[发明专利]一种安全的从煤矿瓦斯中提取部分甲烷生产LNG或CNG装置及工艺

摘要

本发明公开了一种安全的从煤矿瓦斯中提取部分甲烷生产LNG或CNG装置及工艺，所述的工艺和装置由煤矿瓦斯增压系统、加压瓦斯净化系统、低温分离系统、制冷系统以及控制阀门、管道和仪表组成。它将增压和净化后的瓦斯通过低温分离系统，最安全地提取部分甲烷生产液化天然气（LNG）或压缩天然气（CNG），馏出气即低浓度瓦斯用于发电或用于燃气发动机来驱动压缩机，本发明使含有空气的煤矿瓦斯得到安全使用，减少煤矿瓦斯事故与环境污染，并取得最大化的经济效益。

主权项

一种安全的从煤矿瓦斯中提取部分甲烷生产LNG或CNG装置，其特征在于，包括煤矿瓦斯增压系统（100）、加压瓦斯净化系统（200）、低温分离系统（300）、制冷系统；所述的煤矿瓦斯增压系统（100）包括一级压缩机（101）、二级压缩机（107）、级间冷却器（103）、级间分离器（105）、末级冷却器（109）、末级分离器（111）、增压系统进气管（1）和增压系统出气管（2），增压系统进气管（1）的出口与一级压缩机（101）的进口连通，一级压缩机（101）的出口通过第一增压管（102）和级间冷却器（103）的进口连通，级间冷却器（103）的出口通过第二增压管（104）和级间分离器（105）的进口连通，级间分离器（105）的出口通过第三增压管（106）与二级压缩机（107）的进口连通，二级压缩机（107）的出口通过第四增压管（108）和末级冷却器（109）的进口连通，末级冷却器（109）的出口通过第五增压管（110）与末级分离器（111）的进口连通，所述末级分离器（111）的出口与增压系统出气管（2）的进口连通，且末级分离器（111）的出口通过第六增压管与一级压缩机（101）的进口连通，且第六增压管上设有第一控制阀（112）；所述的加压瓦斯净化系统（200）包括第一吸附塔（202A）、第二吸附塔（202B）、第三吸附塔（202C）、再生气加热炉（216）、经济器A（214）、再生气冷却器（220）、净化系统出气管（3），所述的第一吸附塔（202A）、第二吸附塔（202B）、第三吸附塔（202C）设有第一进出口和第二进出口，还包括第一集合管（201A）、第二集合管（201B）、第三集合管（201C）、第四集合管（203A）、第五集合管（203B）和第六集合管（203C），第一集合管（201A）、第二集合管（201B）、第三集合管（201C）、第四集合管（203A）、第五集合管（203B）和第六集合管（203C）均设有第三进出口、第四进出口、第五进出口和第六进出口，增压系统出气管（2）的出口经入口阀与第一集合管（201A）、第二集合管（201B）和第三集合管（201C）的第三进出口连通，第一集合管（201A）、第二集合管（201B）和第三集合管（201C）的第四进出口分别与第一吸附塔（202A）、第二吸附塔（202B）和第三吸附塔（202C）的第一进出口连通，第一吸附塔（202A）、第二吸附塔（202B）和第三吸附塔（202C）的第二进出口分别与第四集合管（203A）、第五集合管（203B）和第六集合管（203C）的第三进出口连通，第四集合管（203A）、第五集合管（203B）和第六集合管（203C）的第四进出口分别与净化系统出气管（3）的进口连通，所述第一集合管（201A）、第二集合管（201B）和第三集合管（201C）的第五进出口通过第一净化管（213）与经济器A（214）的第一进口连通，经济器A（214）的第一出口通过第二净化管（215）和再生气加热炉（216）的进口连通，再生气加热炉（216）的出口通过第三净化管（217）与第四集合管（203A）、第五集合管（203B）和第六集合管（203C）的第五进出口连通，所述第一集合管（201A）、第二集合管（201B）和第三集合管（201C）的第六进出口通过第四净化管（218）与经济器A（214）的第二进口连通，且第四净化管（218）上设有第二控制阀，经济器A（214）的第二出口通过第五净化管（219）与再生气冷却器（220）的进口连通，通过第六净化管连通第四净化管（218）和第五净化管（219），第六净化管与第四净化管（218）的连接点位于第二控制阀远离经济器A（214）的一侧，且第六净化管上设有第三控制阀；所述的低温分离系统（300）包括液化换热器（301）、过冷器（302）、分馏塔（303）、再沸器（304），所述的液化换热器（301）内设置有通道A、通道B、通道C、通道D、通道E、通道F、通道G和通道N，所述的过冷器（302）内设置有通道H、通道J、通道K、通道L和通道M，分馏塔（303）的底部设置有再沸器（304），所述净化系统出气管（3）的出口与通道A的进口连通，通道A的出口通过第一分离管（315）与通道H的进口连通，通道A开有设有第一分支管（311），该第一分支管（311）与再沸器（304）热源进口连通，用于给再沸器（304）提供热量，且第一分支管（311）上设置有第一温度控制阀（312），再沸器（304）热源出口通过第二分离管（314）连接在第一分离管（315）上，所述分馏塔（303）设置有顶部出口、上部进口和底部出口，通道H的出口通过第三分离管（316）与分馏塔（303）的上部入口连通，第三分离管（316）上设有第四控制阀（317），分馏塔（303）的顶部出口通过第四分离管（319）与通道B的冷端进口连通，第四分离管（319）上设置有塔压控制阀，分馏塔（303）的底部出口通过第五分离管（322）与通道J的进口连通，通道J的出口通过第六分离管（325）与LNG贮槽连接，第六分离管（325）上设有液位控制阀；所述第五分离管（322）开有第二分支管，第二分支管与通道N相连，该第二分支管上设置有液压控制阀；所述通道B的出口通过再生气管（15）与第四集合管（203A）、第五集合管（203B）和第六集合管（203C）的第六进出口连通，所述再生气管（15）上设置有流量控制阀和冷吹气阀，再生气管（15）上连接有低浓度瓦斯管（16），所述再生气冷却器（220）出口通过第七净化管（221）连接在该低浓度瓦斯管（16）上；低浓度瓦斯管（16）通过第八净化管（222）与再生气加热炉（216）连接；所述的制冷系统包括制冷剂增压系统（400）、液化换热器（301）、过冷器（302）和低温冷剂分离器（306），制冷剂增压系统（400）通过液相冷剂管（331）与通道E的进口连通，通道E的出口通过第一制冷管（332）连接在通道C上，第一制冷管（332）上设置有第五控制阀（333），冷剂增压系统通过气相冷剂进管（341）与通道D的进口连通，通道D的出口通过第二制冷管（342）与低温冷剂分离器（306）连接，低温冷剂分离器（306）设有液相出口和气相出口，低温冷剂分离器（306）的气相出口通过第三制冷管（351）与通道G的进口连通，通道G的出口与通道L的进口连通，通道L的进口通过第四制冷管（353）与通道K的进口连通，第四制冷管（353）上设置有第六控制阀（354），通道K的进口通过第五制冷管（356）与通道C的进口连通，通道C的出口通过气相冷剂出管（357）与制冷剂增压系统（400）连接，低温冷剂分离器（306）的液相出口通过第六制冷管（343）与通道F的进口连通，通道F的出口通过第七制冷管（344）连接在第五制冷管（356）上，且第七制冷管（344）上设有第七控制阀（345）。