[实用新型]一种空气回热式的矿井瓦斯气的分离液化设备

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种气体分离液化方法及设备，特别涉及一种空气回热式的矿井瓦斯气的分离液化设备。

背景技术

采煤过程中抽放的煤层气即矿井瓦斯气，因为压力低，甲烷含量低，其中混有空气，给这种气体的加工和运输带来了困难，通常都是把它排放到大气中。这不但造成了严重的大气污染，也造成很大的资源浪费。如果把这种瓦斯气中的煤层气(主要是甲烷)和空气分离出来并将提纯后的煤层气液化，这就会使运输和利用都变得很方便。

常规的分离方法有吸收法、吸附法、薄膜渗透法和低温精馏法等。前面几种方法，分离的纯度很难达到要求，有的回收率低，有的还需要加热，混有空气的瓦斯气在高温下易爆炸，存在安全隐患，因此没有能够得到应用。美国BCCK工程公司发明了一种工艺，是先将混有空气的矿井瓦斯气压缩，然后用接触氧化法把其中的氧气脱除，然后脱除硫化氢和二氧化碳，再脱除水分，最后再用节流制冷分离的方法把氮气脱除。这种工艺设备比较复杂，产品是气体甲烷。如要生产液体甲烷，还要进一步增加液化设备。于2006年5月和7月分别提出的内容为“含空气煤层气液化工艺及设备”的几项中国专利申请中，分别描述了一种双级精馏和单级精馏的工艺(专利号为：200610080889.4；200620115881.2；200610103425.0；200620122543.1)，上述工艺及设备比美国BCCK的工艺要简单，而且能直接生产出液体的甲烷。但是，由于上述工艺均需要在低温下分离出氮气，因此其工艺设备所需的能耗仍然偏高。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种空气回热式矿井瓦斯气分离液化设备，其能够采用低温空气回热的方法回收冷量，并且不生产氮气，工艺更为简单，能耗也更低。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种空气回热式的矿井瓦斯气的分离液化设备，

其包括压缩净化设备、制冷设备、液化分离设备和辅助设备；

所述液化分离设备包括有换热器和一个分馏塔，压缩净化设备的原料气输出管路与液化分离设备中的换热器的原料气输入通道连接，制冷设备的制冷管路与液化分离设备的换热器的制冷通道连接，所述液化分离设备的换热器的原料气输出管道与位于分馏塔中部的原料气输入口相连；

分馏塔顶部具有冷凝器，同时其顶部还设有气体管路将低温空气引回到换热器中；分馏塔底部具有蒸发器，同时底部设有液态天然气引出管道。

进一步，所述分馏塔顶部的气体管路将低温空气引回到换热器后，也可以再连接到膨胀机，然后再连接到换热器。

进一步，输入到分馏塔中部的原料气输入口的原料气(矿井瓦斯气)的温度在摄氏负82.5度以下。

进一步，所述分馏塔的蒸发器加热管路与制冷介质的预冷管路相连通。

进一步，所述分馏塔的冷凝器制冷管路与换热器的制冷介质管路相连通。

进一步，所述分馏塔的蒸发器加热管路也可以与原料气预冷管路相连通。

进一步，所述制冷设备为气体膨胀制冷设备或混合制冷剂制冷设备。

进一步，所述压缩净化设备中可以包括压缩机和原料气净化器；所述原料气净化器可以是分子筛吸附的净化设备，也可以是由胺吸收塔与再生塔所组成的净化系统。

进一步，所述辅助设备是制氮设备，例如变压吸附制氮设备。

所述分馏塔的冷凝器的制冷介质管路与制冷设备的制冷气管路连通；分馏塔底部的液体管路可将液体引入到液体储槽中。

所述制冷设备可以是氮气膨胀制冷或者氮、甲烷膨胀制冷，包括有压缩机、膨胀机等，也可以用混合制冷剂制冷，包括有混合制冷压缩机、冷却器、气液分离器等；所述辅助设备可以为变压吸附制氮机，变压吸附制氮机的氮气输出管线与净化设备的再生管路、还有氮气制冷系统的氮气管路相连接。

本实用新型中的技术方案与申请号为200610080889.4的发明相比，该发明需要设立两级分馏塔，并且需将矿井瓦斯气分解为氮气、富氧空气和液态天然气三部分，其工艺复杂、成本高、耗能大；而本实用新型采用单分馏塔，并且不需要从矿井瓦斯气中分解出氮气和富氧空气，具有制造工艺简单、成本低、耗能小的有益效果。