含氧煤層氣液化分離系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型的含氧煤層氣液化分離系統(tǒng)包括液化分離設備；膨脹機，膨脹機的膨脹端與液化分離設備的一氣體出口通過管路連接，膨脹機的膨脹端用于使液化分離設備排出的氮氧尾氣膨脹至低溫低壓后返回液化分離設備，膨脹機的增壓端用于壓縮干燥塔的再生氣，以使再生氣返回干燥設備。本實用新型的技術方案的優(yōu)點是：可以充分利用氮氧尾氣，節(jié)能環(huán)保。
【專利說明】
含氧煤層氣液化分離系統(tǒng)
技術領域
[0001]本實用新型涉及含氧煤層氣利用領域，特別是涉及一種含氧煤層氣液化分離系統(tǒng)。
技術領域
[0002]含氧煤層氣是煤礦在開采過程中為防止瓦斯爆炸和突出，保證煤礦安全生產(chǎn)而抽排出的初級副產(chǎn)品，其主要成分為甲烷。從其成分含量上可以看出，煤層氣是較為重要的能源和化工原料。但是由于其成分較為復雜，制約了含氧煤層氣的綜合利用。
[0003]通常對含氧煤層氣的利用采用液化分離工藝，即利用液化分離設備使壓縮凈化后的煤層氣分離出LNG和氮氧尾氣，此時氮氧尾氣具有較高的壓力，如果直接放空，造成此部分的壓力能損失。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型要解決的技術問題是提供一種可以充分利用氮氧尾氣的含氧煤層氣液化分尚系統(tǒng)。
[0005]本實用新型的含氧煤層氣液化分離系統(tǒng)，包括:
[0006]用于冷卻干燥處理后的含氧煤層氣使所述含氧煤層氣分離為液化天然氣和氮氧尾氣的液化分離設備；
[0007]膨脹機，所述膨脹機的膨脹端與液化分離設備的一氣體出口通過管路連接，所述膨脹機的膨脹端用于使液化分離設備排出的氮氧尾氣膨脹至低溫低壓后返回液化分離設備，以此為所述液化分離設備提供冷量，所述膨脹機的增壓端分別與用于對含氧煤層氣進行干燥處理的干燥設備的再生氣出口、再生氣進口通過管路連接，所述膨脹機的增壓端用于壓縮所述干燥設備的再生氣，以使所述再生氣返回所述干燥設備。
[0008]本實用新型的含氧煤層氣液化分離系統(tǒng)，其中，所述膨脹機為螺桿膨脹機或渦輪膨脹機或透平膨脹機或活塞膨脹機。
[0009]本實用新型的含氧煤層氣液化分離系統(tǒng)，其中，所述液化分離設備包括通過管路依次連接的用于對所述含氧煤層氣依次冷卻的第一換熱器、第二換熱器、第三換熱器、精餾塔，所述精餾塔的塔頂?shù)囊粴怏w出口與所述膨脹機的膨脹端通過進氣管路連接，所述膨脹機的膨脹端通過排氣管路將膨脹至低溫低壓的氮氧尾氣排出，所述排氣管路依次經(jīng)過第三換熱器、第二換熱器、第一換熱器，以向過第三換熱器、第二換熱器、第一換熱器依次提供冷量。
[0010]本實用新型的含氧煤層氣液化分離系統(tǒng)，其中，所述液化分離設備還包括過冷器，所述進氣管路經(jīng)過所述過冷器，所述排氣管路在經(jīng)過第三換熱器之前經(jīng)過所述過冷器。
[0011]本實用新型的含氧煤層氣液化分離系統(tǒng)，其中，還包括用于向所述精餾塔的塔頂提供冷量的氮氣制冷系統(tǒng)，所述氮氣制冷系統(tǒng)包括氮氣壓縮機以及第一節(jié)流閥，氮氣壓縮機通過第一管路向第一節(jié)流閥輸送被壓縮的氮氣，氮氣被第一節(jié)流閥節(jié)流降溫后通過第二管路輸至氮氣壓縮機，通過第一管路、第二管路，氮氣在氮氣壓縮機與第一節(jié)流閥之間循環(huán)，第一管路依次經(jīng)過第一換熱器、第二換熱器、第三換熱器、過冷器，第一管路中的氮氣在第一換熱器、第二換熱器、第三換熱器、過冷器冷卻，第二管路依次經(jīng)過精餾塔塔頂、過冷器、第三換熱器、第二換熱器、第一換熱器，第二管路中的氮氣在精餾塔塔頂、過冷器、第三換熱器、第二換熱器、第一換熱器中提供冷量。
[0012]本實用新型的含氧煤層氣液化分離系統(tǒng)，其中，還包括混合冷劑制冷系統(tǒng)，所述混合冷劑制冷系統(tǒng)包括混合冷劑壓縮機、第二節(jié)流閥、第三節(jié)流閥，混合冷劑壓縮機通過第三管路向第二節(jié)流閥輸送被壓縮的氣相制冷劑，氣相制冷劑被第三節(jié)流閥節(jié)流降溫后通過第四管路返回混合冷劑壓縮機，通過第三管路、第四管路，氣相制冷劑在混合冷劑壓縮機與第二節(jié)流閥之間循環(huán)，第三管路分別依次經(jīng)過第一換熱器、第二換熱器、精餾塔的塔底再沸器、第三換熱器，第四管路分別依次經(jīng)過第三換熱器、第二換熱器、第一換熱器，第三管路中的氣相制冷劑在第一換熱器、第二換熱器、精餾塔的塔底再沸器、第三換熱器中冷卻，第四管路中的氣相制冷劑在第三換熱器、第二換熱器、第一換熱器中提供冷量，混合冷劑壓縮機通過第五管路向第三節(jié)流閥輸送被壓縮的液相制冷劑，液相制冷劑被第三節(jié)流閥節(jié)流降溫后與第四管路中的氣相制冷劑匯合并輸至混合冷劑壓縮機，第五管路經(jīng)過第一換熱器。
[0013]本實用新型的含氧煤層氣液化分離系統(tǒng)，其中，還包括:
[0014]用于對含氧煤層氣進行壓縮的壓縮機；
[0015]用于對壓縮后的含氧煤層氣進行脫碳處理的脫碳設備，與所述壓縮機通過管路連接；
[0016]用于對脫碳處理后的含氧煤層氣進行干燥處理的干燥設備，與所述脫碳設備通過管路連接，所述干燥設備與所述液化分離設備通過管路連接。
[0017]本實用新型的技術方案的優(yōu)點是:可以充分利用氮氧尾氣，節(jié)能環(huán)保。
【附圖說明】
[0018]圖1為本實用新型的含氧煤層氣液化分離系統(tǒng)的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0019]如圖1所示，本實用新型的含氧煤層氣液化分離系統(tǒng)，包括:
[0020]用于冷卻干燥處理后的含氧煤層氣使含氧煤層氣分離為液化天然氣和氮氧尾氣的液化分尚設備；
[0021]膨脹機ETl，膨脹機ETl的膨脹端與液化分離設備的一氣體出口通過管路連接，膨脹機ETl的膨脹端用于使液化分離設備排出的氮氧尾氣膨脹至低溫低壓后返回液化分離設備，以此為液化分離設備提供冷量，膨脹機的增壓端分別與用于對含氧煤層氣進行干燥處理的干燥設備的再生氣出口、再生氣進口通過管路連接，膨脹機的增壓端用于壓縮干燥設備的再生氣，以使再生氣返回干燥設備。
[0022]本實用新型的含氧煤層氣液化分離系統(tǒng)，其中，膨脹機ETl為螺桿膨脹機或渦輪膨脹機或透平膨脹機或活塞膨脹機。
[0023]本實用新型的含氧煤層氣液化分離系統(tǒng)，其中，液化分離設備包括通過管路依次連接的用于對含氧煤層氣依次冷卻的第一換熱器E1、第二換熱器E2、第三換熱器E3、精餾塔TI，精餾塔TI的塔頂?shù)囊粴怏w出口與膨脹機ETI的膨脹端通過進氣管路11連接，膨脹機ETI的膨脹端通過排氣管路12將膨脹至低溫低壓的氮氧尾氣排出，排氣管路12依次經(jīng)過第三換熱器E3、第二換熱器E2、第一換熱器El，以向過第三換熱器E3、第二換熱器E2、第一換熱器El依次提供冷量。
[0024]本實用新型的含氧煤層氣液化分離系統(tǒng)，其中，還包括過冷器E4，進氣管路11經(jīng)過過冷器E4，排氣管路12在經(jīng)過第三換熱器E3之前經(jīng)過過冷器E4。
[0025]本實用新型的含氧煤層氣液化分離系統(tǒng)，其中，還包括用于向精餾塔塔頂提供冷量的氮氣制冷系統(tǒng)，氮氣制冷系統(tǒng)包括氮氣壓縮機Cl以及第一節(jié)流閥21，氮氣壓縮機Cl通過第一管路31向第一節(jié)流閥21輸送被壓縮的氮氣，氮氣被第一節(jié)流閥21節(jié)流降溫后通過第二管路32輸至氮氣壓縮機Cl，通過第一管路31、第二管路32，氮氣在氮氣壓縮機Cl與第一節(jié)流閥21之間循環(huán)，第一管路31依次經(jīng)過第一換熱器、第二換熱器、第三換熱器、過冷器，第一管路31中的氮氣在第一換熱器、第二換熱器、第三換熱器、過冷器冷卻，第二管路依次經(jīng)過精餾塔塔頂、過冷器、第三換熱器、第二換熱器、第一換熱器，第二管路中的氮氣在精餾塔塔頂、過冷器、第三換熱器、第二換熱器、第一換熱器中提供冷量。
[0026]本實用新型的含氧煤層氣液化分離系統(tǒng)，其中，還包括混合冷劑制冷系統(tǒng)，混合冷劑制冷系統(tǒng)包括混合冷劑壓縮機C2、第二節(jié)流閥22、第三節(jié)流閥23，混合冷劑壓縮機通過第三管路33向第二節(jié)流閥22輸送被壓縮的氣相制冷劑，氣相制冷劑被第三節(jié)流閥節(jié)流降溫后通過第四管路34返回混合冷劑壓縮機C2，通過第三管路、第四管路，氣相制冷劑在混合冷劑壓縮機與第二節(jié)流閥之間循環(huán)，第三管路分別依次經(jīng)過第一換熱器、第二換熱器、精餾塔的塔底再沸器E5、第三換熱器E3，第四管路34分別依次經(jīng)過第三換熱器、第二換熱器、第一換熱器，第三管路中的氣相制冷劑在第一換熱器、第二換熱器、精餾塔的塔底再沸器、第三換熱器中冷卻，第四管路中的氣相制冷劑在第三換熱器、第二換熱器、第一換熱器中提供冷量，混合冷劑壓縮機通過第五管路35向第三節(jié)流閥23輸送被壓縮的液相制冷劑，液相制冷劑被第三節(jié)流閥23節(jié)流降溫后與第四管路34中的氣相制冷劑匯合并輸至混合冷劑壓縮機C2，第五管路35經(jīng)過第一換熱器El，第五管路35的液相制冷劑在第一換熱器El內(nèi)冷卻。
[0027]本實用新型的含氧煤層氣液化分離系統(tǒng)，其中，還包括:
[0028]用于對含氧煤層氣進行壓縮的壓縮機；
[0029]用于對壓縮后的含氧煤層氣進行脫碳處理的脫碳設備，與壓縮機通過管路連接；
[0030]用于對脫碳處理后的含氧煤層氣進行干燥處理的干燥設備，與脫碳設備通過管路連接，干燥設備與液化分離設備通過管路連接。
[0031]利用本實用新型的含氧煤層氣液化分離系統(tǒng)的進行含氧煤層氣液化分離的【具體實施方式】為:低壓含氧煤層氣經(jīng)過壓縮機壓縮至4-8bar，進入脫碳設備，控制CO2含量小于50ppm，然后進入干燥設備，控制露點小于-7O 0C，最后進入液化分離設備，壓力6bar、流量4150Nm3/h、30%CH4和70%Air的含氧煤層氣進入第一換熱器E1、第二換熱器E2、第三換熱器E3降溫至-155°C進入精餾塔Tl，在精餾塔Tl塔底分離出-140°C的LNG，進入第三換熱器E3冷卻至-160°C后，輸出甲烷含量99.5%、流量1250_3/11的1^6產(chǎn)品。在精餾塔1'1塔頂分離出氮氣氧氣含量99.8%、流量2900Nm3/h、4.1bar、-177°C的氮氧尾氣，氮氧尾氣進過冷器復溫至-162°C進入膨脹機ETl膨脹至1.7bar、-182°C，然后依次進入過冷器、第三換熱器E3、第二換熱器E2、第一換熱器El復溫，最后常溫常壓從液化分離設備中排出。
[0032]此時膨脹機ETl帶動膨脹機增壓端對氮氣進行壓縮，將來自干燥設備中4.2bar、40°C的氮氣壓縮至6bar，然后再輸送至干燥設備。
[0033]氮氣壓縮機Cl將2.5bar的氮氣壓縮至30bar，依次經(jīng)過第一換熱器El、第二換熱器E2、第三換熱器E3、過冷器后，降溫至-17TC，經(jīng)過第一節(jié)流閥節(jié)流至_180°C、3.3bar，為精餾塔塔頂提供冷量，最后氣相的氮氣經(jīng)過復溫后，再次進入氮氣壓縮機。
[0034]混合冷劑壓縮機C2將由氮氣、甲烷、乙烯、丙烷、異丁烷組成的混合冷劑從2.5bar壓縮至25bar，并冷卻分離出氣相制冷劑和液相制冷劑，液相制冷劑進入第一換熱器El經(jīng)降溫并經(jīng)過第三節(jié)流閥節(jié)流降溫降壓至-46°C、2.7bar，氣相冷劑依次進入第一換熱器E1、第二換熱器E2、精餾塔Tl的塔底再沸器E5、第三換熱器E3，經(jīng)第二節(jié)流閥節(jié)流降溫降壓至-166°C、3.3bar，并且節(jié)流后的制冷劑在進入第一換熱器El前混合，進入第一換熱器El后，再回到混合冷劑壓縮機的入口。
[0035]本實用新型的技術方案中:含氧煤層氣經(jīng)壓縮并脫碳脫水后，進入液化分離設備，分離出LNG和氮氧尾氣，由于氮氧尾氣壓力較高，利用此部分的尾氣進入膨脹機的膨脹，為液化分離設備提供冷量，并帶動膨脹機增壓端對干燥設備的再生氣進行壓縮，由于本實用新型的技術方案充分利用了氮氧尾氣中的壓力能，為液化分離設備提供冷量，并對再生氣進行增壓，節(jié)能環(huán)保。
[0036]本實用新型的優(yōu)點是:
[0037]I)利用了氮氧尾氣的壓力能，氮氧尾氣經(jīng)過膨脹降溫減壓，為液化分離設備提供冷量，降低能耗，節(jié)能環(huán)保。
[0038]2)再生氣用膨脹機提供循環(huán)動力，降低再生過程中的能耗，并省去了再生氣壓縮機。
[0039]以上僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以作出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本實用新型的保護范圍。
【主權項】
1.一種含氧煤層氣液化分離系統(tǒng)，其特征在于，包括: 用于冷卻干燥處理后的含氧煤層氣使所述含氧煤層氣分離為液化天然氣和氮氧尾氣的液化分1?設備； 膨脹機，所述膨脹機的膨脹端與液化分離設備的一氣體出口通過管路連接，所述膨脹機的膨脹端用于使液化分離設備排出的氮氧尾氣膨脹至低溫低壓后返回液化分離設備，以此為所述液化分離設備提供冷量，所述膨脹機的增壓端分別與用于對含氧煤層氣進行干燥處理的干燥設備的再生氣出口、再生氣進口通過管路連接，所述膨脹機的增壓端用于壓縮所述干燥設備的再生氣，以使所述再生氣返回所述干燥設備。2.如權利要求1所述的含氧煤層氣液化分離系統(tǒng)，其特征在于，所述膨脹機為螺桿膨脹機或渦輪膨脹機或透平膨脹機或活塞膨脹機。3.如權利要求2所述的含氧煤層氣液化分離系統(tǒng)，其特征在于，所述液化分離設備包括通過管路依次連接的用于對所述含氧煤層氣依次冷卻的第一換熱器、第二換熱器、第三換熱器、精餾塔，所述精餾塔的塔頂?shù)囊粴怏w出口與所述膨脹機的膨脹端通過進氣管路連接，所述膨脹機的膨脹端通過排氣管路將膨脹至低溫低壓的氮氧尾氣排出，所述排氣管路依次經(jīng)過第三換熱器、第二換熱器、第一換熱器，以向過第三換熱器、第二換熱器、第一換熱器依次提供冷量。4.如權利要求3所述的含氧煤層氣液化分離系統(tǒng)，其特征在于，所述液化分離設備還包括過冷器，所述進氣管路經(jīng)過所述過冷器，所述排氣管路在經(jīng)過第三換熱器之前經(jīng)過所述過冷器。5.如權利要求4所述的含氧煤層氣液化分離系統(tǒng)，其特征在于，還包括用于向所述精餾塔的塔頂提供冷量的氮氣制冷系統(tǒng)，所述氮氣制冷系統(tǒng)包括氮氣壓縮機以及第一節(jié)流閥，氮氣壓縮機通過第一管路向第一節(jié)流閥輸送被壓縮的氮氣，氮氣被第一節(jié)流閥節(jié)流降溫后通過第二管路輸至氮氣壓縮機，通過第一管路、第二管路，氮氣在氮氣壓縮機與第一節(jié)流閥之間循環(huán)，第一管路依次經(jīng)過第一換熱器、第二換熱器、第三換熱器、過冷器，第一管路中的氮氣在第一換熱器、第二換熱器、第三換熱器、過冷器冷卻，第二管路依次經(jīng)過精餾塔塔頂、過冷器、第三換熱器、第二換熱器、第一換熱器，第二管路中的氮氣在精餾塔塔頂、過冷器、第三換熱器、第二換熱器、第一換熱器中提供冷量。6.如權利要求5所述的含氧煤層氣液化分離系統(tǒng)，其特征在于，還包括混合冷劑制冷系統(tǒng)，所述混合冷劑制冷系統(tǒng)包括混合冷劑壓縮機、第二節(jié)流閥、第三節(jié)流閥，混合冷劑壓縮機通過第三管路向第二節(jié)流閥輸送被壓縮的氣相制冷劑，氣相制冷劑被第三節(jié)流閥節(jié)流降溫后通過第四管路返回混合冷劑壓縮機，通過第三管路、第四管路，氣相制冷劑在混合冷劑壓縮機與第二節(jié)流閥之間循環(huán)，第三管路分別依次經(jīng)過第一換熱器、第二換熱器、精餾塔的塔底再沸器、第三換熱器，第四管路分別依次經(jīng)過第三換熱器、第二換熱器、第一換熱器，第三管路中的氣相制冷劑在第一換熱器、第二換熱器、精餾塔的塔底再沸器、第三換熱器中冷卻，第四管路中的氣相制冷劑在第三換熱器、第二換熱器、第一換熱器中提供冷量，混合冷劑壓縮機通過第五管路向第三節(jié)流閥輸送被壓縮的液相制冷劑，液相制冷劑被第三節(jié)流閥節(jié)流降溫后與第四管路中的氣相制冷劑匯合并輸至混合冷劑壓縮機，第五管路經(jīng)過第一換熱器。7.如權利要求1所述的含氧煤層氣液化分離系統(tǒng)，其特征在于，還包括: 用于對含氧煤層氣進行壓縮的壓縮機； 用于對壓縮后的含氧煤層氣進行脫碳處理的脫碳設備，與所述壓縮機通過管路連接； 用于對脫碳處理后的含氧煤層氣進行干燥處理的干燥設備，與所述脫碳設備通過管路連接，所述干燥設備與所述液化分離設備通過管路連接。
【文檔編號】F25J3/02GK205448491SQ201620241825
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年3月25日
【發(fā)明人】郝凱鐘
【申請人】北京中科瑞奧能源科技股份有限公司