[发明专利]含氧煤层气液化分离装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用液化原理进行分离的装置，尤其涉及一种含氧煤层气液化分离装置。

背景技术

含氧煤层气是煤矿在开采过程中为防止瓦斯爆炸和突出，保证煤矿安全生产而抽排出的初级副产品；其主要成分为甲烷，从其成分含量上可以看出，煤层气是较为重要的能源和化工原料。但是由于其成分较为复杂，特别是在煤层气中含有氧，是非常危险的助燃助爆剂，制约了含氧煤层气的综合利用；实践中，为了节约成本，煤层气普遍在采煤过程中排入大气，造成资源的极度浪费和对环境造成污染。

随着科学技术的发展，出现了多种含氧煤层气的液化技术。其中，ZL200610103425.0的专利公开了低温精馏法应用于含氧煤层气的分离和液化，具有分离纯度高，装置结构简单的优点。

但是，该制冷工艺采用混合制冷或者膨胀制冷等常规的制冷方式，结构复杂，透平膨胀集等辅助机械，制冷效率较低，降低了分离和液化装置的处理能力。

因此，需要对现有的含氧煤层气的液化装置进行改进，改变现有的制冷流程，充分并合理的利用工艺过程中的冷量回收过程，提高制冷效率，从而相对提高装置的处理能力，对于单井产量不高的煤层气而言，可节约生产成本。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种含氧煤层气液化分离装置，改变现有的制冷流程，充分并合理的利用工艺过程中的冷量回收过程，提高制冷效率，从而相对提高装置的处理能力，对于单井产量不高的煤层气而言，可节约生产成本。

本发明的一种含氧煤层气液化分离装置，包括主流程系统和制冷系统；

所述主流程系统包括依次串接的一级换热器、二级换热器、三级换热器和精馏塔，一级换热器设置有净化后含氧煤层气入口，位于精馏塔塔顶设置连通于精馏塔顶氮氧气出口的塔顶冷凝器，所述精馏塔塔内位于塔底设置再沸器，精馏塔塔底设置冷凝液出口；

制冷系统包括混合制冷剂平衡罐、制冷剂压缩机、制冷剂冷却器、制冷剂一次气液分离器和制冷剂二次气液分离器，制冷剂压缩机入口连通于制冷剂平衡罐，制冷机压缩机出口通过制冷剂冷却器连通于制冷剂一次气液分离器，制冷剂一次气液分离器气体出口通过一级换热器连通于二次气液分离器，二次气液分离器气体出口依次经过二级换热器、再沸器、三级换热器和一节流阀Ⅲ连通于塔顶冷凝器，塔顶冷凝器制冷剂出口依次经过三级换热器、二级换热器和一级换热器连通于混合制冷剂平衡罐使制冷剂回流循环使用；

混合制冷剂平衡罐内混合制冷剂按质量百分比包括：氮 35%，甲烷 30.65%，乙烯 16.81%，丙烷 3.8%，丁烷 8.17% 戊烷 5.57%；

一次气液分离器的液体出口依次经过一级换热器和一节流阀Ⅰ位于一级换热器和二级换热器之间连通于回流制冷剂；二次气液分离器的液体出口依次经过二级换热器和一节流阀Ⅱ位于二级换热器和三级换热器之间连通于回流制冷剂；

所述一级冷却器、二级冷却器、三级冷却器、再沸器和塔顶冷凝器均为按照介质种类设置流道的间壁式结构。

进一步，精馏塔塔顶氮氧气出口经过塔顶冷凝器连通于塔顶气液分离器，塔顶气液分离器氮氧气出口依次经过一成品冷却器、三级换热器、二级换热器和一级换热器将氮氧气输出；塔顶气液分离器液体出口连通于精馏塔；所述精馏塔塔底的冷凝液出口连通于成品冷却器；所述成品冷却器为间壁式结构；

进一步，在主流程系统中，三级换热器和精馏塔之间设置节流阀Ⅳ；

进一步，所述制冷机压缩机为三级压缩。

本发明的有益效果在于：本发明结构的含氧煤层气液化分离装置，制冷装置采用混合制冷并结合节流制冷，改变现有的制冷流程，充分并合理的利用工艺过程中的冷量回收过程，提高制冷效率，从而相对提高装置的处理能力，对于单井产量不高的煤层气而言，可节约生产成本，只利用一套压缩设备，节约动力能源。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

附图为本发明结构示意图。

具体实施方式

附图为本发明结构示意图，如图所示：本实施例的含氧煤层气液化分离装置，包括主流程系统和制冷系统；

所述主流程系统包括依次串接的一级换热器1、二级换热器2、三级换热器4和精馏塔5，一级换热器1设置净化后含氧煤层气入口，位于精馏塔5塔顶设置连通于精馏塔顶氮氧气出口的塔顶冷凝器8，所述精馏塔5塔内位于塔底设置再沸器6，精馏塔5塔底设置冷凝液出口；