[實(shí)用新型]低濃度煤層氣含氧深冷液化制取天然氣的裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201320167837.6
• 申請(qǐng)日: 2013-04-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN203177588U
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-09-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姚成林;肖露;甘海龍;令狐磊;付耀國(guó)
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中煤科工集團(tuán)重慶研究院
• 主分類(lèi)號(hào): F25J1/02
• 分類(lèi)號(hào): F25J1/02
• 代理公司: 北京同恒源知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于通過(guò)加壓和冷卻處理使氣體或氣體混合物進(jìn)行液化、固化或分離的技術(shù)領(lǐng)域，具體的為一種低濃度煤層氣含氧深冷液化制取天然氣的裝置。

背景技術(shù)

含氧煤層氣是煤礦在開(kāi)采過(guò)程中為防止瓦斯爆炸和突出，保證煤礦安全生產(chǎn)而抽排出的初級(jí)副產(chǎn)品，其主要成分為甲烷，從其成分含量上可以看出，煤層氣是較為重要的能源和化工原料。但是由于其成分較為復(fù)雜，特別是在煤層氣中含有氧，是非常危險(xiǎn)的助燃助爆劑，制約了含氧煤層氣的綜合利用，實(shí)踐中，為了節(jié)約成本，煤層氣普遍在采煤過(guò)程中排入大氣，造成資源的極度浪費(fèi)和對(duì)環(huán)境造成污染。

隨著技術(shù)的發(fā)展，目前在低濃度煤層氣提純制取天然氣的領(lǐng)域中，出現(xiàn)了多種含氧煤層氣的液化技術(shù)。公開(kāi)號(hào)為CN101922850A和CN101929788A分別公開(kāi)了一種利用含氧煤層氣制取液化天然氣的方法和利用含氧煤層氣制取液化天然氣的裝置，該方法和裝置采用混合冷劑自復(fù)疊制冷循環(huán)，將凈化后的原料氣液化并分離，得到LNG產(chǎn)品，該方法和裝置雖然能夠利用含氧煤層氣制取天然氣，但是還存在以下問(wèn)題：

（1）原料氣（即低濃度煤層氣）來(lái)自于煤礦井下抽采，甲烷含量波動(dòng)較大，難免會(huì)影響液化工藝的穩(wěn)定運(yùn)行，需要對(duì)裝置進(jìn)行調(diào)整；而該方法和裝置中天然氣產(chǎn)品的純度和收率分別由塔底蒸發(fā)量和塔頂冷凝量控制，但為塔底加熱和為塔頂冷卻的制冷劑流體為同一股，因此在調(diào)整產(chǎn)品純度時(shí)會(huì)影響塔頂冷凝量（收率），同樣，調(diào)整產(chǎn)品收率時(shí)又會(huì)影響到塔底蒸發(fā)量（純度）；

（2）如果冷劑壓縮機(jī)工況不穩(wěn)定，會(huì)導(dǎo)致大量混合冷劑中的重組分（如異丁烷、異戊烷）進(jìn)入液化裝置的低溫區(qū)（溫度低于－165℃），造成該段冷劑溫度低于其下轉(zhuǎn)化溫度，使節(jié)流后溫度升高（即不制冷），嚴(yán)重時(shí)亦會(huì)導(dǎo)致凝固，使冷劑通道堵塞；

（3）煤層氣中甲烷被提出后，氮氧尾氣在精餾塔的操作壓力（0.3MPa）下直接復(fù)熱排空，未充分回收其能量（壓力能），浪費(fèi)能源。

有鑒于此，本實(shí)用新型旨在探索一種低濃度煤層氣含氧深冷液化制取天然氣的裝置，該低濃度煤層氣含氧深冷液化制取天然氣的裝置不僅能夠獨(dú)立調(diào)整天然氣產(chǎn)品的純度和收率，而且能夠防止冷劑通道堵塞，并提高提高能源利用。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于提供一種低濃度煤層氣含氧深冷液化制取天然氣的裝置，該低濃度煤層氣含氧深冷液化制取天然氣的裝置不僅能夠獨(dú)立調(diào)整天然氣產(chǎn)品的純度和收率，而且能夠防止冷劑通道堵塞。

為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本實(shí)用新型提供如下技術(shù)方案：

一種低濃度煤層氣含氧深冷液化制取天然氣的裝置，包括主流程系統(tǒng)和制冷系統(tǒng)；

所述主流程系統(tǒng)沿凈化后的煤層氣流動(dòng)方向依次包括一級(jí)換熱器、二級(jí)換熱器、三級(jí)換熱器、過(guò)冷器和精餾塔，所述精餾塔塔頂設(shè)置塔頂冷凝器，精餾塔塔內(nèi)設(shè)置位于塔底的再沸器，所述精餾塔塔頂設(shè)置的氮氧氣出口與所述塔頂冷凝器的氮氧氣出口相連，且所述精餾塔的塔底設(shè)置冷凝液出口；

所述制冷系統(tǒng)包括混合冷劑循環(huán)系統(tǒng)和氮循環(huán)系統(tǒng)；

所述混合冷劑循環(huán)系統(tǒng)沿混合冷劑流動(dòng)方向依次包括混合冷劑壓縮機(jī)、混合冷劑冷卻器和重?zé)N分離器；所述重?zé)N分離器的氣相混合冷劑出口依次通過(guò)一級(jí)換熱器和二級(jí)換熱器連通于所述再沸器的氣相混合冷劑入口，所述再沸器的氣相混合冷劑出口依次通過(guò)三級(jí)換熱器、二級(jí)換熱器和一級(jí)換熱器使氣相混合冷劑回流并連通于所述混合冷劑壓縮機(jī)的混合冷劑入口；所述重?zé)N分離器的液相混合冷劑出口通過(guò)一級(jí)換熱器后與回流的氣相混合冷劑匯合；

所述氮循環(huán)系統(tǒng)沿氮冷卻劑的流動(dòng)方向依次包括氮壓縮機(jī)和氮冷卻器，所述氮冷卻器的氮出口依次通過(guò)所述一級(jí)換熱器、二級(jí)換熱器、三級(jí)換熱器和過(guò)冷器連通于所述塔頂冷凝器的氮入口，所述塔頂冷凝器的氮出口依次通過(guò)三級(jí)換熱器、二級(jí)換熱器和一級(jí)換熱器使氮冷卻劑回流并連通于所述氮壓縮機(jī)的氮入口。

進(jìn)一步，所述主流程系統(tǒng)還包括膨脹機(jī)，所述精餾塔的氮氧氣出口通過(guò)所述過(guò)冷器連通于所述膨脹機(jī)的氮氧氣入口，所述膨脹機(jī)的氮氧氣出口依次通過(guò)過(guò)冷器、三級(jí)換熱器、二級(jí)換熱器和一級(jí)換熱器使氮氧氣復(fù)熱后進(jìn)入凈化工序。

進(jìn)一步，所述精餾塔的冷凝液出口通過(guò)所述三級(jí)換熱器連通于天然氣儲(chǔ)罐。

進(jìn)一步，所述混合冷劑冷卻器和氮冷卻器均為水冷卻器。

進(jìn)一步，所述混合冷劑循環(huán)系統(tǒng)還包括節(jié)流閥V₁，所述重?zé)N分離器的液相混合冷劑出口依次通過(guò)一級(jí)換熱器和節(jié)流閥V₁與回流的氣相混合冷劑匯合。

進(jìn)一步，所述再沸器的氣相混合冷劑出口與所述三級(jí)換熱器之間設(shè)有節(jié)流閥V₂。