[发明专利]采用液氮高效回收瓦斯气和煤层气的净化液化流程和装置

说明书

本发明采用液氮作为整体项目的冷源，采用低温冷冻法通过切换换热器清除原料气的水分，二氧化碳，硫化氢等杂质，冷却原料气体到液化温度，液化瓦斯气或煤层气的甲烷和高碳分子来生产液化天然气。在每个井口直接安装一套此设备，不用铺设管道。即可连续生产液化天然气。采用本技术，2千克的液氮可生产1千克的液化天然气，按液氮价格1元/千克，液化天然气价格在3。5元/千克，每生产1千克液化天然气，毛利润在1。5元，工艺流程简单，动设备少，阀门少，投资省，运行成本低，操作温度在零度以下，安全性高，彻底避免了瓦斯气爆炸的可能性，可靠性高，在同样规模的瓦斯气或煤层气回收，投资可减低50%，人工可减少50%，总成本可降低30%以上。

技术领域

本发明涉及一种用液氮高效回收瓦斯气和煤层气的净化液化流程和装置。

背景技术

据统计我国残煤赋存煤层气资源总量在1132.7-2187.2亿立方米之间，根据国家的规划生产进一步向大基地、大集团集中。到2015年底全国关闭2000处以上小煤矿，逐步淘汰9万吨/年及以下煤矿，加快关闭9万吨/年及以下煤与瓦斯突出等灾害严重的煤矿，坚决关闭发生较大及以上责任事故的9万吨/年及以下的煤矿。但是在这些关闭的报废煤矿中，富集着大量具有开发利用价值的瓦斯气体。目前的瓦斯气体有效利用量低于10%，除了少部分用于燃烧发电，大部分直接放空，直接排放的煤矿瓦斯不仅严重污染当地大气，还造成巨大的能源浪费。

目前瓦斯气体的利用是采用的变压吸附净化和常规压缩机，膨胀机制冷生产冷量来产生液化天然气流程，动设备多，能耗大，设备复杂，投资大，故只有大规模的回收。然而煤层中瓦斯气由每个煤矿坑道产生，每口井的瓦斯量流量小间隔远，需要巨大的管道投资；大部分瓦斯气中氧气含量高，有大量的切换阀门和动设备，存在非常高的安全隐患；在连续生产时故障率高，维修费用大等问题；以上导致瓦斯气和煤层气回收都是严重亏损。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种动设备少，能经济可靠回收小流量不用铺设管道，避免瓦斯爆炸的安全性高的回收瓦斯气和煤层气的净化液化流程和装置。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：采用液氮高效回收瓦斯气和煤层气的净化液化流程，其特征在于，包括以下步骤：

S1：将矿井瓦斯原料气体预处理收集后，通过第一气体通道输送至净化冷箱中，回流气体通过第二气体通道进入净化冷箱；

S2：原料气体在净化冷箱的切换换热器中被回流气体冷却，原料气体中的杂质冻结在切换换热器的第一气体通道，原料气体被净化；

S3：当切换换热器内的压差超过设定压差值△P时，切换换热器内的第一气体通道和第二气体通道互换，净化后的原料气体通过第二气体通道输送到液化冷箱，回流气体通过第一气体通道进入净化冷箱，随着回流气体的升温加热，冻结的杂质蒸发到回流气体中，回流气体复热到常温从切换换热器中排出；

S4：净化后的原料气体在液化冷箱的主换热器内被回流气体冷却，然后输送至冷凝器，复热后的回流气体从主换热器中排出；

S5：冷凝器通过液氮喷射将净化后的原料气体中的甲烷和高碳分子冷凝成液化天然气并且聚集在冷凝器底部，液氮蒸发成氮气与净化后的原料气体中的氮气、氧气混合形成回流气体从冷凝器中排出；

S6：聚集在冷凝器底部的液化天然气流入液化天然气产品储槽中。

进一步的，所述的净化液化流程，还包括S7：上述净化液化流程中的排出的回流气体最后均进入脱硫装置去除硫和硫化氢后排向大气。

进一步的，所述的S3中切换换热器内的第一气体通道和第二气体通道互换循环进行。

进一步的，所述的S1中预处理是将原料气体送入常压缓冲罐内，在经过洛茨鼓风机加压至100KPa。

进一步的，所述的S2中原料气体在切换换热器内通过回流气冷却到-80℃。