)II相連，所述變壓吸附系統(tǒng)I通過(guò)壓縮機(jī)2與變壓吸附系統(tǒng)III相連，所述變壓吸附系統(tǒng)III通過(guò)壓縮機(jī)3與脫氧系統(tǒng)相連，脫氧系統(tǒng)依次與冷卻器、氣水分離器、和壓縮機(jī)4相連，變壓吸附系統(tǒng)II的氮?dú)獬隹谂c壓縮機(jī)I的進(jìn)口相連，壓縮機(jī)3的置換氣出口與變壓吸附系統(tǒng)III相連，變壓吸附系統(tǒng)III的置換廢氣出口與變壓吸附系統(tǒng)I相連，變壓吸附系統(tǒng)I的置換廢氣出口與壓縮機(jī)I的入口相連，變壓吸附系統(tǒng)III的吸附廢氣出口與變壓吸附系統(tǒng)II相連，變壓吸附系統(tǒng)I的順?lè)艢獬隹谂c變壓吸附系統(tǒng)I的再生塔入口相連，變壓吸附系統(tǒng)III的順?lè)艢獬隹谂c變壓吸附系統(tǒng)III的再生塔入口相連。
8.一種利用低濃度瓦斯制壓縮天然氣的系統(tǒng)，其特征在于，包括三個(gè)變壓吸附系統(tǒng)和脫氧系統(tǒng)，所述壓縮機(jī)I與變壓吸附系統(tǒng)I相連，所述變壓吸附系統(tǒng)I與變壓吸附系統(tǒng)II相連，所述變壓吸附系統(tǒng)I通過(guò)壓縮機(jī)2與變壓吸附系統(tǒng)III相連，所述變壓吸附系統(tǒng)III通過(guò)壓縮機(jī)3與脫氧系統(tǒng)相連，脫氧系統(tǒng)依次與冷卻器、氣水分離器、和壓縮機(jī)4相連，變壓吸附系統(tǒng)II的氮?dú)獬隹谂c壓縮機(jī)I的進(jìn)口相連，壓縮機(jī)3的置換氣出口分別與變壓吸附系統(tǒng)I和變壓吸附系統(tǒng)III相連，變壓吸附系統(tǒng)I和III的置換廢氣出口與壓縮機(jī)I的入口相連，變壓吸附系統(tǒng)III的吸附廢氣出口與變壓吸附系統(tǒng)II相連，變壓吸附系統(tǒng)I的順?lè)艢獬隹谂c變壓吸附系統(tǒng)I的再生塔入口相連，變壓吸附系統(tǒng)III的順?lè)艢獬隹谂c變壓吸附系統(tǒng)III的再生塔入口 相連。
【文檔編號(hào)】C10L3/10GK104004560SQ201410271598
【公開(kāi)日】2014年8月27日 申請(qǐng)日期:2014年6月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月18日
【發(fā)明者】陳耀壯, 李潔, 譚平華, 熊?chē)?guó)炎, 王磊, 賴(lài)崇偉, 雷菊梅, 趙英 申請(qǐng)人:西南化工研究設(shè)計(jì)院有限公司