[发明专利]一种换热式提纯及液化煤层气或煤矿瓦斯的方法

摘要

本发明属于煤层气或煤矿瓦斯加工利用技术领域，涉及一种换热式提纯及液化煤层气或煤矿瓦斯的方法，在煤层气井口抽采压力或瓦斯泵排气压力下，将需提纯的煤层气或煤矿瓦斯送入初级换热器，用冷凝的办法脱水、脱碳、脱硫并除尘得到干净原料气，用温度低于甲烷沸点的低温介质与其在提纯热交换器中将甲烷冷凝并液化为LNG与干净原料气中的氧气、氮气等气体分离；分离出来的氧气、氮气作为低温排空气回用到初级换热器冷凝净化原料气；提纯过程为极低温环境下通过式换热，安全可靠；换热后气化的低温介质，回用于初级换热器或复冷后用于提纯换热器。本发明工艺简单、效率高、能耗低、投资省；所采用的装置结构简单、易于制造、安全可靠、运行稳定。

主权项

1.一种换热式提纯及液化煤层气或煤矿瓦斯的方法，其特征是，一、在煤矿瓦斯抽放泵的排气压力下(大约为5KPa‑20KPa)或是在煤层气抽采井口压力下(约为10KPa‑200KPa)将原料气送入换热提纯装置原料气入口，原料气的压力和流量在自动控制系统的控制下通过进气阀(JF1‑8)进行调节；二、原料气进入初级换热器(1A)或(1B)中进行脱水脱碳脱硫处理；在首次使用或长期停用后再次使用时，需对初级换热器(1A)或(1B)进行预冷，利用提纯换热器(3)中气化的低温氮气通过回用阀(HF3)，经回用阀(HF1)对初级换热器(1A)进行预冷，随后排空或复用，或经回用阀(HF2)对初级换热器(1B)进行预冷，随后排空或复用，使其内部温度降低到‑80℃‑‑90℃，原料气中的水汽、二氧化碳、硫化氢等杂质气体则遇冷固化附着在初级换热器(1A)或(1B)内壁上而除掉；三、经过初级换热器(1A)或(1B)脱水、脱碳、脱硫后得到初级气，进入除尘器(2)除去其中的粉尘，得到干净初级气；四、干净初级气进入提纯换热器(3)中进行提纯分离，控制其内部的换热温度在‑162℃‑‑175℃，得到液化的甲烷(LNG)和低温氮气、氧气；五、通过上一步分离出来的低温氮气、低温氧气(统称为低温排空气)通过回用阀(HF1)或(HF2)进入初级换热器(1A)或(1B)中对原料气进行处理，然后通过放散阀(FS3)排空或通过回用阀(HF5)回到制冷设备(7)复冷再利用，液氮进入液氮罐(4)中，液氧进入液氧罐(8)中；六、提纯换热器(3)中气化的低温氮气，有需要时，在自动控制系统的控制下通过回用阀(HF3)汇入到初级换热器(1A)或(1B)所用的低温排空气中使用；或是通过回用阀(HF4)回到制冷设备(7)中复冷循环使用，减少能耗；经过提纯换热器(3)提纯分离后流出的为气液混合流，经管道流到下方的气液分离器(5)中将液体与气体分开，其中液体为LNG流进LNG罐(6)中供使用，气体主要为氧气和氮气作为低温排空气使用，关键在于通过测量管道中混合流的温度，控制在‑162℃‑‑175℃，确保混合流中的氧气不被液化；七、整个装置均由自动控制系统进行控制，主要是以换热器中的温度要求控制阀门的开度，对流通的气体进行压力或流量控制，确保系统在设定的温度、压力、流量等技术指标下稳定可靠运行；八、从原料气入口开始，整个装置中的阀门、管路、换热器、除尘器等均加装保温层进行保温处理，减少整个装置的能量损失。