[发明专利]一种避开爆炸极限的含氧煤层气低温精馏系统及方法

说明书

本发明公开一种避开爆炸极限的含氧煤层气的低温精馏系统及方法，该系统包括精馏塔、再沸器、煤层气输入管路、液氮输入管路、循环甲烷管路、排气管路和液体甲烷输出管路。含氧煤层气从精馏塔中部进入，气体部分向上作为精馏段的汽提，在塔板上与液体进行传质传热交换，液氮从精馏塔顶部喷入，作为精馏塔的回流液，通过设置在线甲烷含量检测仪，实时监控第一块塔板与塔体顶部之间的气相空间的甲烷含量以及第二块塔板与第一块塔板之间的气相空间的甲烷含量，确保第一块塔板与塔体顶部之间的气相空间的甲烷含量一直保持小于5%、第二块塔板与第一块塔板之间的气相空间的甲烷含量大于15%或小于5%，从而实现避开爆炸极限。

技术领域

本发明涉及煤层气处理技术，具体地讲，涉及一种避开爆炸极限的含氧煤层气低温精馏系统及方法。

背景技术

低浓度煤层气不仅含有20%~50%的甲烷，而且含有大量的氮气、氧气成分的空气，是煤矿生产中的有害因素，它不仅污染空气，而且当空气中煤层气含量为5%～16%时，遇火会引起爆炸，造成安全事故。

采用低温精馏塔的方法将含氧煤层气中氧气、氮气等不凝气分离出，精馏塔底部获得高纯度甲烷，用来制液化天然气，塔顶排放出氧气、氮气等不凝气。精馏塔内部从下向上的汽提组分中甲烷体积分数由98%降低到2%，存在穿越爆炸极限5%~15%的风险，严重降低了精馏塔的安全性，因此，有必要设计一种避开爆炸极限的含氧煤层气低温精馏系统。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构设计合理、能避开爆炸极限地处理含氧煤层气的低温精馏系统，并给出具体方法步骤。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是： 一种避开爆炸极限的含氧煤层气低温精馏系统，包括精馏塔，其特征在于：还包括再沸器、煤层气输入管路、液氮输入管路、循环甲烷管路、排气管路和液体甲烷输出管路；所述精馏塔为板式塔，包括塔体和位于所述塔体底部且用来收集液体的塔座腔体，所述塔体内部自上而下设置有若干塔板，塔板端部安装有溢流管；所述塔体上设置有用于检测第一块塔板与塔体顶部之间的气相空间的甲烷含量的一号在线甲烷含量检测仪、用于检测第二块塔板与第一块塔板之间的气相空间的甲烷含量的二号在线甲烷含量检测仪以及用于塔体底部甲烷含量的三号在线甲烷含量检测仪；所述再沸器安装在塔座腔体内；所述循环甲烷管路穿过塔座腔体与再沸器连接，用于向再沸器提供热源；所述塔座腔体上设置有用于检测塔座腔体内液位的液位检测仪；所述液体甲烷输出管路的一端与塔座腔体底部连接，另一端与外部LNG储罐连接，液体甲烷输出管路上设置有液位调节阀，所述液位检测仪与液位调节阀通信连接；所述煤层气输入管路的一端通向塔体中部，所述液氮输入管路的一端通向塔体上部，所述塔体顶部与排气管路连接；所述煤层气输入管路上设置有四号在线甲烷含量检测仪，所述排气管路上设置有五号在线甲烷含量检测仪，所述液氮输入管路上设置有一号流量调节阀，四号在线甲烷含量检测仪、五号在线甲烷含量检测仪均与一号流量调节阀通信连接。

优选的，本发明所述排气管路上还设置有压力检测仪和压力控制阀，压力检测仪和压力控制阀通信连接。

优选的，本发明所述循环甲烷管路包括用于将循环甲烷送入再沸器中的循环甲烷输入管路、用于将循环甲烷从再沸器中输出的循环甲烷输出管路以及连接所述循环甲烷输入管路与循环甲烷输出管路的调节旁路，调节旁路上设置有二号流量调节阀，循环甲烷输入管路上设置有六号在线甲烷含量检测仪，六号在线甲烷含量检测仪和三号在线甲烷含量检测仪均与二号流量调节阀通信连接。

为解决上述技术问题，本发明还提供另一技术方案：一种避开爆炸极限的含氧煤层气低温精馏方法，包括以下步骤：