一種低濃度瓦斯氣液化裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及瓦斯氣制液化天然氣技術領域；具體涉及一種低濃度(甲烷濃度為20%?40% )瓦斯氣提濃液化裝置。
【背景技術】
[0002]煤層氣俗稱瓦斯氣，其主要成分是甲烷。它不僅是一種寶貴的清潔能源，也是一種重要的化工原料。我國瓦斯氣儲量豐富，是世界上繼俄羅斯、加拿大之后第三大儲量國。不過，我國瓦斯氣利用率并不高。以2012年為例，煤層氣產(chǎn)量126.02億立方米，利用率僅為41.72%。目前，利用的瓦斯氣主要為高濃度煤層氣(甲烷濃度為80%?98%之間)，其被用于民用或工業(yè)燃氣；然而，大部分低濃度瓦斯氣未被利用而是直接對空排放，不僅大大加劇了溫室效應和破壞臭氧層，而且還對煤礦的安全生產(chǎn)造成巨大隱患。
[0003]2010年1月21日，國家安監(jiān)局頒布了《關于修改 < 煤礦安全規(guī)程 > 部分條款的決定》，其中根據(jù)國家安監(jiān)局已發(fā)布的低濃度瓦斯安全利用的相關標準，將原《煤礦安全規(guī)程》中關于“利用瓦斯氣，其甲烷濃度不得低于30%”的規(guī)定修改為“抽采的瓦斯甲烷濃度低于30%時，不得直接作為燃氣燃燒；用于內(nèi)燃機發(fā)電或作為其它用途時，瓦斯的利用、輸送必須按有關標準的規(guī)定，并制定安全技術措施”；該規(guī)定取消了對低濃度瓦斯氣利用的限制，低濃度瓦斯氣的利用將成為瓦斯氣利用的重點。而且，低濃度瓦斯氣的利用存在設備投入成本高，工藝復雜，出液率低，成本回收期長等缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術問題是針對現(xiàn)有技術的狀況，提供一種適用于甲烷濃度20%?40%且經(jīng)濟效益較好的低濃度瓦斯氣液化裝置。
[0005]本發(fā)明解決上述技術問題所采用的技術方案為:一種低濃度瓦斯氣液化裝置，包括增壓壓縮機，該增壓壓縮機的前端設置凈化裝置；所述增壓壓縮機的后端通過氣液分離器與脫水裝置相連接；其特征在于:所述脫水裝置的后端連接提濃裝置，該提濃裝置的后端通過聯(lián)合壓縮機與高壓射流液化裝置相連接。
[0006]為了保證低濃度瓦斯氣在增壓過程中的安全性，所述增壓壓縮機為噴水螺桿壓縮機。
[0007]所述高壓射流液化裝置的后端設置有將未被液化的瓦斯氣回流至聯(lián)合壓縮機進口的回氣管；未被液化的瓦斯氣通過回流管返回至聯(lián)合壓縮機不斷循環(huán)壓縮液化。
[0008]所述高壓射流液化裝置的后端連接儲液罐。
[0009]所述提濃裝置包括一級提濃裝置、二級提濃裝置和三級提濃裝置。
[0010]所述凈化裝置的前端設置阻火裝置。當氣源或裝置發(fā)生爆炸時，阻火裝置可以阻止火焰的蔓延，保護裝置或氣源的安全。
[0011]本發(fā)明采用增壓、變壓吸附提濃裝置和高壓射流液化裝置來制取液化天然氣，適用于20%?40%低濃度瓦斯氣的提濃液化，且該套裝置投資成本少，出液快，主要動設備只有增壓壓縮機和聯(lián)合壓縮機兩臺，后期維護方便，運行成本低；具有較高的經(jīng)濟效益。
[0012]一種低濃度瓦斯氣液化方法，其具體步驟如下:
[0013](1)凈化工藝:瓦斯原料氣進入凈化裝置進行除塵，除去瓦斯原料氣中的粉塵；
[0014](2)增壓工藝:將經(jīng)過凈化的瓦斯原料氣通過增壓壓縮機進行增壓，增壓至0.4?0.6MPa ;增壓后進入氣液分離器進行氣液分離；
[0015](3)脫水工藝:經(jīng)過增壓和氣液分離的瓦斯原料氣進入脫水裝置進行深度脫水；
[0016](4)提濃工藝:將經(jīng)過深度脫水甲烷濃度為20%?40%的瓦斯原料氣通過提濃裝置提濃至95%以上；
[0017](5)液化工藝:經(jīng)提濃裝置提濃至95%甲烷濃度的瓦斯原料氣進入聯(lián)合壓縮機壓縮至20?25MPa ;再進入高壓射流液化裝置深度冷卻到_120°C以下，產(chǎn)出的液化天然氣儲存至儲液罐，未被液化的瓦斯氣返回至聯(lián)合壓縮機的入口進行循環(huán)壓縮液化。
[0018]為了保證低濃度瓦斯氣在增壓過程中的安全性，所述增壓壓縮機為噴水螺桿壓縮機。
[0019]所述脫水裝置將瓦斯原料氣干燥至壓力露點_2°C?10°C。
[0020]所述提濃裝置包括一級提濃裝置、二級提濃裝置和三級提濃裝置，一級提濃裝置將甲烷濃度20%?40%的瓦斯原料氣提濃至60%?63% ;二級提濃裝置將經(jīng)一級提濃后的瓦斯氣提濃至82%?85% ;三級提濃裝置將經(jīng)二級提濃后的瓦斯氣提濃至95%以上。
[0021]本發(fā)明的低濃度瓦斯氣液化方法采用凈化、增壓、提濃和高壓射流液化工藝，該工藝方法簡單，見效快具有很高的經(jīng)濟效益，并且適用于20%?40%低濃度瓦斯氣，擴展了瓦斯氣利用的范圍。
【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明的結構圖；
【具體實施方式】
[0023]以下結合附圖實施例對本發(fā)明作進一步詳細描述。
[0024]圖1示出本發(fā)明的一個實施方式，它包括增壓壓縮機5，該增壓壓縮機5的前端設置凈化裝置4 ;所述增壓壓縮機5的后端通過后置氣液分離器6與脫水裝置7相連接。所述凈化裝置4的前端與阻火裝置3相連接。
[0025]從煤礦來的瓦斯原料氣1通過阻火裝置3進入凈化裝置4 ;該凈化裝置4用來除去瓦斯原料氣1中的粉塵；當裝置發(fā)生爆炸，阻火裝置3可以阻止火焰蔓延。經(jīng)過凈化處理的瓦斯原料氣進入增壓壓縮機5增壓至0.4?0.6MPa。該增壓壓縮機5為噴水螺桿壓縮機；噴水螺桿壓縮機的進口噴入一定量的水可以確保瓦斯氣在增壓過程中的安全性。增壓壓縮機5的出口連接氣液分離器6，該氣液分離器6用來分離氣體和液體。經(jīng)過氣液分離后的瓦斯原料氣1進入脫水裝置7進行深度脫水，該脫水裝置7脫水效果能達到壓力露點_2°C?10。。。
[0026]所述脫水裝置7的后端連接提濃裝置20，該提濃裝置包括一級提濃裝置8、二級提濃裝置9和三級提濃裝置10 ;—級提濃裝置8、二級提濃裝置9和三級提濃裝置10均采用變壓吸附工藝。一級提濃裝置8將甲烷濃度20 %?40 %的瓦斯原料氣提濃至60 %?63 %;二級提濃裝置9將經(jīng)一級提濃后的瓦斯氣提濃至82%?85% ;三級提濃裝置10將經(jīng)二級提濃后的瓦斯氣提濃至95%以上。
[0027]所述提濃裝置20后端連接聯(lián)合壓縮機11，該聯(lián)合壓縮機11將提濃后的高濃度瓦斯氣增壓至20?25MPa。聯(lián)合壓縮機11的后端連接高壓射流液化裝置12 ;該高壓射流液化裝置12的后端連接儲液罐13，所述高壓射流液化裝置12還設置有將未被液化瓦斯氣回流至聯(lián)合壓縮機11進口的回氣管14。高壓射流裝置利用高壓射流器的節(jié)流膨脹原理，通過二級或三級高壓射流器將20?25MPa的瓦斯氣節(jié)流膨脹至0.5MPa左右，可以將瓦斯氣冷至-120°C以下，產(chǎn)出液化天然氣；液化天然氣儲存到儲液罐13，未被液化的瓦斯氣回至聯(lián)合壓縮機11的進口不斷循環(huán)壓縮液化。
[0028]本發(fā)明采用增壓、變壓吸附提濃裝置和高壓射流液化裝置來制取液化天然氣，能適用于20%?40%低濃度瓦斯氣的提濃液化，且該套裝置投資成本小，出液快，以及維護成本低；具有很高的經(jīng)濟效益。
[0029]下面結合上述裝置對本發(fā)明的低濃度瓦斯氣液化方法的實施例做詳細的說明。
[0030]一種低濃度瓦斯氣液化方法，其具體步驟如下:
[0031](1)凈化工藝:瓦斯原料氣1進入凈化裝置4進行除塵，除去瓦斯原料氣中的粉塵；
[0032](2)增壓工藝:將經(jīng)過凈化的瓦斯原料氣通過增壓壓縮機5進行增壓，增壓至
0.4?0.6MPa ;所述增壓壓縮機5優(yōu)選為噴水螺桿壓縮機；增壓后進入氣液分離器6進行氣液分離；
[0033](3)脫水工藝:經(jīng)過增壓和氣液分離的瓦斯原料氣進入脫水裝置7，將瓦斯原料氣干燥至壓力露點_2°C?10°C ;
[0034](4)提濃工藝:將經(jīng)過深度脫水甲烷濃度為20%?40%的瓦斯原料氣通過提濃裝置提濃至95%以上；該提濃裝置20為三級變壓吸附裝置，一級提濃裝置8將甲烷濃度20%?40%的瓦斯原料氣提濃至60%?63% ;二級提濃裝置9將經(jīng)一級提濃后的瓦斯氣提濃至82%?85% ;三級提濃裝置10將經(jīng)二級提濃后的瓦斯氣提濃至95%以上；
[0035](5)液化工藝:經(jīng)提濃裝置20提濃至95%甲烷濃度的瓦斯原料氣進入聯(lián)合壓縮機壓縮至20?25MPa ;再進入高壓射流液化裝置12深度冷卻到_120°C以下，產(chǎn)出的液化天然氣儲存至儲液罐13，未被液化的瓦斯氣返回至聯(lián)合壓縮機的入口進行循環(huán)液化。
[0036]本發(fā)明的低濃度瓦斯氣液化方法采用提濃和高壓射流液化工藝，該工藝方法簡單，產(chǎn)出快具有很高的經(jīng)濟效益，并且適用于20%?40%低濃度瓦斯氣，擴展了瓦斯氣利用的范圍。
【主權項】
1.一種低濃度瓦斯氣液化裝置，包括增壓壓縮機(5)，該增壓壓縮機(5)的前端設置凈化裝置(4);所述增壓壓縮機(5)的后端通過氣液分離器(6)與脫水裝置(7)相連接；其特征在于:所述脫水裝置(7)的后端連接提濃裝置(20)，該提濃裝置(20)的后端通過聯(lián)合壓縮機(11)與高壓射流液化裝置(12)相連接。2.根據(jù)權利要求1所述的低濃度瓦斯氣液化裝置，其特征在于:所述增壓壓縮機(5)為噴水螺桿壓縮機。3.根據(jù)權利要求1或2所述的低濃度瓦斯氣液化裝置，其特征在于:所述高壓射流液化裝置(12)的后端設置有將未被液化的瓦斯氣回流至聯(lián)合壓縮機(11)進口的回氣管(14)。4.根據(jù)權利要求3所述的低濃度瓦斯氣液化裝置，其特征在于:所述高壓射流液化裝置(12)的后端連接儲液罐(13)。5.根據(jù)權利要求4所述的低濃度瓦斯氣液化裝置，其特征在于:所述提濃裝置(20)包括一級提濃裝置(8)、二級提濃裝置(9)和三級提濃裝置(10)。6.根據(jù)權利要求5所述的低濃度瓦斯氣液化裝置，其特征在于:所述凈化裝置(4)的前端設置阻火裝置(3)。
【專利摘要】一種低濃度瓦斯氣液化裝置，包括增壓壓縮機，該增壓壓縮機的前端設置凈化裝置；所述增壓壓縮機的后端通過氣液分離器與脫水裝置相連接；其特征在于：所述脫水裝置的后端連接提濃裝置，該提濃裝置的后端通過聯(lián)合壓縮機與高壓射流液化裝置相連接；本實用新型優(yōu)點是能適用于20％～40％低濃度瓦斯氣的液化，擴展了瓦斯氣利用的范圍，且整套裝置投資少，出液快，具有較高的經(jīng)濟效益。
【IPC分類】F25J1/00, F25J3/08
【公開號】CN205102504
【申請?zhí)枴緾N201520796599
【發(fā)明人】張 林, 朱世明, 張云, 龐曉波, 周杰
【申請人】寧波鮑斯能源裝備股份有限公司
【公開日】2016年3月23日
【申請日】2015年10月12日