一种低浓度煤层气提纯利用系统及方法技术方案

技术编号：44572413 阅读：1 留言：0更新日期：2025-03-11 14:32

本发明专利技术公开了一种低浓度煤层气提纯利用系统及方法，包括煤层气过滤器、煤层气分离器、一级煤层气压缩机、一级中冷器、二级煤层气压缩机、二级中冷器、吸收塔、富液泵、解吸塔和贫液泵；煤层气过滤器的出口与煤层气分离器的入口相连；煤层气分离器的第一出口与一级煤层气压缩机的入口相连；一级煤层气压缩机的出口通过一级中冷器与二级煤层气压缩机的入口相连；二级煤层气压缩机的出口通过二级中冷器与吸收塔的气体入口相连；吸收塔的富液出口通过富液泵与解吸塔的富液入口相连；解吸塔的贫液出口通过贫液泵与吸收塔的贫液入口相连。本发明专利技术填补了低浓度煤层气提纯技术欠缺的空白，实现了低浓度煤层气的高效提纯与利用。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及煤层气提纯，更具体地说是涉及一种低浓度煤层气提纯利用系统及方法。

技术介绍

1、煤层气是一种存在于煤层中的非常规天然气，一般吸附储存在煤层的微孔结构中。煤层气的主要成分为氮气、氧气和甲烷。在煤矿开采过程中产生的低浓度煤层气由于利用难度较高，一般被直接排放至大气中，从而造成严重的能量浪费和温室效应。尤其对于甲烷浓度低于10％的煤层气，其难以在内燃机中稳定点燃，故需要通过提纯净化提升其甲烷浓度以满足内燃机的要求从而实现低浓度煤层气的资源化利用。

2、相比于低温精馏法、膜分离法和固体材料变压吸附法，溶液吸收法可以实现连续、稳定、低能耗和安全绿色的气体提纯。然而由于甲烷性质稳定且极难发生化学反应，故传统的化学吸收溶剂无法对其进行分离。目前煤层气尤其是甲烷浓度低于10％的低浓度煤层气提纯技术十分匮乏，有效技术手段极少。物理吸收溶剂作为一种新型的绿色溶剂，在气体分离领域有着广泛的应用。其通过物理作用对特定气体进行提纯分离，对于性质较为稳定的气体有着很好的分离表现。因此，提出一种如何使用物理吸收溶剂对低浓度煤层气进行有效提纯的低浓度煤层气提纯利用系统及方法是本领域亟需解决的技术问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本专利技术提供了一种低浓度煤层气提纯利用系统及方法，目的就是为了解决现有技术中的问题。

2、为解决上述技术问题，本专利技术采取了如下技术方案：

3、一种低浓度煤层气提纯利用系统，包括：煤层气过滤器、煤层气分离器、一级煤层气压缩机、一级中冷

4、优选地，还包括煤层气发电利用模块；所述煤层气发电利用模块包括气体混合器和煤层气内燃机组；所述气体混合器的第一入口与所述煤层气分离器的第二出口相连；所述气体混合器的第二入口与所述解吸塔顶端的气体出口相连；所述气体混合器的出口与所述煤层气内燃机组的入口相连；所述煤层气分离器上设有电磁阀，用以控制从所述煤层气分离器的第一出口和第二出口流出煤层气的流量比例。

5、优选地，还包括余压能利用模块；所述余压能利用模块包括热流体罐、一级回热器、一级膨胀机、二级回热器、二级膨胀机和冷流体罐；所述冷流体罐的出口通过所述一级中冷器与所述热流体罐的入口相连；所述冷流体罐的出口通过所述二级中冷器与所述热流体罐的入口相连；所述热流体罐的出口通过所述一级回热器与所述冷流体罐的入口相连；所述热流体罐的出口通过所述二级回热器与所述冷流体罐的入口相连；所述吸收塔上端的气体出口通过所述一级回热器与所述一级膨胀机的入口相连；所述一级膨胀机的出口通过所述二级回热器与所述二级膨胀机的入口相连。

6、优选地，所述吸收塔包括吸收塔体；所述吸收塔体顶端设有吸收塔盖；所述吸收塔体底端设有吸收塔支架；所述吸收塔体内部由上至下依次设有第一喷淋装置和吸收填料仓；所述第一喷淋装置与所述贫液泵的出口相连；所述吸收填料仓包括吸收填料仓体；所述吸收填料仓体固定连接于所述吸收塔体内部；所述吸收填料仓体内部上下间隔设有多层多孔吸收填料；所述多孔吸收填料的顶端设有第一填料上孔板；所述多孔吸收填料的底端设有第一填料下孔板；所述吸收塔盖上设有压力表和出气管；所述出气管上设有减压阀；所述吸收塔体底端设有富液排液管；所述富液排液管上设有富液排液阀；所述富液排液管与所述富液泵的入口相连；所述吸收塔体下端设有煤层气进气管；所述煤层气进气管通过所述二级中冷器与所述二级煤层气压缩机的出口相连；所述煤层气进气管上设有进气阀。

7、优选地，所述吸收塔体内部设有第一清洗装置；所述第一清洗装置包括第一清洗管和第一排污管；所述第一清洗管和所述第一排污管分别设置于所述吸收填料仓体两侧；所述第一清洗管上设有多根第一清洗支管；所述第一清洗支管另一端与所述吸收填料仓体相连；所述第一清洗支管与所述多孔吸收填料数量相同，且一一对应设置；所述第一排污管上设有多根第一排污支管；所述第一排污支管另一端与所述吸收填料仓体相连；所述第一排污支管与所述多孔吸收填料数量相同，且一一对应设置；所述吸收填料仓体内部设有用于调节所述第一填料上孔板上的开孔和所述第一填料下孔板上的开孔打开及关闭的第一调节装置。

8、优选地，所述第一调节装置包括第一转轴、第一上调节板和第一下调节板；所述第一转轴转动连接于所述吸收塔盖上；所述第一上调节板设置于所述多孔吸收填料上方；所述第一上调节板上设有与所述第一填料上孔板上的开孔相对应的第一通孔；所述第一下调节板设置于所述多孔吸收填料下方；所述第一下调节板上设有与所述第一填料下孔板上的开孔相对应的第二通孔；所述第一上调节板和所述第一下调节板均固定套设于所述第一转轴上。

9、优选地，所述解吸塔包括解吸塔体；所述解吸塔体顶端设有解吸塔盖；所述解吸塔底端设有解吸塔支架；所述解吸塔体内部由上至下依次设有第二喷淋装置和解吸填料仓；所述第二喷淋装置与所述富液泵的出口相连；所述解吸填料仓包括解吸填料仓体；所述解吸填料仓体固定连接于所述解吸塔体内部；所述解吸填料仓体内部上下间隔设有多层锥形解吸填料；所述锥形解吸填料的顶端设有第二填料上孔板；所述锥形解吸填料的底端设有第二填料下孔板；所述解吸塔盖上设有排气管；所述排气管上设有排气阀；所述解吸塔体底端设有贫液排液管；所述贫液排液管与所述贫液泵的入口相连；所述贫液排液管上设有贫液排液阀。

10、优选地，所述解吸塔体内部设有第二清洗装置；所述第二清洗装置包括第二清洗管和第二排污管；所述第二清洗管和所述第二排污管分别设置于所述解吸填料仓体两侧；所述第二清洗管上设有多根第二清洗支管；所述第二清洗支管另一端与所述解吸填料仓体相连；所述第二清洗支管与所述锥形解吸填料数量相同，且一一对应设置；所述第二排污管上设有多根第二排污支管；所述第二排污支管另一端与所述解吸填料仓体相连；所述第二排污支管与所述锥形解吸填料数量相同，且一一对应设置；所述解吸填料仓体内部设有用于调节所述第二填料上孔板上的开孔和所述第二填料下孔板上的开孔打开及关闭的第二调节装置。

11、优选地，所述第二调节装置包括第二转轴、第二上调节板和第二下调节板；所述第二转轴转动连接于所述解吸塔盖上；所述第二上调节板设置于所述锥形解吸填料上方；所述第二上调节板上设有与所述第二填料上孔板上的开孔相对应的第三通孔；所述第二下调节板设置于所述锥形解吸填料下方；所述第二下调节板上设有与所述第二填料下孔板上的开孔相对应的第四通孔；所述第二上调节板和所述第二下调节板均固定套设于所述第二转轴上。

12、一种低浓度煤本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种低浓度煤层气提纯利用系统，其特征在于，包括：煤层气过滤器(1)、煤层气分离器(2)、一级煤层气压缩机(3)、一级中冷器(4)、二级煤层气压缩机(5)、二级中冷器(6)、吸收塔(13)、富液泵(14)、解吸塔(16)和贫液泵(15)；所述煤层气过滤器(1)的出口与所述煤层气分离器(2)的入口相连；所述煤层气分离器(2)的第一出口与所述一级煤层气压缩机(3)的入口相连；所述一级煤层气压缩机(3)的出口通过所述一级中冷器(4)与所述二级煤层气压缩机(5)的入口相连；所述二级煤层气压缩机(5)的出口通过所述二级中冷器(6)与所述吸收塔(13)下端的气体入口相连；所述吸收塔(13)下端的富液出口通过所述富液泵(14)与所述解吸塔(16)上端的富液入口相连；所述解吸塔(16)下端的贫液出口通过所述贫液泵(15)与所述吸收塔(13)上端的贫液入口相连。

2.根据权利要求1所述的一种低浓度煤层气提纯利用系统，其特征在于，还包括煤层气发电利用模块；所述煤层气发电利用模块包括气体混合器(17)和煤层气内燃机组(18)；所述气体混合器(17)的第一入口与所述煤层气分离器(2)的第二

3.根据权利要求1所述的一种低浓度煤层气提纯利用系统，其特征在于，还包括余压能利用模块；所述余压能利用模块包括热流体罐(7)、一级回热器(8)、一级膨胀机(9)、二级回热器(10)、二级膨胀机(11)和冷流体罐(12)；所述冷流体罐(12)的出口通过所述一级中冷器(4)与所述热流体罐(7)的入口相连；所述冷流体罐(12)的出口通过所述二级中冷器(6)与所述热流体罐(7)的入口相连；所述热流体罐(7)的出口通过所述一级回热器(8)与所述冷流体罐(12)的入口相连；所述热流体罐(7)的出口通过所述二级回热器(10)与所述冷流体罐(12)的入口相连；所述吸收塔(13)上端的气体出口通过所述一级回热器(8)与所述一级膨胀机(9)的入口相连；所述一级膨胀机(9)的出口通过所述二级回热器(10)与所述二级膨胀机(11)的入口相连。

4.根据权利要求1所述的一种低浓度煤层气提纯利用系统，其特征在于，所述吸收塔(13)包括吸收塔体(36)；所述吸收塔体(36)顶端设有吸收塔盖(21)；所述吸收塔体(36)底端设有吸收塔支架(45)；所述吸收塔体(36)内部由上至下依次设有第一喷淋装置和吸收填料仓；所述第一喷淋装置与所述贫液泵(15)的出口相连；所述吸收填料仓包括吸收填料仓体(37)；所述吸收填料仓体(37)固定连接于所述吸收塔体(36)内部；所述吸收填料仓体(37)内部上下间隔设有多层多孔吸收填料(40)；所述多孔吸收填料(40)的顶端设有第一填料上孔板(38)；所述多孔吸收填料(40)的底端设有第一填料下孔板(39)；所述吸收塔盖(21)上设有压力表(19)和出气管(35)；所述出气管(35)上设有减压阀(34)；所述吸收塔体(36)底端设有富液排液管(33)；所述富液排液管(33)上设有富液排液阀(46)；所述富液排液管(33)与所述富液泵(14)的入口相连；所述吸收塔体(36)下端设有煤层气进气管(43)；所述煤层气进气管(43)通过所述二级中冷器(6)与所述二级煤层气压缩机(5)的出口相连；所述煤层气进气管(43)上设有进气阀(44)。

5.根据权利要求4所述的一种低浓度煤层气提纯利用系统，其特征在于，所述吸收塔体(36)内部设有第一清洗装置；所述第一清洗装置包括第一清洗管(28)和第一排污管(41)；所述第一清洗管(28)和所述第一排污管(41)分别设置于所述吸收填料仓体(37)两侧；所述第一清洗管(28)上设有多根第一清洗支管；所述第一清洗支管另一端与所述吸收填料仓体(37)相连；所述第一清洗支管与所述多孔吸收填料(40)数量相同，且一一对应设置；所述第一排污管(41)上设有多根第一排污支管；所述第一排污支管另一端与所述吸收填料仓体(37)相连；所述第一排污支管与所述多孔吸收填料(40)数量相同，且一一对应设置；所述吸收填料仓体(37)内部设有用于调节所述第一填料上孔板(38)上的开孔和所述第一填料下孔板(39)上的开孔打开及关闭的第一调节装置。

6.根据权利要求5所述的一种低浓度煤层气提纯利用系统，其特征在于，所述第一调节装置包括第一转轴(20)、第一上调节板和第一下调节板；所述第一转轴(20)转动连接于所述吸收塔盖(21)上；所述第一上调节板...

【技术特征摘要】

2.根据权利要求1所述的一种低浓度煤层气提纯利用系统，其特征在于，还包括煤层气发电利用模块；所述煤层气发电利用模块包括气体混合器(17)和煤层气内燃机组(18)；所述气体混合器(17)的第一入口与所述煤层气分离器(2)的第二出口相连；所述气体混合器(17)的第二入口与所述解吸塔(16)顶端的气体出口相连；所述气体混合器(17)的出口与所述煤层气内燃机组(18)的入口相连；所述煤层气分离器(2)上设有电磁阀，用以控制从所述煤层气分离器(2)的第一出口和第二出口流出煤层气的流量比例。

5.根据权利要求4所述的一种低浓度煤层气提纯利用系统，其特征在于，所述吸收塔体(36)内部设有第一清洗装置；所述第一清洗装置包括第一清洗管(28)和第一排污管(41)；所述第一清洗管(28)和所述第一排污管(41)分别设置...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘向阳，黄少轩，黄文橹，王培基，何茂刚，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：

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