[实用新型]一种利用离子液体提纯矿井抽采瓦斯的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种利用离子液体提纯矿井抽采瓦斯的装置。

背景技术

高瓦斯矿井保护层及采空区常有高浓度瓦斯涌出，而这部分瓦斯中甲烷含量可达80%~90%。若不采取任何瓦斯治理措施，工作面上隅角瓦斯积聚，一旦遇到热源，将导致瓦斯爆炸事故，严重影响着煤矿的安全生产。为防止井下发生瓦斯爆炸，目前我国煤矿大多采用地面钻井开采、通过井下瓦斯抽放系统和地面输气系统三种方法对瓦斯进行抽排，并经由通风系统排入大气。但是，甲烷是一种温室气体，其温室效应是CO₂的20～24倍，在全球气候变暖中的份额占15%，仅次于CO₂。而且，CH₄是一种高效的清洁能源，属不可再生资源，被排空无疑造成极大的资源浪费和空气污染。因此，有必要将排空瓦斯收集并有效利用。

利用瓦斯的主要方法有瓦斯发电和制造可燃冰工程，但是这两种方法对瓦斯气源中甲烷浓度有严格要求。从煤矿井下抽采的瓦斯在抽排过程中掺进了大量空气，CH₄浓度只有20％~40％，属于低浓度瓦斯，数量巨大，目前还没有得到合理利用。此外，矿井的乏风中也含有大量低浓度的CH₄，一般为0.1 %～0.75 %，且甲烷浓度波动范围大，不符合瓦斯发电和可燃冰工程的利用条件。若能开发低浓度甲烷富集技术或分离纯化技术，则将为开发利用煤矿抽采瓦斯和乏风中瓦斯的提供关键技术。这对增加我国能源供应，优化能源结构，增强能源可持续发展能力，都具有极其重大的战略意义。

但针对矿井低浓度瓦斯提纯的方法和装备的研究，一直是国内外瓦斯治理以及瓦斯利用方面的技术难题。 目前瓦斯提纯方法有：变压吸附、活性炭吸附和有机溶剂溶解法。我国甲烷分离提纯技术一般采用能耗较低的吸附法。 针对有机溶剂溶解甲烷的研究成果较多，但是这些溶剂多具有强挥发性，在实际应用过程中难免会造成浪费和空气污染，甚至可能发生爆炸。因此有必要寻找低挥发或不挥发的溶剂对甲烷进行溶解和吸收。

离子液体是一种“绿色溶剂”，其无味、不燃、蒸汽压极低，可减少因挥发而产生的环境污染问题；对气体地溶解性较好，可操作温度范围宽-40～300℃，具有良好的热稳定性和化学稳定性，易与其它物质分离，可循环利用；而且还可根据需求调节离子液体的阴阳离子结构实现选择性吸附的功能。因此，亟需一种利用不挥发性离子液体吸收低浓度瓦斯中甲烷的技术。

发明内容

针对上述情况，为解决现有技术之缺陷，本实用新型的目的就是提供一种利用离子液体提纯矿井抽采瓦斯的装置，可有效解决现有瓦斯提纯装置对煤矿抽采的低浓度瓦斯提纯率低，排放含有大量甲烷气体的尾气污染环境，存在安全隐患的问题。

本实用新型的技术方案是，包括干燥室、吸收室、储存容器和输送管道，所述的吸收室内部顶壁中间安装有液压装置，隔离孔板包括活动孔板和固定孔板，液压装置的底部与隔离孔板的活动孔板相连，固定孔板固定在吸收室的中部，吸收室的顶壁一侧上装有温度传感器，吸收室内下部有离子液体液池，侧壁上装有压力传感器，吸收室的顶部中间外侧连接有恒温控制装置，底部中间外侧连接有瓦斯输入管道，瓦斯输入管道上依次连接有干燥室和第四阀门，吸收室外部一侧经管道分别连接有氮气加压泵和负压泵，负压泵的一个输出端经第五阀门与甲烷储存容器相连，另一输出端与泄压阀门相连，吸收室外部另一侧连接有输出管道，输出管道上依次装有第三阀门和甲烷浓度计，输出管道的输出端与尾气排放管道和循环管道相连，尾气排放管道上装有第一阀门，循环管道上装有第二阀门，循环管道与瓦斯输入管道相连。

本实用新型结构简单，经济实用，利用不挥发性离子液体溶解吸收甲烷提纯瓦斯，减少了常规有机溶剂易挥发造成的环境污染，还可循环多次使用；通过温度和压力监测控制系统对甲烷吸收室的环境进行调节，有效提高甲烷的溶解度；在负压下解吸甲烷，从而收集高浓度甲烷气体，提高了瓦斯利用率、减少环境污染。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型的隔离孔板的结构示意图。

图3为本实用新型的隔离孔板的活动孔板和固定孔板的俯视图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式作详细说明。