[發(fā)明專利]一種利用水合物連續(xù)分離混空煤層氣中甲烷的裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711222370.X
• 申請日: 2017-11-29
• 公開（公告）號: CN107903969B
• 公開（公告）日: 2021-01-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王樹立;蔡躍躍;饒永超;梁俊;葛昊;閆朔;周詩崠;李恩田;趙書華
• 申請（專利權(quán)）人: 常州大學(xué)
• 主分類號: C10L3/10
• 分類號: C10L3/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種利用水合物連續(xù)分離混空煤層氣中甲烷的裝置，其特征在于，所述裝置包括煤層氣預(yù)處理系統(tǒng)、氣體壓縮解壓換熱系統(tǒng)、水合物制取分解系統(tǒng)三部分；所述的煤層氣預(yù)處理系統(tǒng)為脫酸裝置；

所述氣體壓縮解壓換熱系統(tǒng)由壓縮機(jī)串聯(lián)組成將氣體壓縮，每臺壓縮機(jī)后設(shè)有由換熱裝置將由氣體壓縮時所產(chǎn)生的熱量收集，以用于后續(xù)分解水合物提取甲烷；

所述的水合物制取分解系統(tǒng)包括低溫水箱，1臺扭帶水合物制取裝置，2臺三相分離器，2臺拉瓦爾噴管水合物制取裝置，冷卻裝置，緩沖罐和閥門；

經(jīng)脫酸裝置預(yù)處理的煤層氣與換熱器進(jìn)行初步預(yù)冷；串聯(lián)壓縮機(jī)將初步預(yù)冷的煤層氣加壓，所述壓縮機(jī)后面均有換熱裝置，將每次加壓過程中產(chǎn)生的熱量通過換熱裝置收集；在低溫水箱中對煤層氣進(jìn)行進(jìn)一步冷卻，煤層氣和低溫水箱中的水經(jīng)過氣液混合器后進(jìn)入扭帶水合物生成裝置；扭帶水合物生成裝置包括扭帶，制冷裝置；氣液混合后在扭帶水合物生成裝置經(jīng)過扭帶加強(qiáng)傳熱傳質(zhì)提高水合物生成速率，同時扭帶產(chǎn)生的螺旋流保障水合物不在扭帶水合物生成裝置堵塞；生成的水合物進(jìn)入三相分離器分離；三相分離器上設(shè)有冷卻裝置和加熱裝置，在制取水合物時可以打開冷卻裝置，維持溫度在0～3℃可使反應(yīng)的氣體在三相分離過程中進(jìn)一步生成水合物同時可以保證水合物不分解，以便于儲存或者直接裝車裝船運(yùn)輸，在分解水合物時的加熱裝置熱量由回收的加壓過程產(chǎn)生的熱量和太陽能加熱裝置提供；未完全反應(yīng)的煤層氣從三相分離器出來后經(jīng)壓縮加壓后從拉瓦爾噴管水合物制取裝置底部進(jìn)入拉瓦爾噴管水合物制取裝置，從三相分離器分離的液體從拉瓦爾水合物制取裝置頂部的噴霧裝置噴出，反應(yīng)裝置中設(shè)有鐵絲網(wǎng)以提高氣液接觸面積提高生成速率；

運(yùn)用2臺三相分離器來實(shí)現(xiàn)水合物連續(xù)制??；兩臺三相分離器有制取和分解兩個狀態(tài)，且可以相互轉(zhuǎn)換；一臺處于制取狀態(tài)時，一臺變?yōu)榉纸鉅顟B(tài)；第一三相分離器處于制取狀態(tài)時打開第三控制閥、第四控制閥、第七控制閥，關(guān)閉第五控制閥、第六控制閥；三相分離器中的冷卻裝置打開，可維持溫度為0～3℃防止水合物分解，同時可以使部分未完全生成水合物的煤層氣在三相分離器中繼續(xù)生成甲烷水合物；第二三相分離器處于分解狀態(tài)時關(guān)閉第八控制閥、第十控制閥、第十二控制閥，同時打開加熱裝置對水合物進(jìn)行分解提取甲烷；打開第九控制閥分解出來的甲烷可以收取，打開第十一控制閥分解水合物剩余溶液返回低溫水箱；進(jìn)一步為了提高分離效率，使用2臺拉瓦爾噴管水合物制取裝置來對為完全反應(yīng)的煤層氣進(jìn)一步制取水合物，以提高煤層氣中甲烷的提取效率；同樣的拉瓦爾噴管水合物制取裝置也可分為制取狀態(tài)和分解狀態(tài)。

2.如權(quán)利要求1所述的一種利用水合物連續(xù)分離混空煤層氣中甲烷的裝置，其特征在于，所述氣體壓縮解壓換熱系統(tǒng)由壓縮機(jī)串聯(lián)組成將氣體壓縮至6～8MPa。

3.如權(quán)利要求1所述的一種利用水合物連續(xù)分離混空煤層氣中甲烷的裝置，其特征在于，為了提高生成速率在所述的低溫水箱中加入適量的促進(jìn)劑。

4.如權(quán)利要求1所述的一種利用水合物連續(xù)分離混空煤層氣中甲烷的裝置，其特征在于，充分利用氣體在壓縮機(jī)壓縮過程中產(chǎn)生的熱量和在減壓閥減壓過程中產(chǎn)生的冷量；利用換熱器回收壓縮過程中的熱量對三相分離器和拉瓦爾噴管水合物制取裝置中的水合物進(jìn)行分解；對排出的尾氣在減壓閥減壓過程中產(chǎn)生的冷量和氣體自身的冷量也利用換熱裝置進(jìn)行回收對混空煤層氣進(jìn)行預(yù)冷。

5.如權(quán)利要求1所述的一種利用水合物連續(xù)分離混空煤層氣中甲烷的裝置，其特征在于，扭帶上開有圓形小孔進(jìn)一步提高氣液混合程度。