含氧煤层气的处理装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供了一种含氧煤层气的处理装置。该处理装置包括：稀释气供应单元，稀释气为氮气；含氧煤层气供应单元，压缩单元，设置有气体入口和压缩气出口，气体入口分别与稀释气供应单元及含氧煤层气供应单元相连通；换热单元，设置有第一换热入口和第一换热出口，第一换热入口与压缩气出口相连通；及甲烷分离单元，设置有精馏入口，精馏入口与第一换热出口相连通。在对含氧煤层气进行压缩之前，采用氮气作为稀释气与含氧煤层气混合，这能够将含氧煤层气进行稀释而避开含氧煤层气的爆炸危险浓度，进而有利于提高气体压缩和分离过程的安全性。通过稀释气供应单元，使得稀释气得以循环利用。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及煤化工领域，具体而言，涉及一种含氧煤层气的处理装置。
技术介绍
含氧煤层气由可燃气体(主要是CH4)、氧气和惰性气体组成。高浓度含氧煤层气利用率较高，而低浓度煤层气(30％以下)由于存在爆炸危险性，利用率较低。含氧煤层气在压缩过程中，温度升高，导致危险系数增大。在常温常压下甲烷与空气形成的混合物的爆炸上下限为5～15％，其值随着温度和压力的改变而改变。随着甲烷不断被提纯，上述混合物中甲烷含量都有可能进入爆炸范围之内，其直接阻碍了含氧煤层气的综合利用的步伐。现有的含氧煤层气的综合利用方法可简单概括为直接利用和间接利用两大类。直接利用包含三种：一为变压吸附法，此法可能使局部区域进入爆炸危险区，使装置存在较大安全隐患，且不适用于大规模的工业化应用；二为膜分离法，膜分离用于含氧煤层气领域还不成熟，且膜渗透选择性低制约了其在该领域的发展，同时膜造价高，并需要频繁更换；三为直接深冷分离法，由于含氧煤层气深冷分离液化首先需要压缩机压缩，压缩过程中含氧煤层气温度升高，因此压缩机是最易发生危险的部位，出于安全考虑，含氧煤层气直接分离液化多在低压下进行，能耗较高不经济，且最重要的是煤矿排出的瓦斯气氧含量波动较大，在压缩和深冷分离过程中仍然存在安全隐患。间接利用法通常包括含氧煤层气的脱氧工序和脱氧后的煤层气综合利用工序，该法工艺复杂，投资较大，且脱氧过程造成甲烷的损失使甲烷的提取率降低。由此可知，现有的含氧煤层气的利用方法存在安全风险大且甲烷提取率低的问题。
技术实现思路
本技术的主要目的在于提供一种含氧煤层气的处理装置，以解决现有的含氧煤层气的处理方法存在处理风险高且甲烷提取率低的问题。为了实现上述目的，本技术提供了一种含氧煤层气的处理装置，该处理装置包括：稀释气供应单元，稀释气为氮气；含氧煤层气供应单元，压缩单元，设置有气体入口和压缩气出口，气体入口分别与稀释气供应单元及含氧煤层气供应单元相连通；换热单元，设置有第一换热入口和第一换热出口，第一换热入口与压缩气出口相连通；及甲烷分离单元，设置有精馏入口，精馏入口与第一换热出口相连通。进一步地，换热单元还设置有第二换热气体入口和第二换热气体出口；甲烷分离单元包括第一精馏塔、位于第一精馏塔底部的再沸器和位于顶部的第一冷凝器，精馏入口设置在第
一精馏塔上，再沸器设置有再沸器入口和再沸器出口，再沸器入口与第一换热气体出口相连通，再沸器出口与第二换热气体入口相连通，且第二换热气体出口与精馏入口相连。进一步地，第一精馏塔还设置有混合气出口，稀释气供应单元包括稀释气分离装置，稀释气分离装置设置有混合气入口和稀释气出口，混合气入口与混合气出口相连通，稀释气出口与压缩单元的气体入口相连。进一步地，处理装置还包括过冷单元，稀释气输送管路穿过过冷单元。进一步地，处理装置还包括氮气压缩机，氮气压缩机设置有氮气入口和压缩氮气出口，氮气入口与压缩氮气出口通过氮气循环管路相连，且氮气循环管路依次穿过换热单元、第一冷凝器和换热单元。进一步地，稀释气分离装置包括第二精馏塔和位于第二精馏塔顶部的第二冷凝器，第二冷凝器具有冷媒入口和冷媒出口，冷媒入口与换热单元和第一冷凝器之间且靠近氮气入口的氮气循环管路相连通，冷媒出口与第一冷凝器和换热单元之间且靠近氮气出口的氮气循环管路相连。进一步地，稀释气出口与压缩单元的气体入口之间的稀释气输送管路穿过过冷单元设置。进一步地，压缩单元包括相连的气体混合器和压缩机，气体入口设置在气体混合器上，压缩气出口设置在压缩机上。进一步地，处理装置还包括循环制冷剂压缩机，循环制冷剂压缩机与换热单元通过制冷剂输入管路和制冷剂输出管路相连通。进一步地，处理装置还包括制冷剂加剂口，该制冷剂加剂口设置于制冷剂输出管路上。应用本技术的技术方案，在对含氧煤层气进行压缩之前，采用氮气作为稀释气与含氧煤层气混合，这能够将含氧煤层气进行稀释而避开含氧煤层气的爆炸危险浓度，进而有利于提高气体压缩过程的安全性。通过甲烷分离单元，本申请能够将甲烷从含氧煤层气与稀释气组成混合气中分离出来得到纯度较高的液化天然气和压缩天然，从而丰富了产品组成；同时由于上述处理装置结构简单，处理流程短，因而甲烷的分离效率得到大大提升。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本技术的进一步理解，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：图1示出了根据本技术一种典型的实施方式提供的一种含氧煤层气处理装置的结构示意图。其中，上述附图包括以下附图标记：10、压缩单元；11、气体混合器；12、压缩机；20、换热单元；30、甲烷分离单元；31、第一精馏塔；311、精馏入口；312、混合气出口；32、再沸器；40、稀释气分离装置；41、第二精馏塔；411、混合气入口；412、稀释气出口；42、第二冷凝器；50、氮气压缩机；60、过冷单元；70、循环制冷剂压缩机。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术。正如
技术介绍
所描述的，现有的含氧煤层气的处理方法存在处理风险高且甲烷提取率低的问题。为了解决上述技术问题，本技术提供了一种含氧煤层气的处理装置，如图1所示，该处理装置包括：稀释气供应单元、含氧煤层气供应单元、压缩单元10、换热单元20以及甲烷分离单元30。其中稀释气为氮气，压缩单元10设置有气体入口和压缩气出口，气体入口分别与稀释气供应单元及含氧煤层气供应单元相连通；换热单元20设置有第一换热入口和第一换热出口，第一换热入口与压缩气出口相连通；甲烷分离单元30设置有精馏入口311，精馏入口311与第一换热出口相连通。通过压缩过程有利于提高含氧煤层气中甲烷气体的纯度。但是随着压缩过程的进行很容易造成含氧煤层气的爆炸。本申请在对含氧煤层气进行压缩之前，采用氮气作为稀释气与含氧煤层气混合，这能够将含氧煤层气进行稀释而避开含氧煤层气的爆炸危险浓度，进而有利于提高气体压缩和分离过程的安全性。同时通过稀释气供应单元，使得稀释气得以循环利用。通过换热单元20将稀释气和含氧煤层气的混合气体中的热量进行回收，从而有利于降低能量损耗。通过甲烷分离单元30，本申请能够将甲烷从含氧煤层气与稀释气组成混合气中分离出来得到纯度较高的液化天然气(LNG)和压缩天然气(CNG)，从而丰富了产品组成；同时由于上述处理装置结构简单，处理流程短，因而甲烷的分离效率得到大大提升。在一种优选的实施方式中，如图1所示，换热单元20还设置有第二换热气体入口和第二换热气体出口；甲烷分离单元30包括第一精馏塔31、位于第一精馏塔31底部的再沸器32和位于顶部的第一冷凝器，精馏入口311设置在第一精馏塔上，再沸器32设置有再沸器32入口和再沸器32出口，再沸器32入口与第一换热气体出口相连通，再沸器32出口与第二换热气体入口相连通，且第二换热气体出口与精馏入口311相连。将换热后的压缩气通入再沸器32中，能够使上述换热后的压缩气为再沸器32提供热源，从而有利于提高热量的利用率。在一种优选的实施方式中，如图1所示，处理装置还包括过冷单元60，稀释气输送管路穿过过冷单元60。这能够使本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含氧煤层气的处理装置，其特征在于，所述处理装置包括：稀释气供应单元，所述稀释气为氮气；含氧煤层气供应单元；压缩单元(10)，设置有气体入口和压缩气出口，所述气体入口分别与所述稀释气供应单元及所述含氧煤层气供应单元相连通；换热单元(20)，设置有第一换热入口和第一换热出口，所述第一换热入口与所述压缩气出口相连通；及甲烷分离单元(30)，设置有精馏入口(311)，所述精馏入口(311)与所述第一换热出口相连通。

【技术特征摘要】
1.一种含氧煤层气的处理装置，其特征在于，所述处理装置包括：稀释气供应单元，所述稀释气为氮气；含氧煤层气供应单元；压缩单元(10)，设置有气体入口和压缩气出口，所述气体入口分别与所述稀释气供应单元及所述含氧煤层气供应单元相连通；换热单元(20)，设置有第一换热入口和第一换热出口，所述第一换热入口与所述压缩气出口相连通；及甲烷分离单元(30)，设置有精馏入口(311)，所述精馏入口(311)与所述第一换热出口相连通。2.根据权利要求1所述的处理装置，其特征在于，所述换热单元(20)还设置有第二换热气体入口和第二换热气体出口；所述甲烷分离单元(30)包括第一精馏塔(31)、位于所述第一精馏塔(31)底部的再沸器(32)和位于顶部的第一冷凝器，所述精馏入口(311)设置在所述第一精馏塔上，所述再沸器(32)设置有再沸器入口和再沸器出口，所述再沸器入口与所述第一换热气体出口相连通，所述再沸器出口与所述第二换热气体入口相连通，且所述第二换热气体出口与所述精馏入口(311)相连。3.根据权利要求2所述的处理装置，其特征在于，所述第一精馏塔(31)还设置有混合气出口(312)，所述稀释气供应单元包括稀释气分离装置(40)，所述稀释气分离装置(40)设置有混合气入口(411)和稀释气出口(412)，所述混合气入口(411)与所述混合气出口(312)相连通，所述稀释气出口(412)与所述压缩单元(10)的所述气体入口相连。4.根据权利要求3所述的处理装置，其特征在于，所述处理装置还包括过冷单元(60)，所述稀释气输送管路穿过所...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈秋艳，卢昆鹏，王梦抒，杨马强，
申请(专利权)人：开封黄河空分集团有限公司，
类型：新型
国别省市：河南;41