[发明专利]一种低浓度瓦斯气液化装置及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及瓦斯气制液化天然气技术领域；具体涉及一种低浓度(甲烷浓度为20％～40％)瓦斯气提浓液化装置及其方法。

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。我国瓦斯气储量丰富，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％。目前，利用的瓦斯气主要为高浓度煤层气(甲烷浓度为80％～98％之间)，其被用于民用或工业燃气；然而，大部分低浓度瓦斯气未被利用而是直接对空排放，不仅大大加剧了温室效应和破坏臭氧层，而且还对煤矿的安全生产造成巨大隐患。

2010年1月21日，国家安监局颁布了《关于修改(煤矿安全规程)部分条款的决定》，其中根据国家安监局已发布的低浓度瓦斯安全利用的相关标准，将原《煤矿安全规程》中关于“利用瓦斯气，其甲烷浓度不得低于30％”的规定修改为“抽采的瓦斯甲烷浓度低于30％时，不得直接作为燃气燃烧；用于内燃机发电或作为其它用途时，瓦斯的利用、输送必须按有关标准的规定，并制定安全技术措施”；该规定取消了对低浓度瓦斯气利用的限制，低浓度瓦斯气的利用将成为瓦斯气利用的重点。而且，低浓度瓦斯气的利用存在设备投入成本高，工艺复杂，出液率低，成本回收期长等缺陷。

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，提供一种适用于甲烷浓度20％～40％且经济效益较好的低浓度瓦斯气液化装置及其方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种低浓度瓦斯气液化装置，包括增压压缩机，该增压压缩机的前端设置净化装置；所述增压压缩机的后端通过气液分离器与脱水装置相连接；其特征在于：所述脱水装置的后端连接提浓装置，该提浓装置的后端通过联合压缩机与高压射流液化装置相连接。

为了保证低浓度瓦斯气在增压过程中的安全性，所述增压压缩机为喷水螺杆压缩机。

所述高压射流液化装置的后端设置有将未被液化的瓦斯气回流至联合压缩机进口的回气管；未被液化的瓦斯气通过回流管返回至联合压缩机不断循环压缩液化。

所述高压射流液化装置的后端连接储液罐。

所述提浓装置包括一级提浓装置、二级提浓装置和三级提浓装置。

所述净化装置的前端设置阻火装置。当气源或装置发生爆炸时，阻火装置可以阻止火焰的蔓延，保护装置或气源的安全。

本发明采用增压、变压吸附提浓装置和高压射流液化装置来制取液化天然气，适用于20％～40％低浓度瓦斯气的提浓液化，且该套装置投资成本少，出液快，主要动设备只有增压压缩机和联合压缩机两台，后期维护方便，运行成本低；具有较高的经济效益。

一种低浓度瓦斯气液化方法，其具体步骤如下：

(1)净化工艺：瓦斯原料气进入净化装置进行除尘，除去瓦斯原料气中的粉尘；

(2)增压工艺：将经过净化的瓦斯原料气通过增压压缩机进行增压，增压至0.4～0.6MPa；增压后进入气液分离器进行气液分离；

(3)脱水工艺：经过增压和气液分离的瓦斯原料气进入脱水装置进行深度脱水；

(4)提浓工艺：将经过深度脱水甲烷浓度为20％～40％的瓦斯原料气通过提浓装置提浓至95％以上；

(5)液化工艺：经提浓装置提浓至95％甲烷浓度的瓦斯原料气进入联合压缩机压缩至20～25MPa；再进入高压射流液化装置深度冷却到-120℃以下，产出的液化天然气储存至储液罐，未被液化的瓦斯气返回至联合压缩机的入口进行循环压缩液化。

为了保证低浓度瓦斯气在增压过程中的安全性，所述增压压缩机为喷水螺杆压缩机。

所述脱水装置将瓦斯原料气干燥至压力露点-2℃～10℃。

所述提浓装置包括一级提浓装置、二级提浓装置和三级提浓装置，一级提浓装置将甲烷浓度20％～40％的瓦斯原料气提浓至60％～63％；二级提浓装置将经一级提浓后的瓦斯气提浓至82％～85％；三级提浓装置将经二级提浓后的瓦斯气提浓至95％以上。

本发明的低浓度瓦斯气液化方法采用净化、增压、提浓和高压射流液化工艺，该工艺方法简单，见效快具有很高的经济效益，并且适用于20％～40％低浓度瓦斯气，扩展了瓦斯气利用的范围。

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。