本发明专利技术涉及一种双釜循环瓦斯水合多级分离提纯回收装置以及利用该装置对瓦斯进行水合循环多级分离提纯并回收甲烷的方法；所述装置包括瓦斯水合系统、气体循环系统、用于对瓦斯增压并将增压后的瓦斯充入所述瓦斯水合系统的气体增压系统、用于调节所述瓦斯水合系统温度的温度调节系统。本发明专利技术装置利用双分离釜进行煤矿瓦斯动态调控连续水合分离提纯，并添加气体循环系统可实现对双釜气体运移的控制，从而能够实现不同浓度/组分煤矿瓦斯的多级分离，进而提高煤矿瓦斯水合分离提纯的效率，提高煤矿瓦斯中甲烷的回收率。本发明专利技术装置通用性强，适用于不同煤矿的不同浓度/组分的抽采瓦斯的分离提纯，对低浓度煤矿瓦斯也具有很好的分离提纯效果。分离提纯效果。分离提纯效果。
【技术实现步骤摘要】
一种双釜循环瓦斯水合多级分离提纯回收装置及方法
[0001]本申请是分案申请，原申请的申请号是201910223283.9，申请日是2019年3月22日，专利技术名称为
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一种双釜循环瓦斯水合多级分离提纯回收装置及方法
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[0002]本专利技术涉及煤炭瓦斯分离
，尤其涉及一种双釜循环瓦斯水合多级分离提纯回收装置以及利用该装置对瓦斯进行水合循环多级分离提纯并回收甲烷的方法。
技术介绍
[0003]煤矿瓦斯又称煤层瓦斯，是一种以烷烃为主的多组分混合烃类干气，其中CH4(中文名为甲烷)占绝大多数，另有少量的C2H6(中文名为乙烷)、C3H8(中文名为丙烷)和C4H
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(中文名为丁烷)。瓦斯的主要成分CH4是一种理想的气体燃料，它无色无味，每立方米纯CH4的发热量为34000KJ，也就是说1m3的CH4完全燃烧后，能产生相当于1kg无烟煤提供的热量。而且，与燃煤相比，瓦斯燃烧产物主要为二氧化碳和水，其燃烧所产生的污染，大体上只有石油的四十分之一，煤炭的八百分之一，是常规天然气最现实可靠的洁净、高效、优质和安全的补充或替代能源。
[0004]鉴于煤矿瓦斯巨大的资源前景和环境效应，国内外许多科技工作者对瓦斯分离提纯做了大量研究，变压吸附法、低温分离法、膜分离法、水合物法等分离技术被相继提出。水合物法是目前较为新颖的分离技术，与传统分离方法相比有其独特的优点：(a)水合物法具有压力损失小，分离效率高等优点；(b)水合物法可以在0℃以上的温度下进行，可以节省大量制冷所需的能量，且水合物法对气体预处理要求低，可处理烷烃成分浓度30％甚至更低的瓦斯气体，且原料气不需要脱硫脱水即可固化，节省了预处理成本，扩大了应用范围；(c)水合物法可以简化工艺流程，节省设备投资；(d)分离产物储存容易，安全性好。
[0005]但目前的水合物法分离技术在应用过程中也存在如下的技术问题：
[0006](1)无法对不同浓度/组分的煤矿瓦斯进行分离，为了使现有的水合物法分离装置能够对不同浓度的煤矿瓦斯进行分离，需要在分离前对煤炭瓦斯的浓度进行预处理，使其浓度能够满足装置的处理要求，在一定程度上增加了分离工艺的复杂程度和成本，也限制了分离装置的应用。
[0007](2)目前的装置无法实现连续提纯，多集中于一次提纯使得部分未被提纯的瓦斯气体直接排放，存在甲烷回收率较低、经济性较差的问题。尤其是对于低浓度煤矿瓦斯，仅经过一次分离，难于达到使用浓度。
[0008]鉴于现有技术中存在的上述技术问题，本专利技术提供了一种双釜循环瓦斯水合多级分离提纯回收装置以及利用该装置对瓦斯进行水合循环多级分离提纯并回收甲烷的方法。
技术实现思路
[0009](一)要解决的技术问题
[0010]本专利技术要解决的是现有技术中无法对不同浓度的煤矿瓦斯进行分离、一次分离提
纯甲烷回收率较低的技术问题。
[0011](二)技术方案
[0012]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了如下技术方案：
[0013]本专利技术第一方面提供了一种双釜循环瓦斯水合多级分离提纯回收装置，装置包括瓦斯水合系统、气体循环系统、用于对瓦斯增压并将增压后的瓦斯充入瓦斯水合系统的气体增压系统、用于调节瓦斯水合系统温度的温度调节系统；
[0014]瓦斯水合系统包括第一反应装置和第二反应装置；
[0015]气体循环系统包括气缸、第一管路、第二管路、设置在第一管路和第二管路上的多个阀门以及用于控制部分或全部阀门的控制装置；
[0016]第一管路的一端封闭，另一端接有气体增压系统，管路上设置有三条均有阀门的并联支路，分别为与第二反应装置连接的第一支路、与气缸连接的第二支路和与第一反应装置连接的第三支路；第二管路的两端封闭，管路上设置有三条均有阀门的并联支路，分别为与第二反应装置连接的第四支路、与第二支路连接的第五支路和与第一反应装置连接的第六支路；第二支路上的阀门设置在第二支路与第五支路的连接端和气缸之间。
[0017]本专利技术另一方面提供了一种利用上述装置对瓦斯进行水合循环多级分离提纯并回收甲烷的方法，方法包括如下步骤：
[0018](1)第一反应装置水合分离瓦斯并回收甲烷，包括如下步骤：
[0019](11)向第一反应装置和第二反应装置内加入一定容积的水合反应促进剂溶液；
[0020](12)利用气体增压系统向第一反应装置中充入瓦斯直至预设压力；
[0021](13)利用温度调节系统对第一反应装置进行降温，利用气体循环系统对第一反应装置的压力进行调节，使第一反应装置内的甲烷形成水合物；
[0022](14)利用气体循环系统将第一反应装置内未形成水合物的气体转移至第二反应装置内；
[0023](15)利用温度调节系统对第一反应装置进行升温，使第一反应装置内形成的水合物分解成甲烷；
[0024](16)依次重复步骤(13)至(15)，直至第一反应装置内的甲烷浓度达到目标值；
[0025](17)利用集气装置收集第一反应装置内的含有目标浓度甲烷的气体；
[0026](2)第二反应装置水合分离瓦斯并回收甲烷，包括如下步骤：
[0027](21)利用温度调节系统对第二反应装置进行降温，利用气体循环系统对第二反应装置的压力进行调节，使第二反应装置内的甲烷形成水合物；
[0028](22)利用气体循环系统将第二反应装置内未形成水合物的气体转移至第一反应装置内；
[0029](23)利用温度调节系统对第二反应装置进行升温，使第二反应装置内形成的水合物分解成甲烷；
[0030](24)依次重复步骤(21)至(23)，直至第二反应装置内的甲烷浓度达到目标值；
[0031](25)利用集气装置收集第二反应装置内的含有目标浓度甲烷的气体；
[0032]重复步骤(1)和步骤(2)，直至瓦斯水合系统中的甲烷含量达到排放要求。
[0033](三)有益效果
[0034]本专利技术的上述技术方案具有如下优点：
[0035]本专利技术装置利用双分离釜进行煤矿瓦斯水合分离提纯，并添加气体循环系统可实现对双釜气体运移的控制，从而能够实现煤矿瓦斯的多级分离，进而提高煤矿瓦斯水合分离提纯的效率，提高煤矿瓦斯中甲烷的回收率。
[0036]本专利技术装置通用性强，适用于不同煤矿的不同浓度/组分的抽采瓦斯的分离提纯，均可获得较好的甲烷回收率。本专利技术装置可以对低浓度煤矿瓦斯进行高效分离提纯，获得较好的甲烷回收率。设备采用系统化设计思路，各模块之间互相独立，并相互联系，部分模块之间可以在不同设备相互共用，有效提高了设备使用效率。
[0037]本专利技术装置对于一定量的气体能够实现其最大限度的水合分离提纯，其是通过逐级提纯实现的，同时在作业过程中浓度发生变化时通过气相色谱仪可实时进行测定，从而动态调控温度与压力条件，使浓度变化后的瓦斯能够再次形成水合物进行分离提纯。
附图说明
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种双釜循环瓦斯水合多级分离提纯回收装置，其特征在于，包括瓦斯水合系统、气体增压系统、气体循环系统和温度调节系统，其中：所述瓦斯水合系统包括第一反应装置、第二反应装置和集气装置，所述第一反应装置和所述第二反应装置均包括多个并联的水合反应釜，所述水合反应釜用于利用水合反应促进剂溶液和瓦斯制备水合物；所述气体增压系统用于对瓦斯增压并将增压后的瓦斯充入所述瓦斯水合系统；所述气体循环系统用于：将所述第一反应装置内未形成水合物的气体转移至所述第二反应装置内；将所述第二反应装置内未形成水合物的气体转移至所述第一反应装置内；所述温度调节系统用于对所述第一反应装置进行降温，所述气体循环系统用于对所述第一反应装置的压力进行调节，以使所述第一反应装置内形成水合物；所述温度调节系统用于对所述第一反应装置进行升温，以使所述第一反应装置内形成的水合物分解成甲烷；所述温度调节系统用于对所述第二反应装置进行降温，所述气体循环系统用于对所述第二反应装置的压力进行调节，以使所述第二反应装置内形成水合物；所述温度调节系统用于对所述第二反应装置进行升温，以使所述第二反应装置内形成的水合物分解成甲烷；所述集气装置用于收集所述第一反应装置和所述第二反应装置分离出的达到目标浓度的甲烷。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述集气装置包括第一集气罐和第二集气罐，所述第一集气罐通过第一集气管路与所述第一反应装置的出气口连接，所述第二集气罐通过第二集气管路与第二反应装置的出气口连接。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一反应装置中的水合反应釜的釜体通过快开卡箍形式组合对接，所述第二反应装置中的水合反应釜的釜体通过快开卡箍形式组合对接。4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述气体增压系统包括依次连接的控制阀门、气体增压泵和空气压缩机；所述气体增压泵的出气端通过所述控制阀门与所述气体循环系统连接，用于对瓦斯进行增压并将增压后的瓦斯充入所述第一反应装置或第二反应装置中；所述空气压缩机与所述气体增压泵的进气端连接，用于驱动所述气体增压泵。5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述控制阀门为单向阀。6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述气体增压系统还包括高压减压器和用于存储瓦斯的储气装置，所述高压减压器设置于所述控制阀门和所述气体循环系统之间。7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述温度调节系统包括用于对所述第一反应装置进行温度调节的第一温度调节组件和用于对所述第二反应装置进行温度调节的第二温度调节组件；所述第一温度调节组件包括第一恒温水浴装置以及包裹于水合反应釜外侧且与所述第一恒温水浴装置连接的第一循环水套；所述第二温度调节组件包括第二恒温水浴装置以及包裹于水合反应釜外侧且与所述第二恒温水浴装置连接的第二循环水套。
8.根据权利要求1
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7中任一项所述的装置，其特征在于，所述气体循环系统包括气缸、第一管路、第二管路和控制装置；所述第一管路的一端封闭，另一端与所述气体增压系统连接，所述第一管路设置有三条相互并联的第一支路、第二支路和第三支路，所述第一支路与所述第二反应装置连接且所...
【专利技术属性】
技术研发人员：张强，张保勇，吴强，高霞，
申请(专利权)人：黑龙江科技大学，
类型：发明
国别省市：
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