[實用新型]一種空氣回熱式的礦井瓦斯氣的分離液化設備

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200820111400.X
• 申請日: 2008-04-18
• 公開（公告）號: CN201199120Y
• 公開（公告）日: 2009-02-25
• 發(fā)明（設計）人: 張俐惠
• 申請（專利權(quán)）人: 北京國能時代能源科技發(fā)展有限公司;楊克劍
• 主分類號: F25J3/02
• 分類號: F25J3/02
• 代理公司: 北京輕創(chuàng)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 楊立

技術領域

本實用新型涉及一種氣體分離液化方法及設備，特別涉及一種空氣回熱式的礦井瓦斯氣的分離液化設備。

背景技術

采煤過程中抽放的煤層氣即礦井瓦斯氣，因為壓力低，甲烷含量低，其中混有空氣，給這種氣體的加工和運輸帶來了困難，通常都是把它排放到大氣中。這不但造成了嚴重的大氣污染，也造成很大的資源浪費。如果把這種瓦斯氣中的煤層氣(主要是甲烷)和空氣分離出來并將提純后的煤層氣液化，這就會使運輸和利用都變得很方便。

常規(guī)的分離方法有吸收法、吸附法、薄膜滲透法和低溫精餾法等。前面幾種方法，分離的純度很難達到要求，有的回收率低，有的還需要加熱，混有空氣的瓦斯氣在高溫下易爆炸，存在安全隱患，因此沒有能夠得到應用。美國BCCK工程公司發(fā)明了一種工藝，是先將混有空氣的礦井瓦斯氣壓縮，然后用接觸氧化法把其中的氧氣脫除，然后脫除硫化氫和二氧化碳，再脫除水分，最后再用節(jié)流制冷分離的方法把氮氣脫除。這種工藝設備比較復雜，產(chǎn)品是氣體甲烷。如要生產(chǎn)液體甲烷，還要進一步增加液化設備。于2006年5月和7月分別提出的內(nèi)容為“含空氣煤層氣液化工藝及設備”的幾項中國專利申請中，分別描述了一種雙級精餾和單級精餾的工藝(專利號為：200610080889.4；200620115881.2；200610103425.0；200620122543.1)，上述工藝及設備比美國BCCK的工藝要簡單，而且能直接生產(chǎn)出液體的甲烷。但是，由于上述工藝均需要在低溫下分離出氮氣，因此其工藝設備所需的能耗仍然偏高。

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型所要解決的技術問題是提供一種空氣回熱式礦井瓦斯氣分離液化設備，其能夠采用低溫空氣回熱的方法回收冷量，并且不生產(chǎn)氮氣，工藝更為簡單，能耗也更低。

為解決上述技術問題，本實用新型提供了一種空氣回熱式的礦井瓦斯氣的分離液化設備，

其包括壓縮凈化設備、制冷設備、液化分離設備和輔助設備；

所述液化分離設備包括有換熱器和一個分餾塔，壓縮凈化設備的原料氣輸出管路與液化分離設備中的換熱器的原料氣輸入通道連接，制冷設備的制冷管路與液化分離設備的換熱器的制冷通道連接，所述液化分離設備的換熱器的原料氣輸出管道與位于分餾塔中部的原料氣輸入口相連；

分餾塔頂部具有冷凝器，同時其頂部還設有氣體管路將低溫空氣引回到換熱器中；分餾塔底部具有蒸發(fā)器，同時底部設有液態(tài)天然氣引出管道。

進一步，所述分餾塔頂部的氣體管路將低溫空氣引回到換熱器后，也可以再連接到膨脹機，然后再連接到換熱器。

進一步，輸入到分餾塔中部的原料氣輸入口的原料氣(礦井瓦斯氣)的溫度在攝氏負82.5度以下。

進一步，所述分餾塔的蒸發(fā)器加熱管路與制冷介質(zhì)的預冷管路相連通。

進一步，所述分餾塔的冷凝器制冷管路與換熱器的制冷介質(zhì)管路相連通。

進一步，所述分餾塔的蒸發(fā)器加熱管路也可以與原料氣預冷管路相連通。

進一步，所述制冷設備為氣體膨脹制冷設備或混合制冷劑制冷設備。

進一步，所述壓縮凈化設備中可以包括壓縮機和原料氣凈化器；所述原料氣凈化器可以是分子篩吸附的凈化設備，也可以是由胺吸收塔與再生塔所組成的凈化系統(tǒng)。

進一步，所述輔助設備是制氮設備，例如變壓吸附制氮設備。

所述分餾塔的冷凝器的制冷介質(zhì)管路與制冷設備的制冷氣管路連通；分餾塔底部的液體管路可將液體引入到液體儲槽中。

所述制冷設備可以是氮氣膨脹制冷或者氮、甲烷膨脹制冷，包括有壓縮機、膨脹機等，也可以用混合制冷劑制冷，包括有混合制冷壓縮機、冷卻器、氣液分離器等；所述輔助設備可以為變壓吸附制氮機，變壓吸附制氮機的氮氣輸出管線與凈化設備的再生管路、還有氮氣制冷系統(tǒng)的氮氣管路相連接。

本實用新型中的技術方案與申請?zhí)枮?00610080889.4的發(fā)明相比，該發(fā)明需要設立兩級分餾塔，并且需將礦井瓦斯氣分解為氮氣、富氧空氣和液態(tài)天然氣三部分，其工藝復雜、成本高、耗能大；而本實用新型采用單分餾塔，并且不需要從礦井瓦斯氣中分解出氮氣和富氧空氣，具有制造工藝簡單、成本低、耗能小的有益效果。