專利名稱：一種移動式煤層氣凈化液化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種煤層氣凈化液化裝置，特別是涉及一種移動式煤層氣凈化液化裝置。
背景技術(shù)：
煤層氣是指儲存在煤層中，以甲烷為主要成分的非常規(guī)天然氣，屬于天然氣的一種，是采煤過程中產(chǎn)生的主要氣體，與煤共存，又被稱為瓦斯氣體。煤層氣是一種優(yōu)質(zhì)的能源和化工原料。在目前能源短缺的環(huán)境中是一種很好的補充能源。據(jù)據(jù)統(tǒng)計，我國每年排入大氣的煤層氣占全世界采煤排放的煤層氣總量的三分之一，不但造成了嚴重的大氣污染，更是很大的資源浪費。我國煤層氣資源豐富，居世界第三。每年在采煤的同時排放的煤層氣在130億立方米以上，真正有效利用的不多。煤層氣勘探開發(fā)是世界上發(fā)展較快的非常規(guī)天然氣產(chǎn)業(yè)。然而，由于一系列的技術(shù)難題，我國煤層氣開發(fā)利用水平較低，這些技術(shù)難題主要包括煤層氣的開采技術(shù)和儲存運輸技術(shù)。煤層氣開采隨技術(shù)進步已經(jīng)有了長足的進步，主要制約煤層氣綜合利用水平的因素為煤層氣的儲存技術(shù)。傳統(tǒng)煤層氣儲存技術(shù)是通過高壓壓縮后再進行運輸，其儲罐壓力高達25MPa，在灌裝和運輸中帶來極大地安全隱患。限制了煤層氣的綜合利用。中國專利CN101104825A公開了一種礦井瓦斯氣液化的方法，其中所述的方法是先將煤層氣中所含氧氣分離除去，其采用的脫氧方法是通過催化劑或者物理吸附的方法。催化脫氧工藝控制溫 度在600-70(TC進行，在常壓下將煤層氣通過氧化反應(yīng)器的催化劑床層，使煤層氣中甲烷和氧氣無明火燃燒生成二氧化碳和水將氧氣消耗掉。所述物理吸附方法是使用孔穴直徑大于氧分子小于甲烷分子直徑的分子篩吸附煤層氣中的氧氣，脫氧后氧氣含量控制在0.5%以下。該專利中催化脫氧方法會消耗煤層氣中的甲烷，對于甲烷含量較少的煤層氣來說，通過催化脫氧可能會使甲烷消耗殆盡，無法達到資源綜合利用的效果。使用物理吸附脫氧，不僅存在脫氧效果不理想的問題，而且催化劑還需要不斷再生活化，使后續(xù)處理程序依然存在極大的安全隱患。我國現(xiàn)有的礦井許多為生產(chǎn)規(guī)模較小的礦井，不適合大規(guī)模煤層氣凈化液化設(shè)備的安裝建設(shè)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決上述問題而提供一種安全可靠、移動方便和環(huán)境污染小的移動式煤層氣凈化液化裝置。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
一種移動式煤層氣凈化液化裝置，包括顆粒物過濾器、脫水裝置、硫和二氧化碳脫除裝置、壓縮液化裝置、分餾裝置和儲氣罐，所述顆粒物過濾器的出氣端通過管道與所述脫水裝置的進氣端連接，所述脫水裝置的出氣端通過管道與所述硫和二氧化碳脫除裝置的進氣端連接，所述硫和二氧化碳脫除裝置的出氣端通過管道與所述壓縮液化裝置的進氣端連接，所述壓縮液化裝置的出氣端通過管道與所述分餾裝置的進氣端連接，所述分餾裝置的出氣端通過管道與所述儲氣罐的進氣口連接。進一步地，所述脫水裝置包括分子篩干燥塔、第一控制閥、第二控制閥、加熱裝置、排液閥、儲液罐、空氣冷凝器和風(fēng)扇，所述第一控制閥、第二控制閥均位于所述分子篩干燥塔上，且在第一控制閥和第二控制閥中設(shè)置有濕度傳感器，所述第一控制閥與所述分子篩干燥塔與所述顆粒物過濾器之間的管道連通，所述第二控制閥位于所述分子篩干燥塔與所述二氧化碳和硫脫除裝置之間，所述加熱裝置和所述排液閥均安裝于所述分子篩干燥塔的底部，所述排液閥的一端與所述分子篩干燥塔連接，所述排液閥的另一端與所述空氣冷凝器的一端連接，所述空氣冷凝器的另一端與所述儲液槽連接，所述空氣冷凝器上設(shè)置有所述風(fēng)扇。進一步地，所述硫和二氧化碳脫除裝置包括硫和二氧化碳過濾器、第三控制閥、第四控制閥，所述第三控制閥和第四控制閥設(shè)置于所述硫和二氧化碳過濾器上，所述第三控制閥和所述第四控制閥內(nèi)均設(shè)置有二氧化碳和硫傳感器，所述第三控制閥的第一端與所述硫和二氧化碳過濾器的頂端連通，所述第三控制閥的第二端與所述硫和二氧化碳過濾器的進氣端連接，所述第四控制閥位于所述硫和二氧化碳過濾器和所述壓縮液化裝置之間。進一步地，所述壓縮液化裝置包括壓縮機和冷卻器，所述壓縮機的出氣端與所述冷卻器的進氣端連接。更進一步地，所述分餾裝置包括第一分餾塔、第二分餾塔、冷凝器、減壓閥、液體閥、杜瓦瓶和氣液閥，所述第一分餾塔的頂部設(shè)置有所述冷凝器，所述第一分餾塔的進氣端與所述壓縮液化裝置的出氣端連接，所述第一分餾塔的出氣端與所述減壓閥的第一端連接，所述減壓閥的第二端與所述第二分餾塔的進氣端連接，所述第一分餾塔的底部設(shè)置有液體閥，所述第二分餾塔的底部設(shè)置有氣液閥，所述液體閥和所述氣液閥均通過管道與所述杜瓦瓶的瓶口連接，所述氣液閥通過管道與所述儲氣罐的進氣口連接。本發(fā)明的有益效果是:
本發(fā)明是專為含空氣煤層氣設(shè)計的分離液化設(shè)備，其液化和分離均在低溫下完成，分離純度高安全性能好，能夠在分離的同時制取液化天然氣，有效地利用了煤層氣資源，避免了排放造成的大氣污染。整套設(shè)備安裝在一個貨柜集裝箱中，能夠移動和運輸。對沒有電力供應(yīng)的煤礦，設(shè)備上可加裝一套發(fā)電機，分離凈化得到的高甲烷含量煤層氣一部分通過儲氣罐儲存作為移動式發(fā)電機的燃料進行發(fā)電，能夠為整套設(shè)備提供電力。


圖1是本發(fā)明一種移動式煤層氣凈化液化裝置的結(jié)構(gòu)示意 圖中:1-顆粒物過濾器，2-分子篩干燥塔，3-硫和二氧化碳過濾器，4-壓縮機，5-冷卻器，6-第一分餾塔，7-第二分餾塔，8-加熱裝置，9-儲液罐，10-空氣冷凝器，11-電扇，12-第一控制閥，13-第三控制閥，14-杜瓦瓶，15-排液閥，16-冷凝器，17-第二控制閥，18-第四控制閥，19-減壓閥，20-液體閥，21-氣液閥，22-儲氣罐，23-發(fā)電機。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明:
如圖1所示，本發(fā)明一種移動式煤層氣凈化液化裝置，包括顆粒物過濾器1、脫水裝置、硫和二氧化碳脫除裝置、壓縮液化裝置、分餾裝置和儲氣罐22，顆粒物過濾器I的出氣端通過管道與所述脫水裝置的進氣端連接，所述脫水裝置的出氣端通過管道與所述硫和二氧化碳脫除裝置的進氣端連接，所述硫和二氧化碳脫除裝置的出氣端通過管道與所述壓縮液化裝置的進氣端連接，所述壓縮液化裝置的出氣端通過管道與所述分餾裝置的進氣端連接，所述分餾裝置的出氣端通過管道與儲氣罐22的進氣口連接。脫水裝置包括分子篩干燥塔2、第一控制閥12、第二控制閥17、加熱裝置8、排液閥15、儲液罐9、空氣冷凝器10和風(fēng)扇11，第一控制閥12、第二控制閥17均位于分子篩干燥塔2上，且在第一控制閥12和第二控制閥17中設(shè)置有濕度傳感器，第一控制閥12與分子篩干燥塔2和顆粒物過濾器I之間的管道連通，第二控制閥17位于分子篩干燥塔2與二氧化碳和硫脫除裝置之間，加熱裝置8和排液閥15均安裝于分子篩干燥塔2的底部，排液閥15的一端與分子篩干燥塔2連接，排液閥15的另一端與空氣冷凝器10的一端連接，空氣冷凝器10的另一端與儲液槽9連接，空氣冷凝器10上設(shè)置有風(fēng)扇11。硫和二氧化碳脫除裝置包括硫和二氧化碳過濾器3、第三控制閥13、第四控制閥18，第三控制閥13和第四控制閥18設(shè)置于硫和二氧化碳過濾器3上，第三控制閥13和第四控制閥18內(nèi)均設(shè)置有二氧化碳和硫傳感器，第三控制閥13的第一端與硫和二氧化碳過濾器3的頂端連通，第三控制閥13的第二端與硫和二氧化碳過濾器3的進氣端連接，第四控制閥18位于硫和二氧化碳過濾器3和壓縮液化裝置之間。壓縮液化裝置包括壓縮機4和冷卻器5，壓縮機4的出氣端與冷卻器5的進氣端連接。所述分餾裝置包括第一分餾塔6、第二分餾塔7、冷凝器16、減壓閥19、液體閥20、杜瓦瓶14和氣液閥21，第一分餾塔6的頂部設(shè)置有冷凝器16，第一分餾塔6的進氣端與壓縮液化裝置的出氣端連接，第一分餾塔6的出氣端與減壓閥19的第一端連接，減壓閥91的第二端與第二分餾塔7的進 氣端連接，第一分餾塔6的底部設(shè)置有液體閥20，第二分餾塔7的底部設(shè)置有氣液閥21，液體閥20和氣液閥21均通過管道與杜瓦瓶14的瓶口連接，氣液閥21通過管道與儲氣罐22的進氣口連接。本發(fā)明的工作原理如下:
第一步，從排放管道來的含有空氣的煤層氣通過顆粒物過濾器I過濾掉包括灰塵在內(nèi)的顆粒物；
第二步，除去顆粒物的煤層氣通過分子篩干燥塔2脫除水分。當(dāng)煤層氣中的水分含量經(jīng)過分子篩脫水后小于閾值時，第二控制閥17打開，煤層氣進入二氧化碳和硫脫除塔，否則第一控制閥12打開繼續(xù)脫水。分子篩再生過程使用熱空氣再生法，空氣通過加熱裝置8加熱到200至250°C，用于分子篩干燥塔2中分子篩的再生，分子篩再生過程中產(chǎn)生的水通過排液閥15進入空氣冷凝器10進行冷凝，然后儲存在儲液罐9中進行下一步利用。第三步，脫水后的煤層氣通過第二控制閥17進入硫和二氧化碳過濾器3，利用化學(xué)方法脫除二氧化碳和硫，當(dāng)煤層氣中二氧化碳和硫含量低于設(shè)定閾值時第四控制閥18打開煤層氣進入壓縮機進行下一步壓縮液化過程，否則第三控制閥13打開，煤層氣進行重復(fù)脫除二氧化碳和硫。第四步，經(jīng)過脫水、脫二氧化碳、脫硫后的煤層氣原料氣通過壓縮機進入制冷設(shè)備中的冷介質(zhì)進行熱交換，使得煤層氣溫度達到_150°C、壓力達到0.8 MPa。第五步，經(jīng)過預(yù)冷卻的煤層氣進入第一分餾塔6的底部，并且從下到上經(jīng)過每一塊塔板，在與第一分餾塔6頂部的冷凝器16接觸時，大部分被冷卻為液體。溫度大概為_175°C，壓力為0.8MPa。冷凝器16中的液體一部分通過減壓閥19(經(jīng)過減壓閥19后液體的溫度進一步降低到_190°C，壓力減小到0.2 MPa)進入第二分餾塔7的頂部進一步進行精餾。另一部分液體流回第一分餾塔6，從上向下流過塔板，與向上走的原料氣進行熱交換。這樣越向上，甲烷氣體含量越少，越向下，液體中甲烷含量越多。從第一分餾塔6下部放出的富含甲烷的液體(甲烷含量大于90%)通過液體閥20儲存在杜瓦瓶14中進行裝車運輸儲存。第二精餾塔7精餾后，從第二精餾塔7頂部放出含有很少量甲烷的空氣。第二精餾塔7底部放出含有很高甲烷含量的液體，并儲存在杜瓦瓶14中進行裝車運輸儲存。第二精餾塔7底部放出含有很高甲烷含量的液化氣，一部分通過管道進入儲氣罐22中進行儲存。對沒有電力供應(yīng)的煤礦，儲氣罐22中儲存高甲烷含量的煤層氣通過管道和發(fā)電機23相連接，作為發(fā)電機23燃 料進行發(fā)電，產(chǎn)生的電能為整套裝置提供能量。
權(quán)利要求
1.一種移動式煤層氣凈化液化裝置，其特征在于包括顆粒物過濾器、脫水裝置、硫和二氧化碳脫除裝置、壓縮液化裝置、分餾裝置和儲氣罐，所述顆粒物過濾器的出氣端通過管道與所述脫水裝置的進氣端連接，所述脫水裝置的出氣端通過管道與所述硫和二氧化碳脫除裝置的進氣端連接，所述硫和二氧化碳脫除裝置的出氣端通過管道與所述壓縮液化裝置的進氣端連接，所述壓縮液化裝置的出氣端通過管道與所述分餾裝置的進氣端連接，所述分餾裝置的出氣端通過管道與所述儲氣罐的進氣口連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種移動式煤層氣凈化液化裝置，其特征在于所述脫水裝置包括分子篩干燥塔、第一控制閥、第二控制閥、加熱裝置、排液閥、儲液罐、空氣冷凝器和風(fēng)扇，所述第一控制閥、第二控制閥均位于所述分子篩干燥塔上，且在第一控制閥和第二控制閥中設(shè)置有濕度傳感器，所述第一控制閥與所述分子篩干燥塔與所述顆粒物過濾器之間的管道連通，所述第二控制閥位于所述分子篩干燥塔與所述二氧化碳和硫脫除裝置之間，所述加熱裝置和所述排液閥均安裝于所述分子篩干燥塔的底部，所述排液閥的一端與所述分子篩干燥塔連接，所述排液閥的另一端與所述空氣冷凝器的一端連接，所述空氣冷凝器的另一端與所述儲液槽連接，所述空氣冷凝器上設(shè)置有所述風(fēng)扇。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種移動式煤層氣凈化液化裝置，其特征在于所述硫和二氧化碳脫除裝置包括硫和二氧化碳過濾器、第三控制閥、第四控制閥，所述第三控制閥和第四控制閥設(shè)置于所述硫和二氧化碳過濾器上，所述第三控制閥和所述第四控制閥內(nèi)均設(shè)置有二氧化碳和硫傳感器，所述第三控制閥的第一端與所述硫和二氧化碳過濾器的頂端連通，所述第三控制閥的第二端與所述硫和二氧化碳過濾器的進氣端連接，所述第四控制閥位于所述硫和二氧化碳過濾器和所述壓縮液化裝置之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種移動式煤層氣凈化液化裝置，其特征在于所述壓縮液化裝置包括壓縮機和冷卻器，所述壓縮機的出氣端與所述冷卻器的進氣端連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種移動式煤層氣凈化液化裝置，其特征在于所述分餾裝置包括第一分餾塔、第二分餾塔、冷凝器、減壓閥、液體閥、杜瓦瓶和氣液閥，所述第一分餾塔的頂部設(shè)置有所述冷凝器，所述第一分餾塔的進氣端與所述壓縮液化裝置的出氣端連接，所述第一分餾塔的出氣端與所述減壓閥的第一端連接，所述減壓閥的第二端與所述第二分餾塔的進氣端連接，所述第一分餾塔的底部設(shè)置有液體閥，所述第二分餾塔的底部設(shè)置有氣液閥，所述液體閥和所述氣液閥均通過管道與所述杜瓦瓶的瓶口連接，所述氣液閥通過管道與所述儲氣罐的進氣口連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種移動式煤層氣凈化液化裝置，包括顆粒物過濾器、脫水裝置、硫和二氧化碳脫除裝置、壓縮液化裝置、分餾裝置和儲氣罐，顆粒物過濾器的出氣端通過管道與脫水裝置的進氣端連接，脫水裝置的出氣端通過管道與硫和二氧化碳脫除裝置的進氣端連接，硫和二氧化碳脫除裝置的出氣端通過管道與所述壓縮液化裝置的進氣端連接，壓縮液化裝置的出氣端通過管道與分餾裝置的進氣端連接，分餾裝置的出氣端通過管道與儲氣罐的進氣口連接。本發(fā)明的液化和分離均在低溫下完成，分離純度高安全性能好，能夠在分離的同時制取液化天然氣，有效地利用了煤層氣資源，避免了排放造成的大氣污染。整套設(shè)備安裝在一個貨柜集裝箱中，能夠移動和運輸。
文檔編號F25J1/02GK103256785SQ20131018304
公開日2013年8月21日 申請日期2013年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月17日
發(fā)明者徐毅 申請人:徐毅