[实用新型]矿井瓦斯气的低温分离设备

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种气体分离设备，特别涉及一种矿井瓦斯气的低温分离设备。

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，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工程公司实用新型了一种工艺，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。于2007年10月提出的内容为“空气回热式矿井瓦斯气分离液化方法及设备”中国专利申请中，描述了一种低温分离液化工艺(申请号为：200720178398.3)，这种工艺及设备比美国BCCK的工艺要简单，而且能直接生产出液体的甲烷。但是，由于其工艺生产的是液体天然气产品，因此适合于远距离输送，而对于近距离、只需要气态天然气产品的场合，就不适用。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种矿井瓦斯气的低温分离设备，通过采用分离出的液体甲烷并使其返回到热交换器回收冷量，从而能够显著地降低能耗，并生产出便于使用的气体天然气产品。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：包括压缩净化设备、制冷设备、分离设备和辅助设备；所述分离设备包括有依次相连的换热器和一个分馏塔，压缩净化设备的原料气输出管路与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分离设备的换热器的制冷通道连接，所述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，同时底部设有液体管路将液态天然气依次引回到换热器中，再连接到气态天然气输出管道。

所述辅助设备可以是制氮设备。制氮设备可以为变压吸附制氮机或空气分离制氮机，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。辅助设备还可以有天然气压缩机，天然气压缩机的进气管道与液化分离设备中换热器的天然气出气管相连接。

本实用新型的有益效果是：仅需要一个分馏塔，而不需要建昂贵的液化天然气储槽，就可以生产出气体天然气产品，气体产品使用方便，具有单位能耗低、成本低的优点，尤其适合近距离利用煤矿瓦斯气的场合。

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，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的温度在摄氏负82.5度以下。

进一步，换热器的原料气输出管路先连接一个减压阀，然后再连接到分馏塔中部的输入口。

进一步，分馏塔底部的液体输出管路先连接一个减压阀，然后再连接到换热器。

进一步，所述分馏塔的蒸发器加热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与原料气管路相连通。

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的净化设备是分子筛吸附净化器，或者是由胺吸收塔与再生塔组成的净化系统。

进一步，所述辅助设备是制氮设备。

进一步，所述辅助设备是天然气压缩机，其天然气的入口管道与换热器的天然气出口管道相连接。

本实用新型的矿井瓦斯气的低温分离设备，利用了我国丰富的煤矿瓦斯气资源，将甲烷含量低的瓦斯气提纯为纯天然气，并且采用回收利用液体冷量的方法，降低了能耗，减少了成本，生产出的气体天然气更有利于近距离运输和使用。

附图说明

图1为本实用新型矿井瓦斯气低温分离设备的结构示意图；

图2为本实用新型矿井瓦斯气低温分离设备中压缩净化设备的结构示意图；

图3为本实用新型矿井瓦斯气低温分离设备中制冷设备和分离设备第一实施例的结构示意图；

图4为本实用新型矿井瓦斯气低温分离设备中制冷设备和分离设备第二实施例的结构示意图；

图5为本实用新型矿井瓦斯气低温分离设备中分馏塔的结构示意图。