一种烟气辅热置换开采天然气水合物的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种烟气辅热置换开采天然气水合物的方法及装置。该方法是将电厂烟气尾气经过水合分离，对CO

Method and device for recovering natural gas hydrate by flue gas auxiliary heat exchange

The invention discloses a method and a device for recovering natural gas hydrate by flue gas auxiliary heat exchange. The method is to separate the flue gas from the power plant through hydration and separation to CO

【技术实现步骤摘要】
一种烟气辅热置换开采天然气水合物的方法及装置
本专利技术涉及一种天然气水合物开采领域，尤其涉及一种利用电厂烟气置换开采天然气水合物的方法及装置。
技术介绍
天然气水合物是地球上最丰富非传统能源资源之一，作为一种在高压低温条件下形成的笼型晶体水合物，普遍存在于深海地层和永久冻土层中。目前天然气水合物的单一开采方法主要有注热法、降压法、化学试剂法以及置换法。其中置换法作为一种新型的开采天然气水合物的方法，其封存气体的同时稳定低层的优势倍受研究，一般选择的置换气体多为CO2，研究表明，相同条件下，CO2与N2的混合气比CO2气体置换开采天然气水合物的效果好。工业上电厂产生的烟气主要成分为CO2和N2，将烟气尾气经过换热和分离，将CO2提浓后，注入热的混合气到水合物层置换开采天然气水合物，较单纯注入烟气置换开采天然气水合物，能够减少烟气与水合物层的接触阻力，提高天然气水合物的置换率。针对传统烟气置换开采天然气水合物置换效率低及成本问题，本专利技术提出了用电厂烟气辅热置换开采天然气水合物的方法，整个过程实现原料气及能效的循环利用，经济环保。
技术实现思路
针对传统烟气置换开采天然气水合物置换效率低及成本问题，本专利技术提出了用烟气辅热置换开采天然气水合物的方法及装置。本专利技术通过以下技术方案来实现：一种烟气辅热置换开采天然气水合物的方法，将电厂烟气尾气进入水合物分离塔进行水合分离，对CO2进行提浓，然后将经水合分离后得到的CO2与N2混合气体进行多级压缩后，再在换热器内换热，换热后的CO2与N2混合气注入开采井内，在一定压力和温度下在水合物层中置换开采天然气水合物，置换开采出的CO2、N2与CH4的混合气体从采出井出来进入膜分离塔，分离出高浓度的N2，同时分离出CO2、N2与CH4的混合气体直接进入电站燃烧，进行发电，产生的烟气尾气用于下一循环；所述压力为5～16MPa，所述温度为200～250℃。上述方法中，所述水合分离包括水合和分解两个过程，大量易水合的气体形成水合物，同时分离难水合的气体，然后将形成的水合物分解，释放出较易形成水合物的气体。上述方法中，所述的水合物分离塔为船载式水合物塔，便捷。上述方法中，所述的膜分离塔为多级膜分离塔，且为船载式膜分离塔，便捷。上述方法中，所述的多级压缩为三级压缩，包括第一级压缩机、第二级压缩机和第三级压缩机。上述方法中，所述的分离出的N2直接收集到储罐。上述方法中，所述的开采井和采出井均为水平井，且在水合物层内的开采井位于采出井的下方。上述方法中，所述天然气水合物储层处于上下地层之间。上述方法中，包括以下步骤：（1）钻井阶段：将开采井和采出井打入天然气水合物储层，并在井内安置温度和压力的检测装置；（2）水合分离阶段：将换热后的电厂烟气进入到水合物分离塔，在相同的条件下CO2比N2更易形成水合物，即CO2水合物生成的更多。待水合物生成后，排出N2，分解所生成的混合CO2与N2水合物，得到高浓度CO2与低浓度N2混合气体；所述电厂烟气为CO2与N2的混合气；（3）压缩阶段：将水合分离后的CO2与N2混合气体经过多级压缩压缩后，得到高温高压的CO2与N2混合气；（4）换热阶段：将压缩后的CO2与N2混合气经第一换热器进行换热；（5）辅热置换开采水合物阶段：将换热后得到的CO2与N2的混合热气注入到天然气水合物储层，封闭开采井和采出井井口，控制井内的温度和压力，置换开采天然气水合物；（6）膜分离阶段：待开采井内温压条件平稳时，打开采出井井口，将采出的CO2、CH4与N2的混合气体通入到膜分离塔，经过分离后得到的CH4和CO2混合气体直接进入电站燃烧发电，进入到下一循环；（7）气体收集阶段：将水合分离阶段和膜分离阶段得到的N2收集并储备到N2储罐中。一种烟气辅热置换开采天然气水合物的装置，包括开采井温压装置、采出井温压装置、采出井、水合分离塔、第一压缩机，第二换热器、第一闪蒸器、第二压缩机、第三换热器、第三压缩机、第二闪蒸器、第一换热器、燃烧式加热器和膜分离塔；所述开采井温压装置设置于开采井内部，所述采出井温压装置设置于采出井内部；所述第一换热器与开采井的入口连接，所述第一换热器与水合分离塔、第一压缩机，第二换热器、第一闪蒸器、第二压缩机、第三换热器、第二闪蒸器、第三压缩机顺次连接，所述第三压缩机再与第一换热器连接，形成循环；所述第一换热器还和燃烧式加热器、膜分离塔顺次连接。本专利技术对比现有技术，具有以下优点：采用热的烟气开采置换天然气水合物，减少烟气与水合物层的接触阻力，提高天然气水合物的置换率。天然气水合物开采产出气体直接进入电站产电，能效利用高。附图说明图1是本专利技术一种烟气辅热置换开采天然气水合物方法的框架图。图2是本专利技术一种烟气辅热置换开采天然气水合物的装置图。图中所示为：天然气水合物储层1，开采井2，开采井温压装置3，采出井温压装置4，采出井5，水合分离塔6，第一压缩机7，第二换热器8，第一闪蒸器9，第二压缩机10，第三换热器11，第三压缩机12，第二闪蒸器13，第一换热器14，燃烧式加热器15，膜分离塔16。具体实施方式下面结合附图及实施例对本专利技术作进一步描述：如图2所示一种烟气辅热置换开采天然气水合物的装置图。本实施例提供一种烟气辅热置换开采天然气水合物的方法，其步骤如下：（1）钻井阶段：将开采井和采出井打入天然气水合物储层，并在井内安置温度和压力的检测装置。（2）水合分离阶段：将换热后的电厂烟气（主要是CO2与N2的混合气）进入到水合物分离塔，在相同的条件下CO2比N2更易形成水合物，即CO2水合物生成的更多。待水合物生成后，排出N2，分解所生成的混合CO2与N2水合物，得到高浓度CO2与低浓度N2混合气体。（3）压缩阶段：将水合分离后的CO2与N2混合气体经过多级压缩压缩后，得到高温高压的CO2与N2混合气。（4）换热阶段：将压缩后的CO2与N2混合气经第一换热器进行换热。（5）辅热置换开采水合物阶段：将换热后得到的CO2与N2的混合热气注入到天然气水合物储层，封闭开采井和采出井井口，控制井内的温度和压力，置换开采天然气水合物。（6）膜分离阶段：待开采井内温压条件平稳时，打开采出井井口，将采出的CO2、CH4与N2的混合气体通入到膜分离塔，经过分离后得到的CH4和CO2混合气体直接进入电站燃烧发电，进入到下一循环。（7）气体收集阶段：将水合分离阶段和膜分离阶段得到的N2收集并储备到N2储罐中。一种烟气辅热置换开采天然气水合物的装置，包括开采井温压装置3、采出井温压装置4、采出井5、水合分离塔6、第一压缩机7，第二换热器8、第一闪蒸器9、第二压缩机10、第三换热器11、第三压缩机12、第二闪蒸器13、第一换热器14、燃烧式加热器15和膜分离塔16；所述开采井温压装置3设置于开采井内部，所述采出井温压装置4设置于采出井内部；所述第一换热器14与开采井的入口连接，所述第一换热器14与水合分离塔6、第一压缩机7，第二换热器8、第一闪蒸器9、第二压缩机10、第三换热器11、第二闪蒸器13、第三压缩机12顺次连接，所述第三压缩机12再与第一换热器14连接，形成循环；所述第一换热器14还和燃烧式加热器15、膜分离塔16顺次连接。实施例1本实施例提供的一种烟气辅热置换开采天然气水合物的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种烟气辅热置换开采天然气水合物的方法，其特征在于，将电厂烟气尾气进入水合物分离塔进行水合分离，对CO

【技术特征摘要】
1.一种烟气辅热置换开采天然气水合物的方法，其特征在于，将电厂烟气尾气进入水合物分离塔进行水合分离，对CO2进行提浓，然后将经水合分离后得到的CO2与N2混合气体进行多级压缩后，在换热器内换热，换热后的CO2与N2混合气注入开采井内，在一定压力和温度下在水合物层中置换开采天然气水合物，置换开采出的CO2、N2与CH4的混合气体从采出井出来进入膜分离塔，分离出高浓度的N2，同时分离出CO2、N2与CH4的混合气体直接进入电站燃烧，进行发电；所述压力为5～16MPa，所述温度为200～250℃。2.根据权利要求1所述的烟气辅热置换开采天然气水合物的方法，其特征在于，所述水合分离包括水合和分解两个过程，大量易水合的气体形成水合物，同时分离难水合的气体，然后将形成的水合物分解，释放出较易形成水合物的气体。3.根据权利1所述的烟气辅热置换开采天然气水合物的方法，其特征在于，所述的水合物分离塔为船载式水合物塔。4.根据权利1所述的烟气辅热置换开采天然气水合物的方法，其特征在于，所述的膜分离塔为多级膜分离塔，且为船载式膜分离塔。5.根据权利1所述的烟气辅热置换开采天然气水合物的方法，其特征在于，所述的多级压缩为三级压缩，包括第一级压缩机、第二级压缩机和第三级压缩机。6.根据权利1所述的烟气辅热置换开采天然气水合物的方法，其特征在于，所述的分离出的N2直接收集到储罐。7.根据权利1所述的烟气辅热置换开采天然气水合物的方法，其特征在于，所述的开采井和采出井均为水平井，且在水合物层内的开采井位于采出井的下方。8.根据权利1所述的烟气辅热置换开采天然气水合物的方法，其特征在于，所述天然气水合物储层处于上下地层之间。9.根据权利1所述的烟气辅热置换开采天然气水合物的方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）钻井阶段：将开采井和采出井打入天然气水合物储层，并在井内安置温度和压力的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王燕鸿，操原，樊栓狮，郎雪梅，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44