導(dǎo)航：安全管理網(wǎng)>> 安全論文>> 礦山安全論文>>正文

低濃度含氧煤層氣深冷液化工藝安全方法研究

文檔作者：朱菁肖露王長(zhǎng)元文檔來(lái)源： 1．瓦斯災(zāi)害監(jiān)控與應(yīng)急技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 2．中煤科工集團(tuán)重慶研究院有限公司瓦斯研究分院		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2022年08月25日
下載地址：點(diǎn)擊這里	文件大?。?405.59 KB 共5頁(yè)	文檔格式： PDF	下載點(diǎn)數(shù)： 1 點(diǎn)（VIP免費(fèi)）

全屏查看

內(nèi)容預(yù)覽 [文件共5頁(yè)]

本文件共5頁(yè)，如需編輯使用，請(qǐng)下載。

注：預(yù)覽效果可能會(huì)出現(xiàn)部分文字亂碼（如口口口）、內(nèi)容顯示不全等問(wèn)題，下載是正常的。

	文件大?。?05.59 KB 共5頁(yè) 文件格式：PDF 下載點(diǎn)數(shù)：1 點(diǎn)（VIP會(huì)員免費(fèi)）

下一篇：露天礦滑坡機(jī)理及防治措施的探討與應(yīng)用

上一篇：淺析煤液化技術(shù)

文本預(yù)覽

僅提取頁(yè)面文字內(nèi)容，供快速閱讀使用。

Vo1．40 No．6
Dec．20l3
礦業(yè)安全與環(huán)保
MINING SAFETY ＆ ENVIRONMENTAL PROTECTION
第40卷第6期
2013年12月
朱菁，肖露，王長(zhǎng)元．低濃度含氧煤層氣深冷液化工藝安全方法研究[J]．礦業(yè)安全與環(huán)保，2013，40(6)：82—86
文章編號(hào)：1008—4495(2013)06—0082—05
低濃度含氧煤層氣深冷液化工藝安全方法研究
朱菁 ，肖 露 ，王長(zhǎng)元 ，
(1．瓦斯災(zāi)害監(jiān)控與應(yīng)急技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶400037；2．中煤科工集團(tuán)重慶研究院有限公司瓦斯研究分院，重慶400037)
摘要：低濃度含氧煤層氣易燃易爆，對(duì)其進(jìn)行深冷液化回收甲烷需要采取有效的方法確保安全。目
前的安全工藝方法分為預(yù)脫氧、摻混阻燃?xì)怏w和控制產(chǎn)品產(chǎn)量。預(yù)脫氧的工藝方法需要增加設(shè)備投資，
脫氧過(guò)程還存在安全性問(wèn)題，適用于甲烷含量較高的含氧煤層氣；摻混阻燃?xì)怏w的工藝方法對(duì)現(xiàn)有工藝
和設(shè)備影響不大，但會(huì)增加生產(chǎn)能耗；控制產(chǎn)品產(chǎn)量的工藝方法會(huì)降低甲烷回收率，不適用于甲烷含量
較低的含氧煤層氣。通過(guò)分析比較認(rèn)為，對(duì)甲烷含量較低的含氧煤層氣進(jìn)行深冷液化時(shí)，可先采用低壓
粗脫氧，然后再摻混阻燃?xì)怏w的工藝方法。
關(guān)鍵詞：低濃度含氧煤層氣；深冷；液化；安全工藝
中圖分類號(hào)：TD712 ．67；TE645 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 網(wǎng)絡(luò)出版時(shí)間：2013—11—21 13：52
網(wǎng)絡(luò)出版地址：http：／／www．cnki．net／kcms／detail／50．1062．TD．20131 121．1352．034．html
Study on Safety M ethod for Cryogenic Liquefaction Technology of
Low-concentration Oxygen-containing Coal-bed M ethane
ZHU Jing ，XIAO Lu ，WANG Changyuan '。
(J．State Key Laboratory ofGas Disaster Monitoring and西聊 Technology，Chongqing 400037，China；
2．China Coal Technology and Engineering Group Chongqing Research Institute，Chongqing 400037，China)
Abstract：The low—concentration oxygen-contained coal-bed methane is inflammable and explosive，SO effective methods
should be taken to ensure the safety when methane was separated from it by cryogenic liquefaction technology．Three safe
technologies presently used include pre—deoxidation．mixing flame—retarded gas and controlling the output of product．The pre—
deoxidation technology needs more equipment and money and safety problems exist in the pre-deoxidation process，it only applies
for high-concentration oxygen—contained coal—bed methane：the technology of mixing flame—retarded gas into oxygen—contained
coal-bed methane has little impact on the existing equipment，but it will increase the energy consumption in production；the
technology of controlling the output of product will reduce the methane recovery rate，SO it doesn’t suit to low—concentration
oxygen-contained coal-bed methane．It deems by analysis and comparison that the technology of first low-pressure deoxidation
and then mixing flame-retarded gas may be applied for the cryogenic liquefaction of the low——concentration oxygen——contained coal
- bed methane．
Key words：low-concentration oxygen-contained coal—bed methane；cryogenic；liquefaction；safe technology
我國(guó)煤層氣資源極為豐富，其中部分煤層氣是
井下開采煤炭資源時(shí)抽采出來(lái)的，其組分主要為甲
烷與空氣的混合物，當(dāng)其所含甲烷體積分?jǐn)?shù)低于
收稿日期：2013—03—26；2013—10-17修訂
基金項(xiàng)目：“十二五”國(guó)家科技重大專項(xiàng)(2011ZX05041—
004—002)
作者簡(jiǎn)介：朱菁(1981一)，男，重慶人，工程師，主要研
究方向?yàn)榈蜐舛让簩託夂跻夯夹g(shù)及工程。Tel：023—
65239074。
· 82 ·
35％時(shí)，則被稱為低濃度含氧煤層氣。目前利用深
冷技術(shù)回收煤層氣中的甲烷成為煤層氣利用技術(shù)研
究的熱點(diǎn)¨ J，對(duì)于低濃度含氧煤層氣也可利用深
冷技術(shù)將其中的甲烷提純至98％以上，形成液化甲
烷(LNG)產(chǎn)品，以提高低濃度含氧煤層氣的利用效
率。但由于低濃度含氧煤層氣具有易燃易爆的特
性，所以在對(duì)其進(jìn)行深冷處理時(shí)必須采取相應(yīng)的安
全措施，以保證生產(chǎn)過(guò)程的安全。
目前，針對(duì)含氧煤層氣深冷液化工藝的安全方
第40卷第6期
2013年l2月
礦業(yè)安全與環(huán)保
MINING SAFETY &amp;amp; ENVIRONMENTAL PROTECTION
Vo1．40 No．6
Dec．2013
法主要是基于控制煤層氣中氧氣濃度低于爆炸所需
的最低氧氣濃度，或者控制甲烷濃度高于爆炸上限
的原理。吳劍峰等人提出了控制精餾塔頂出口處所
排放尾氣的最低溫度、摻混阻燃成分和預(yù)粗脫氧
3種工藝安全方法 ]。李秋英等人通過(guò)模擬計(jì)算得
出，預(yù)先脫氧然后控制LNG產(chǎn)品采出量可確保流程
安全 j。在其介紹的方法中，當(dāng)煤層氣中甲烷體積
分?jǐn)?shù)為42％時(shí)，首先對(duì)煤層氣進(jìn)行脫氧，然后回收甲
烷，在確保安全的基礎(chǔ)上，甲烷回收率達(dá)90．7％ 。這
實(shí)際上是綜合了氧濃度控制和甲烷濃度控制兩種方
法。李潤(rùn)之等人通過(guò)對(duì)含氧煤層氣液化系統(tǒng)進(jìn)行爆
炸危險(xiǎn)性分析，提出了預(yù)脫氧、加抑爆裝置、加強(qiáng)操
作管理的工藝安全方法 J。余國(guó)保等人對(duì)煤層氣液
化全流程爆炸界限進(jìn)行了分析，認(rèn)為存在一個(gè)合適
的壓力，使得煤層氣液化產(chǎn)品產(chǎn)量達(dá)到最大的同時(shí)
仍然讓工藝過(guò)程中任何一處的甲烷濃度始終處于爆
炸界限之外 。上述研究中提到的方法都基于氧氣
或甲烷的濃度控制，其具體工藝安全方法主要有預(yù)
脫氧、摻混阻燃?xì)怏w和控制LNG產(chǎn)量三類。
1 深冷液化工藝的安全方法
1．1 預(yù)脫氧
預(yù)脫氧是預(yù)先將煤層氣中的氧氣脫除，然后對(duì)
脫氧后的煤層氣進(jìn)行深冷液化，由于煤層氣不含氧
氣，所以脫氧后的工藝流程十分安全。預(yù)脫氧的具
體方法有催化脫氧、變壓吸附脫氧和膜分離脫氧。
催化脫氧是利用催化劑使氧氣與其他物質(zhì)發(fā)生
反應(yīng)而被消耗。已有專利中提到在200 oC條件下可
使氧氣與甲烷在催化劑作用下發(fā)生無(wú)明火反應(yīng)以達(dá)
到脫氧的目的 。文獻(xiàn)[8-9]中提到利用催化劑可
使氧氣、甲烷與水或焦炭反應(yīng)達(dá)到脫氧的目的，該方
法需要維持反應(yīng)溫度在500℃ 和1 000℃ 左右。在
催化脫氧工藝中都需要設(shè)置反應(yīng)器，并維持反應(yīng)溫
度，同時(shí)還需要配置加熱器、換熱器、冷凝器、余熱鍋
爐等設(shè)備，其投資較大。催化脫氧一般是氧與碳、氫
元素反應(yīng)，生成CO、CO 、H O等反應(yīng)產(chǎn)物，并會(huì)消耗
一定量的甲烷或焦炭，這樣會(huì)增加脫氧后煤層氣凈
化成本并使LNG產(chǎn)量減少，另外在高溫下甲烷會(huì)出
現(xiàn)裂解，并且爆炸上限上移。
對(duì)甲烷含量低于35％ 的含氧煤層氣而言，脫氧
過(guò)程中對(duì)甲烷的消耗，以及過(guò)程中高溫高壓條件下
爆炸上限的上移都是不利因素。消耗甲烷使煤層氣
中的甲烷進(jìn)一步減少，爆炸上限的上移使得低濃度
含氧煤層氣容易進(jìn)入爆炸界限內(nèi)，所以催化脫氧對(duì)
低濃度含氧煤層氣而言存在一定安全問(wèn)題。
變壓吸附和膜分離技術(shù)也可用于煤層氣脫氧。
蘭治淮等人對(duì)煤層氣脫氧吸附劑進(jìn)行了專門的研
究，所提及的吸附劑在表壓0．7 MPa條件下對(duì)氧氣
和甲烷的吸附比能達(dá)到76以上，可實(shí)現(xiàn)較好的脫
氧 。申培培對(duì)真空變壓吸附脫氧流程進(jìn)行了研
究，可在甲烷回收率達(dá)96．5％的條件下將煤層氣中
13％的氧氣濃度降到0．25％I1 。采用膜分離技術(shù)
也可以脫除氧氣，171前應(yīng)用較多的是在空分制氮領(lǐng)
域，而應(yīng)用于煤層氣脫氧的較少。
使用變壓吸附或膜分離技術(shù)脫氧，需要煤層氣具
有較高壓力才能驅(qū)動(dòng)煤層氣完成脫氧過(guò)程，但高壓條
件下甲烷的爆炸上限會(huì)提高。含氧煤層氣可被視為
甲烷與空氣的混合物，利用公式(1)可計(jì)算其在不同
溫度、壓力下的爆炸上限‘l 。在40℃條件下，甲烷一
空氣混合物的爆炸上限隨壓力的變化趨勢(shì)見圖1。
= [Uc +20．6(1g p+1)][1+8x10 (t-25)]
(1)
式中 —— 甲烷一空氣混合物爆炸上限，％ ；
— — 甲烷一空氣混合物在常壓、25℃條
件下的爆炸上限，％；
P——甲烷一空氣混合物絕對(duì)壓力，MPa；
t—— 甲烷一空氣混合物實(shí)際溫度，℃。
摹
冬
娃
． (CH4) 35％
．
一 ‘
l l l 1 l l 1 1
【J．U 0．1 U．2 0．3 0．4 0．5 U．6 【】．7 lJ．8 U．9 1．U 1．1
煤層氣絕對(duì)壓力／MPa
圖1 40℃條件下甲烷一空氣混合物爆炸上限
隨壓力變化趨勢(shì)
低濃度含氧煤層氣必須在低壓條件下進(jìn)行輸
送，高壓會(huì)使其爆炸上限提高，存在安全問(wèn)題。以
圖1中的數(shù)據(jù)為例，當(dāng)煤層氣中甲烷體積分?jǐn)?shù)為
35％時(shí)，常溫下煤層氣絕對(duì)壓力不應(yīng)高于0．9 MPa，
若考慮壓縮過(guò)程中的溫度上升，則對(duì)應(yīng)的輸送壓力
應(yīng)該更小。所以對(duì)于低濃度含氧煤層氣而言，無(wú)法
提供較高的壓力用于變壓吸附或膜分離脫氧。而在
低壓條件下變壓吸附和膜分離的脫氧效果較差，且
甲烷損失量較大。另外，吸附劑或膜是消耗品，適用
于較穩(wěn)定的工況。低濃度含氧煤層氣是出于采礦安
全考慮而抽采的，其組分和流量隨時(shí)變化，對(duì)于變壓
· 83 ·
∞ 如 加
Vo1．40 No．6
DeC．2013
礦業(yè)安全與環(huán)保
MINING SAFETY ＆ ENVIRONMENTAL PROTECTION
第40卷第6期
2013年12月
吸附和膜分離實(shí)現(xiàn)高效穩(wěn)定脫氧不利。
采用預(yù)脫氧方法可脫除煤層氣中的氧氣，使煤
層氣在液化分離過(guò)程中能安全運(yùn)行，同時(shí)可以將脫
氧后的煤層氣壓力提高到4～5 MPa，在該壓力下煤
層氣的凈化和深冷液化單元設(shè)備尺寸縮小，能耗降
低。模擬計(jì)算發(fā)現(xiàn)，煤層氣脫氧后增壓到4—5 MPa
進(jìn)行深冷液化，其能耗與不脫氧直接低壓液化相比
降低約18％ ，這一方面是壓力提高使冷卻能耗降低，
另一方面是脫氧后煤層氣流量減小，對(duì)冷量的需求
減少，而使能耗降低。所以預(yù)脫氧方法除了能確保
液化工藝安全，還能降低液化能耗。但預(yù)脫氧需要
高溫或高壓條件，可適用于抽采穩(wěn)定的甲烷含量較
高的含氧煤層氣，而用于低濃度含氧煤層氣脫氧還
存在一定的技術(shù)問(wèn)題。
1．2 摻混阻燃?xì)怏w
將阻燃?xì)怏w摻混到含氧煤層氣中可使其氧含量
降低到極限氧濃度以下，使煤層氣深冷液化過(guò)程安
全運(yùn)行。所摻混的氣體種類較多，可以根據(jù)實(shí)際情
況確定。已有的研究中提到向含氧煤層氣中摻混不
可燃?xì)怏w的方法 J，在與其相關(guān)的專利中特別提到
氮?dú)?、氬氣和氦氣是合適的氣體¨ 。在文獻(xiàn)[14]中
也提到在深冷設(shè)備中的精餾塔上部摻混低溫工質(zhì)來(lái)
調(diào)節(jié)精餾塔內(nèi)氧氣含量，并指出可以選用氮?dú)狻Ｔ?
則上應(yīng)選取含氧煤層氣中本身含有的不可燃組分作
為摻混氣體，因此氮?dú)馐禽^好的選擇。
采用摻混阻燃?xì)怏w的方法不需要增加專門的設(shè)
備，特別是煤層氣回收利用項(xiàng)目一般會(huì)配套制氮裝
置生產(chǎn)氮?dú)庥糜诠霉こ?，可以方便?jīng)濟(jì)地獲得氮
氣。摻}昆氮?dú)夂蟮暮趺簩託饪梢韵鄳?yīng)提高輸送壓
力?；厥占淄楹蟮牡跷矚飧稍餄崈簦歉咂焚|(zhì)的
制氮原料，可以送回制氮裝置進(jìn)行氮氧分離制取氮
氣。用于摻混的氮?dú)鈱?shí)際上是處于循環(huán)狀態(tài)，其工
藝流程見圖2。
低濃度含
氧煤層氣 G
圖2 摻混氮?dú)獾墓に嚵鞒淌疽鈭D
在低濃度含氧煤層氣中摻混氮?dú)庖院螅蜏鼐?
餾塔內(nèi)氣相中的氧氣含量降低，特別是當(dāng)摻混的氮
· 84 ·
氣足夠時(shí)，可以將精餾塔全范圍內(nèi)氧氣體積分?jǐn)?shù)降
低到8％ 以下，使精餾塔處于安全狀態(tài)口 。圖3是
甲烷體積分?jǐn)?shù)為35％的低濃度含氧煤層氣在不通入
氮?dú)鈼l件下精餾時(shí)精餾塔內(nèi)氣相組分的分布情況，
可以看出精餾塔內(nèi)甲烷體積分?jǐn)?shù)從0．1％連續(xù)變化
到99％ ，穿越了爆炸界限，同時(shí)氧氣體積分?jǐn)?shù)在很大
范圍內(nèi)都大于15％ ，最高可達(dá)45％ ，精餾塔內(nèi)存在
爆炸危險(xiǎn)。
娃
基
圖3 不通人氮?dú)鈺r(shí)精餾塔內(nèi)氣相組分變化
圖4是摻混氮?dú)夂缶s塔內(nèi)氣相組分的分帶隋
況，由于氮?dú)夂刻岣撸瑫r(shí)降低了氣相中氧氣和甲
烷的含量。其中氧氣體積分?jǐn)?shù)降到8％以下，即使甲
烷體積分?jǐn)?shù)從0．1％連續(xù)變化到50％ 以上，也不會(huì)
出現(xiàn)爆炸危險(xiǎn)，處于安全狀態(tài)。
世
世
圖4 通入氮?dú)鈺r(shí)精餾塔內(nèi)氣相組分變化
該方法的不足之處在于摻混氮?dú)夂竺簩託饬髁?
增大，對(duì)應(yīng)的設(shè)備尺寸、生產(chǎn)能耗都會(huì)增加，特別是
在深冷分離過(guò)程中需要分離的氣體處理量增大，運(yùn)
行能耗增加較多。分析計(jì)算表明，向低濃度含氧煤
層氣中摻混氮?dú)?，使整個(gè)深冷液化流程中氧氣體積
分?jǐn)?shù)都低于8％的液化能耗，與直接深冷液化相比提
高了約25％ 。
1．3 控制LNG產(chǎn)品產(chǎn)量
低濃度含氧煤層氣深冷液化分離工藝的產(chǎn)品是
第4O卷第6期
2013年12月
礦業(yè)安全與環(huán)保
MINING SAFETY ＆ ENVIRONMENTAL PROTECTION
Vo1．40 N o．6
Dec．2013
液化甲烷(LNG)，需要利用低溫精餾來(lái)實(shí)現(xiàn)甲烷與
氮?dú)?、氧氣的分離。由于甲烷沸點(diǎn)最高，在精餾過(guò)程
中以液體形式從精餾塔底采出，氮氧氣體從精餾塔
頂流出，所以精餾塔頂排放的氣體是整個(gè)煤層氣深
冷液化工藝中甲烷含量最低的。若控制精餾塔頂排
放的氣體中甲烷含量始終在爆炸上限之上，則精餾
塔內(nèi)乃至整個(gè)工藝流程都處于安全狀態(tài)。精餾塔內(nèi)
氣相中甲烷含量從塔頂?shù)淖畹瓦B續(xù)變化到塔底最
高，如圖5所示。以常壓精餾為例，塔頂排放的尾氣
中若甲烷體積分?jǐn)?shù)大于15％的爆炸上限，則精餾塔
內(nèi)所有位置的甲烷含量都大于爆炸上限，則精餾塔
處于安全狀態(tài)，同時(shí)排放的尾氣也不會(huì)發(fā)生爆炸。
G
圖5 控制精餾塔頂尾氣組分示意圖
已有研究中提到控制精餾塔頂出口處所排放尾
氣的最低溫度 ，即控制精餾塔頂?shù)鯕怏w不低于
某一最低溫度，在該溫度之上甲烷含量高于爆炸上
限為安全狀態(tài)，若氮氧尾氣溫度低于最低溫度則部
分甲烷由氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)回到精餾塔并最終以LNG
產(chǎn)品的形式從塔底流出，甲烷的回收率提高，排出的
氮氧尾氣中甲烷含量降低進(jìn)入爆炸區(qū)域，存在安全
問(wèn)題?？刂飘a(chǎn)品采出量的安全方法可確保流程安
全，也是以犧牲LNG產(chǎn)量為代價(jià)的，讓足夠多的甲
烷從精餾塔頂放空以確保氮氧尾氣中的甲烷含量大
于爆炸上限 。另有研究也認(rèn)為，對(duì)應(yīng)于甲烷濃度
始終處于爆炸界限之外，存在煤層氣的最大液化
量 。上述3種觀點(diǎn)的本質(zhì)都是控制煤層氣深冷液
化工藝中甲烷含量最低點(diǎn)，即排放的氮氧尾氣中甲
烷含量必須大于爆炸上限。由于需要有足夠多的甲
烷排放，也就是控制了產(chǎn)品的產(chǎn)量。
在實(shí)際應(yīng)用中可通過(guò)控制精餾塔頂?shù)睦淠亢?
塔底的蒸發(fā)熱量來(lái)控制LNG產(chǎn)品的品質(zhì)和產(chǎn)量，并
且不會(huì)增加單位產(chǎn)品的生產(chǎn)能耗，同時(shí)由于產(chǎn)量下
降還會(huì)使整個(gè)流程的生產(chǎn)總能耗降低。
對(duì)于低濃度含氧煤層氣而言，該方法存在一定的
問(wèn)題。常溫常壓下空氣中甲烷爆炸界限為5％ ～15％，
為了確保安全，控制排放的氮氧尾氣中甲烷含量至少應(yīng)
大于16％，若低溫精餾過(guò)程是在高于O．1 MPa(表壓)
條件下進(jìn)行，則排放的尾氣中甲烷含量還應(yīng)該提高。
由于低濃度含氧煤層氣中甲烷含量較低，若控制產(chǎn)
品產(chǎn)量則甲烷回收率較低，從經(jīng)濟(jì)性上分析不合理。
另一方面，排放的氮氧尾氣中含有16％甚至濃度更
高的甲烷，這部分氣體從某種意義上講仍然是低濃
度含氧煤層氣，放空或燃燒同樣會(huì)造成環(huán)境污染和
能源浪費(fèi)，實(shí)際上沒(méi)有完全解決低濃度含氧煤層氣
的回收利用問(wèn)題。
1．4 安全方法比較分析
1)預(yù)脫氧的方法需要配套專門的脫氧設(shè)備，其
投資大，工藝復(fù)雜，并且需要高溫或高壓的條件，對(duì)
操作水平和工況穩(wěn)定性要求較高。但預(yù)脫氧后的煤
層氣可以安全增壓，有利于降低后續(xù)工藝的生產(chǎn)能
耗，對(duì)于煤層氣利用規(guī)模較大、氧含量較低、原料氣
中甲烷含量較高的煤層氣液化裝置較為合適。
2)摻混阻燃?xì)怏w的方法不需要增加專門的設(shè)
備，僅需要將公用工程中的制氮裝置用于工藝過(guò)程，
對(duì)現(xiàn)有的煤層氣深冷液化工藝影響較小。同時(shí)對(duì)含
氧煤層氣組分和流量的穩(wěn)定性要求較低，只需要控
制摻混的氮?dú)饬髁烤涂梢源_保安全。但該方法會(huì)增
加煤層氣回收利用的能耗，使項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性下降，故
目前沒(méi)有實(shí)際應(yīng)用，還處于理論研究階段。
3)控制LNG產(chǎn)品產(chǎn)量的方法對(duì)目前已有的煤
層氣深冷液化工藝不產(chǎn)生影響，不需要增加專門的
設(shè)備，同時(shí)由于產(chǎn)量降低還可使整個(gè)項(xiàng)目的總能耗
下降。但由于低濃度含氧煤層氣中本身甲烷含量不
高，若控制產(chǎn)量則整個(gè)項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性都會(huì)
下降，進(jìn)而影響到項(xiàng)目的可行性。所以該方法比較
適用于甲烷含量較高的含氧煤層氣。
2 針對(duì)低濃度含氧煤層氣液化的安全方法
上述的三類安全方法單獨(dú)使用對(duì)于低濃度含氧
煤層氣而言都存在一定問(wèn)題需要解決，但可綜合使
用來(lái)確保安全。其中向煤層氣中摻混氮?dú)饪纱_保安
全，但會(huì)使能耗增高，若低濃度含氧煤層氣中氧含量
減小，則摻混少量的氮?dú)饩涂纱_保氧氣含量低于極
限氧濃度，同時(shí)能耗增加不大。對(duì)變壓吸附脫氧而
言，雖然低濃度含氧煤層氣無(wú)法提供高壓力以達(dá)到
較好的脫氧效果，但在低壓條件下粗脫氧是可以實(shí)
現(xiàn)的。所以綜合上述兩種方法，先進(jìn)行低壓變壓吸
附粗脫氧，然后摻混氮?dú)庖源_保流程安全是可以用
于低濃度含氧煤層氣的深冷液化工藝的安全方法。
其工藝流程見圖6。
· 85 ·
Vo1．40 No．6
Dec．2013
礦業(yè)安全與環(huán)保
MINING SAFETY &amp;amp; ENVIRONMENTAL PROTECTION
第40卷第6期
2013年12月
低濃度
氧煤層
壓
縮
過(guò)
程
圖6 粗脫氧結(jié)合摻混氮?dú)獍踩椒ǖ墓に嚵鞒淌疽鈭D
3 結(jié)語(yǔ)
G
采用控制LNG產(chǎn)品產(chǎn)量的方法不適用于低濃
度含氧煤層氣的處理工藝。預(yù)脫氧的方法比較適用
于煤層氣利用規(guī)模較大的項(xiàng)目，可以充分發(fā)揮脫氧
后降低后續(xù)工藝生產(chǎn)能耗的優(yōu)勢(shì)。對(duì)于規(guī)模較小的
低濃度含氧煤層氣深冷液化裝置，可以采用摻混氮
氣的安全方法。進(jìn)一步，若為了使摻混氮?dú)夂驦NG
產(chǎn)品的單位生產(chǎn)能耗不增加過(guò)多，還可采用先低壓
變壓吸附粗脫氧，然后摻}昆氮?dú)獾姆椒▉?lái)確保安全。
參考文獻(xiàn)：
[1] 王長(zhǎng)元，張武，陳久福，等．煤礦區(qū)低濃度煤層氣含氧液
化工藝技術(shù)研究[J]．礦業(yè)安全與環(huán)保，2011，38(4)：
1—3 ．
[2] 肖露，任小坤，張武，等．低濃度煤層氣含氧液化冷箱的
研制[J]．礦業(yè)安全與環(huán)保，2011，38(5)：19—21．
[3] 吳劍峰，孫兆虎，公茂瓊．從含氧煤層氣中安全分離提純
甲烷的工藝方法[J]．天然氣工業(yè)，2009，29(2)：113—
116．
[4] 李秋英，王莉，巨永林．含氧煤層氣液化流程爆炸極限
分析[J]．化工學(xué)報(bào)，2011，62(5)：1472—1477．
[5] 李潤(rùn)之，司榮軍，茅曉輝．含氧煤層氣脫氧液化系統(tǒng)爆
炸危險(xiǎn)性分析[J]．中國(guó)煤層氣，2010，7(1)：45—47．
[6] 余國(guó)保，李廷勛，郭開華，等．煤層氣液化全流程爆炸極
限分析[J]．武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2008，30(6)：48—51．
[7] 魏厚瑗，丁琦洋．一種利用催化劑脫氧的煤層氣分離系
統(tǒng)及工藝：中國(guó)，201110135547．9[P]．2012—0l—l8．
[8] 陶鵬萬(wàn)，李澤軍，吳且毅，等．一種煤層氣催化轉(zhuǎn)化脫氧
方法：中國(guó)，200810044237．4[P]．2008—08—27．
[9] 胡善霖，廖炯，曾健，等．一種煤層氣焦炭脫氧工藝：中
國(guó)，200610021720．1『P]．2007—02—28．
[10] 蘭治淮，劉青源，余蘭金．變壓吸附法提濃煤礦低濃度
瓦斯過(guò)程中的脫氧及抑爆技術(shù)研究與應(yīng)用[J]．中國(guó)
煤炭，2011，37(3)：93-96．
[11] 申培培．含氧煤層氣真空變壓吸附脫氧的研究[D]．
大連：大連理工大學(xué)，2012．
[12]嚴(yán)銘卿，廉樂(lè)明．天然氣輸配工程[M]．北京：中國(guó)建
筑工業(yè)出版社，2005．
[13]吳劍峰，孫兆虎，公茂瓊．一種從含氧煤層氣中提純分離
甲烷的方法：中國(guó)，200810101910．3[P]．2009—09—16．
[14] 薛魯．含氧煤層氣分離的方法：中國(guó)，201110083032．9[P]．
20l1-10-05．
[15] 吉亞娟，周樂(lè)平，任韶然，等．油田注空氣工藝防爆實(shí)
驗(yàn)的研究[J]．中國(guó)安全科學(xué)學(xué)報(bào)，2008，18(2)：87—
92．
(責(zé)任編輯：衛(wèi)蓉)
(上接第78頁(yè))
由圖4可知，2種封孔工藝在抽采10 d后鉆孔抽采
瓦斯的平均濃度均趨于穩(wěn)定；采用A—B膠封孔器封孔
的鉆孔抽采瓦斯平均濃度提高了12．2％-24．5％。
4 結(jié)語(yǔ)
1)采用A—B膠封孔工藝，順層鉆孔平均抽采瓦斯
濃度比采用馬麗散F封孔時(shí)提高了12．2％ -24．5％；
3)采用A—B膠封孔工藝，只需1個(gè)班的間隔時(shí)
間進(jìn)行抽采，實(shí)現(xiàn)鉆封一體化，可為煤礦實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高
效提供保障。
參考文獻(xiàn)：
[1]于不凡．煤礦瓦斯災(zāi)害防治及利用技術(shù)手冊(cè)[K]．北京：
煤炭工業(yè)出版社，2004．
[2]俞啟香．礦井瓦斯防治[M]．徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版
· 86 ·
社，1992．
[3]趙正均，郭勝均．KFB型礦用水泥稠漿封孔泵的研制
[J]．礦業(yè)安全與環(huán)保，1999(2)：19-20．
[4]劉三鈞，林柏泉，郝志勇，等．鉆孔密封機(jī)理及新型煤層
瓦斯壓力測(cè)定技術(shù)研究[J]．中國(guó)煤炭，2009，35(10)：
96-99．
[5]王永安，趙耀江．瓦斯抽放鉆孔封孔方法的改進(jìn)[J]．山
西煤炭，2006，26(3)：24—25．
[6]楊曉紅．煤層抽采鉆孔瓦斯衰減分析與抽采鉆孔封孔工
藝改進(jìn)[J]．礦業(yè)安全與環(huán)保，2009，36(S1)：105-106．
【7]孫玉寧，王振鋒．采動(dòng)影響下穿層鉆孔新型封孔技術(shù)
[J]．煤礦安全，2009，40(9)：2l-23．
[8]幸大學(xué)，楊春，吳再生，等．煤礦瓦斯抽采鉆孔新型封孔劑
在磨心坡煤礦的應(yīng)用[J]．礦業(yè)安全與環(huán)保，2012，39(1)：
58-60．
(責(zé)任編輯：陳玉濤)

網(wǎng)友評(píng)論 more

礦山安全論文最新內(nèi)容

10-05