[发明专利]一种煤矿瓦斯气低压提浓方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种在低压下，将无法使用的低浓度瓦斯气提浓成便于回收使用的高浓度瓦斯的技术。

背景技术

目前，在国内外公开的专利文献或报道资料中，尚无任何技术可以在低压下将CH4浓度低于30％的低浓度煤矿瓦斯气安全地提浓到30％以上。

而我国目前的煤矿伴生瓦斯气有35％以上都属于浓度低于30％的低浓度瓦斯，这部分瓦斯气由于CH₄气浓度低，氧含量高，非常接近于CH₄气的爆炸浓度范围或者就在CH₄气的爆炸浓度范围内，因此难以直接利用。我国作为产煤大国，瓦斯资源十分丰富，2000米深度以上的煤层中蕴藏有35万亿立方米的瓦斯量，基本与我国的天然气资源量相当，相当于420亿吨标煤，目前我国每年排放瓦斯190亿立方米以上，其中瓦斯抽放量约为15亿立方米，抽排的低浓度瓦斯量超过5亿立方米，这不仅造成了大量能源的浪费，而且由于CH₄气是一种强温室气体，因此还造成严重的环保问题。

所以迫切需要一种能安全地将低浓度瓦斯气提浓成高浓度瓦斯的技术，瓦斯气的浓度一旦提浓到30％以上就可以高效地用于瓦斯发电。

发明内容

一种煤矿瓦斯气低压提浓方法，其特征在于，提浓工艺过程为吸附、一次均压降压、抽真空；采用2～5个吸附塔，吸附塔内装2～3种高效的CH₄气吸附剂；

a.吸附过程

来自煤矿瓦斯抽取设备的瓦斯气，温度为常温，压力小于0.05MPa.G，直接在低压下进入低压瓦斯提浓装置的吸附塔内，在其中多种CH₄气吸附剂的选择吸附下，瓦斯气中的H₂O和CH₄等组分被吸附剂吸附下来，未被吸附的空气组分则从塔顶流出，放空气体中的CH₄气含量小于5％；

当被吸附的CH₄气传质区前沿到达床层出口时，停止吸附；

b.均压降压过程

吸附过程结束后，顺着吸附方向将塔内的较高压力的CH₄气放入其它已完成再生的较低压力吸附塔；

c.抽真空过程

均压过程结束后，逆着吸附方向将被吸附剂吸附的CH₄气抽出来，抽出来的产品CH₄送产品缓冲罐，产品CH₄气的最高浓度可以达到60％。

本发明的技术核心是：在低于0.05MPa.G压力下，也就是利用煤矿瓦斯抽取设备的自然出口压力来进行CH₄气的提纯，不需要瓦斯气增压设备，因此就避免了瓦斯气升压所带来的安全隐患。在本发明中，利用高效CH₄吸附剂在低压下吸附瓦斯气中的CH₄气，最后通过抽真空得到在吸附塔中已经提浓了的CH₄气产品。

附图说明

附图1是本发明在2个吸附塔上应用的流程图；

附图2是本发明在3个吸附塔上应用的流程图；

附图3是本发明在4个吸附塔上应用的流程图；

附图4是本发明在5个吸附塔上应用的流程图。

吸附塔A、吸附塔B、吸附塔C、吸附塔D、吸附塔E、中间缓冲罐VO1、真空缓冲罐VO2、真空泵PO1。

吸附塔A带有1A、2A、3A、4A阀。

吸附塔B带有1B、2B、3B、4B阀。

吸附塔C带有1C、2C、3C、4C阀。

吸附塔D带有1D、2D、3D、4D阀。

吸附塔E带有1E、2E、3E、4E阀。

具体实施例

见附图1～4。

本发明的设备由2～5个装填有CH₄气吸附剂的吸附塔、1～2个缓冲罐、真空泵和若干用于切换控制的程控阀组成。具体的工艺过程由吸附、一次均压降压、抽真空、一次均压升压和最终升压等步骤组成。所述吸附塔中的吸附剂为硅胶类、活性碳类或分子筛类吸附剂。

a.吸附过程