[发明专利]一种低浓度煤层气提浓装置

说明书

技术领域

本发明涉及低浓度煤层气提浓技术领域；具体涉及一种利用变压吸附技术提浓低浓度煤层气的装置。

背景技术

煤层气俗称瓦斯气，其主要成分是甲烷。它不仅是一种宝贵的清洁能源，也是一种重要的化工原料。我国煤层气储量丰富，据中国产业研究报告网发布的《2014-2019年中国煤层气行业市场分析与投资趋势研究报告》显示，我国煤层气总地质资源储量为3.68×10¹³m³，是世界上继俄罗斯、加拿大之后第三大储量国。不过，我国瓦斯气利用率并不高。以2012年为例，煤层气产量126.02亿立方米，利用率仅为41.72％。

我国绝大部分煤层气的甲烷浓度低于50％；这部分煤层气对煤矿安全生产影响极大，而且氧含量高，难以直接利用，大部分都是未被利用就直接对空排放。不仅浪费能源，甲烷是一种温室气体，而且还造成严重环境问题。

中国发明专利ZL200610028178.2公开了“一种两段低压法煤层气生产天然气方法”。该发明专利在接近常压(0.05MPa以下)将10％以下甲烷浓度的煤层气通过两段变压吸附提浓至95％以上。两段变压吸附为两段CH₄气吸附提浓工段串联循环而成。该工艺可以将低浓度煤层气提浓至95％以上，而且提高了甲烷利用率。但是，该工艺在接近常压下吸附煤层气，整套装置结构庞大，占地面积广，不适用于大气量的煤层气提浓；而且，10％甲烷浓度的煤层气正好处于爆炸区间，不能保证该工艺的安全运行。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的状况，提供一种适用于大气量且安全性好的低浓度煤层气提浓装置。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种低浓度煤层气提浓装置，包括除尘装置，该除尘装置通过原料气管道与甲烷气吸附装置相连，所述甲烷气吸附装置由多个甲烷吸附罐串联而成，所述甲烷吸附罐底部设置一级常压解析气管道和一级真空解析气管道，所述一级常压解析气管道和所述一级真空解析气管道汇合至一处后通过一级解析气管道与氧氮吸附装置相连，所述氧氮吸附装置由多个氧氮吸附罐串联而成，其特征在于：所述甲烷气吸附装置前设置一级增压装置，所述氧氮吸附装置前设置二级压缩机。

本发明在甲烷气吸附装置、氧氮吸附装置前面分别设置一级增压装置和二级压缩机，可以大大减小甲烷气吸附装置、氧氮吸附装置的体积，不仅适用于小气量的气井，而且适用于大气量的气井，丰富了应用范围。

为了保证进入吸附装置的煤层气干燥、无油，延长吸附剂的使用寿命。所述一级增压装置与所述甲烷气吸附装置之间的原料气管道上依次设置一级脱水装置和一级除油装置；所述二级压缩机与所述氧氮吸附装置之间的一级解析气管道上依次设置二级脱水装置和二级除油装置。

甲烷气吸附装置由2～4个甲烷吸附罐串联而成，所述氧氮吸附装置由2～4个氧氮吸附罐串联而成。每个吸附罐依次进行吸附、降压、置换、升压并不断循环上述步骤。

所述甲烷吸附罐顶部设置有废气排放管道。

所述氧氮吸附罐的底部设置二级常压解析气管道和二级真空解析气管道，所述二级常压解析气管道和所述二级真空解析气管道汇合至一处后与所述一级增压装置的进口相连接。二级解析气返回至一级增压装置循环利用，能显著提高甲烷的利用率。

所述一级真空解析气管道上安装有一级真空泵，所述二级真空解析气管道上安装有二级真空泵。真空泵是用来真空解析吸附剂吸附的气体。

所述氧氮吸附罐顶部设置成品气管道。

所述原料气管道、所述一级常压解析气管道、所述一级真空解析气管道、所述废气排放管道、所述一级解析气管道、所述二级常压解析气管道、所述二级真空解析气管道、所述成品气管道上安装有程控阀，该程控阀的开闭由PLC控制。

所述除尘装置的进口通过水封阻火器与煤层气气源相连，出口通过干阻火器与所述一级增压装置相连。除尘装置前后设置阻火器，可以保护装置的安全运行，并把危险控制在最小范围内。

附图说明

图1为本发明的结构图；

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

图1示出本发明的一个实施方式，它包括除尘装置3，该除尘装置3通过原料气管道10与甲烷气吸附装置8相连。