[實用新型]一種含氧含氮煤層氣合成尿素的裝置

有效

• 申請號: 201520329006.3
• 申請日: 2015-05-20
• 公開（公告）號: CN204714733U
• 公開（公告）日: 2015-10-21
• 發明（設計）人: 汪世清;郜時旺;肖天存;劉練波;許世森
• 申請（專利權）人: 中國華能集團清潔能源技術研究院有限公司
• 主分類號: C07C273/04
• 分類號: C07C273/04
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 賈玉健

技術領域

本實用新型屬于非常規天然氣(煤層氣/煤礦瓦斯)的化工利用技術領域，特別是涉及一種含氧含氮煤層氣合成尿素的裝置。

背景技術

我國煤層氣資源十分豐富，是世界上繼俄羅斯、加拿大之后的第三大煤層氣儲量國。我國埋深2000米以淺的瓦斯資源量達31.46萬億立方米，與陸上常規天然氣資源量相當。

煤礦區煤層氣主要有兩種開采方式：地面抽采和井下排采。其中地面抽采煤層氣(CBM)具有較高濃度，甲烷含量一般都在90％以上，可直接制成壓縮氣(CNG)或液化氣(LNG)向外輸送利用，利用率較高；井下排采煤層氣(CMM)因為在開采過程中混入大量空氣，煤層氣甲烷濃度不高(20％～50％)，一般需要經過多級提分離提純才能制成CNG或LNG，利用成本較大，利用率不高。據公開資料表明，我國2013年地面抽采煤層氣30億立方米，利用率76.7％，井下排采煤層氣126億立方米，利用率34.1％。可見，提高井下排采煤層氣的利用率是煤礦區煤層氣減排利用的關鍵。

井下排采煤層氣利用率不高的主要原因是甲烷濃度不高，而且含有氧氣，燃燒使用容易產生爆炸危險，因此我國《煤礦安全規程》規定：抽采的瓦斯濃度低于30％時，不得作為燃氣直接燃燒。此外，大量氮氣的存在也極大提高了甲烷分離提純的成本。

井下排采的低濃度煤層氣一般有兩種利用方式：1)通過瓦斯發電機組進行發電利用；2)通過脫氧脫氮工藝提純制CNG/LNG。瓦斯發電技術相對較為成熟，自2006年以來，我國已建成并投產數十個商業化的低濃度瓦斯發電項目。由于低濃度瓦斯發電成本較高，目前我國還只能通過財政補貼來鼓勵瓦斯發電利用。低濃度煤層氣脫氧脫氮濃縮提純技術目前還處于技術研發和工程示范階段，脫氧脫氮提純的成本較高，項目的運行目前還只能基本維持盈虧平衡。

因此，尋求一種更為經濟的利用途徑來對含氧含氮的低濃度煤層氣進行大規模利用，提高我國井下排采煤層氣(CMM)的利用率，實現資源優化利用和甲烷溫室氣體減排雙重效益，是十分有意義的。

實用新型內容

為了克服上述現有技術的缺點，本實用新型的目的在于提供一種含氧含氮煤層氣合成尿素的裝置，能夠獲得化工產品尿素，提高井下排采煤層氣(CMM)的利用率，可適用于各種濃度的煤層氣，并能夠適應井下排采煤層氣甲烷濃度不穩定的特點。

為了達到上述目的，本實用新型采取的技術方案為：

一種含氧含氮煤層氣合成尿素的裝置，包括原料氣凈化器1，原料氣凈化器1入口與含氧含氮煤層氣輸入管道相連接，原料氣凈化器1出口與配氣裝置2入口相連接，配氣裝置2入口還與空氣管道和甲烷氣管道相連接，配氣裝置2出口分成兩路，分別與甲烷自熱重整爐3的反應通道入口和加熱通道入口相連接，另外，甲烷自熱重整爐3的反應通道入口還與水蒸氣供應管道相連接，甲烷自熱重整爐3的加熱通道出口與廢熱鍋爐4的煙氣入口相連接，廢熱鍋爐4的水蒸汽出口與水蒸氣供應管道相連接，甲烷自熱重整爐3的反應通道出口與氣氣換熱器5的熱氣流入口端相連接，氣氣換熱器5的熱氣流出口端與水煤氣變換爐6入口相連接，水煤氣變換爐6入口還與水蒸氣管道相連接，水煤氣變換爐6出口與水冷器7入口相連接，水冷器7出口與水分離器8入口相連接，水分離器8氣流出口與CO₂分離裝置9入口相連接，CO₂分離裝置9的CO₂氣流出口與尿素合成塔14入口相連接，CO₂分離裝置9的H₂/N₂氣流出口與氣氣換熱器5的冷氣流入口端相連接，氣氣換熱器5的冷氣流出口端與甲烷化爐10入口相連接，甲烷化爐10出口與壓縮機11入口相連接，壓縮機11出口與氨合成塔12入口相連接，氨合成塔12出口與液氨分離器13入口相連接，液氨分離器13的液氨出口與尿素合成塔14入口相連接，液氨分離器13的H₂/N₂氣流出口與壓縮機11入口相連接。

本實用新型有以下優點：