一种低浓度瓦斯气液化装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及瓦斯气制液化天然气技术领域；具体涉及一种低浓度(甲烷浓度为20%?40% )瓦斯气提浓液化装置。
【背景技术】
[0002]煤层气俗称瓦斯气，其主要成分是甲烷。它不仅是一种宝贵的清洁能源，也是一种重要的化工原料。我国瓦斯气储量丰富，是世界上继俄罗斯、加拿大之后第三大储量国。不过，我国瓦斯气利用率并不高。以2012年为例，煤层气产量126.02亿立方米，利用率仅为41.72%。目前，利用的瓦斯气主要为高浓度煤层气(甲烷浓度为80%?98%之间)，其被用于民用或工业燃气；然而，大部分低浓度瓦斯气未被利用而是直接对空排放，不仅大大加剧了温室效应和破坏臭氧层，而且还对煤矿的安全生产造成巨大隐患。
[0003]2010年1月21日，国家安监局颁布了《关于修改 < 煤矿安全规程 > 部分条款的决定》，其中根据国家安监局已发布的低浓度瓦斯安全利用的相关标准，将原《煤矿安全规程》中关于“利用瓦斯气，其甲烷浓度不得低于30%”的规定修改为“抽采的瓦斯甲烷浓度低于30%时，不得直接作为燃气燃烧；用于内燃机发电或作为其它用途时，瓦斯的利用、输送必须按有关标准的规定，并制定安全技术措施”；该规定取消了对低浓度瓦斯气利用的限制，低浓度瓦斯气的利用将成为瓦斯气利用的重点。而且，低浓度瓦斯气的利用存在设备投入成本高，工艺复杂，出液率低，成本回收期长等缺陷。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的状况，提供一种适用于甲烷浓度20%?40%且经济效益较好的低浓度瓦斯气液化装置。
[0005]本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为:一种低浓度瓦斯气液化装置，包括增压压缩机，该增压压缩机的前端设置净化装置；所述增压压缩机的后端通过气液分离器与脱水装置相连接；其特征在于:所述脱水装置的后端连接提浓装置，该提浓装置的后端通过联合压缩机与高压射流液化装置相连接。
[0006]为了保证低浓度瓦斯气在增压过程中的安全性，所述增压压缩机为喷水螺杆压缩机。
[0007]所述高压射流液化装置的后端设置有将未被液化的瓦斯气回流至联合压缩机进口的回气管；未被液化的瓦斯气通过回流管返回至联合压缩机不断循环压缩液化。
[0008]所述高压射流液化装置的后端连接储液罐。
[0009]所述提浓装置包括一级提浓装置、二级提浓装置和三级提浓装置。
[0010]所述净化装置的前端设置阻火装置。当气源或装置发生爆炸时，阻火装置可以阻止火焰的蔓延，保护装置或气源的安全。
[0011]本发明采用增压、变压吸附提浓装置和高压射流液化装置来制取液化天然气，适用于20%?40%低浓度瓦斯气的提浓液化，且该套装置投资成本少，出液快，主要动设备只有增压压缩机和联合压缩机两台，后期维护方便，运行成本低；具有较高的经济效益。
[0012]一种低浓度瓦斯气液化方法，其具体步骤如下:
[0013](1)净化工艺:瓦斯原料气进入净化装置进行除尘，除去瓦斯原料气中的粉尘；
[0014](2)增压工艺:将经过净化的瓦斯原料气通过增压压缩机进行增压，增压至0.4?0.6MPa ;增压后进入气液分离器进行气液分离；
[0015](3)脱水工艺:经过增压和气液分离的瓦斯原料气进入脱水装置进行深度脱水；
[0016](4)提浓工艺:将经过深度脱水甲烷浓度为20%?40%的瓦斯原料气通过提浓装置提浓至95%以上；
[0017](5)液化工艺:经提浓装置提浓至95%甲烷浓度的瓦斯原料气进入联合压缩机压缩至20?25MPa ;再进入高压射流液化装置深度冷却到_120°C以下，产出的液化天然气储存至储液罐，未被液化的瓦斯气返回至联合压缩机的入口进行循环压缩液化。
[0018]为了保证低浓度瓦斯气在增压过程中的安全性，所述增压压缩机为喷水螺杆压缩机。
[0019]所述脱水装置将瓦斯原料气干燥至压力露点_2°C?10°C。
[0020]所述提浓装置包括一级提浓装置、二级提浓装置和三级提浓装置，一级提浓装置将甲烷浓度20%?40%的瓦斯原料气提浓至60%?63% ;二级提浓装置将经一级提浓后的瓦斯气提浓至82%?85% ;三级提浓装置将经二级提浓后的瓦斯气提浓至95%以上。
[0021]本发明的低浓度瓦斯气液化方法采用净化、增压、提浓和高压射流液化工艺，该工艺方法简单，见效快具有很高的经济效益，并且适用于20%?40%低浓度瓦斯气，扩展了瓦斯气利用的范围。
【附图说明】
[0022]图1为本发明的结构图；
【具体实施方式】
[0023]以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
[0024]图1示出本发明的一个实施方式，它包括增压压缩机5，该增压压缩机5的前端设置净化装置4 ;所述增压压缩机5的后端通过后置气液分离器6与脱水装置7相连接。所述净化装置4的前端与阻火装置3相连接。
[0025]从煤矿来的瓦斯原料气1通过阻火装置3进入净化装置4 ;该净化装置4用来除去瓦斯原料气1中的粉尘；当装置发生爆炸，阻火装置3可以阻止火焰蔓延。经过净化处理的瓦斯原料气进入增压压缩机5增压至0.4?0.6MPa。该增压压缩机5为喷水螺杆压缩机；喷水螺杆压缩机的进口喷入一定量的水可以确保瓦斯气在增压过程中的安全性。增压压缩机5的出口连接气液分离器6，该气液分离器6用来分离气体和液体。经过气液分离后的瓦斯原料气1进入脱水装置7进行深度脱水，该脱水装置7脱水效果能达到压力露点_2°C?10。。。
[0026]所述脱水装置7的后端连接提浓装置20，该提浓装置包括一级提浓装置8、二级提浓装置9和三级提浓装置10 ;—级提浓装置8、二级提浓装置9和三级提浓装置10均采用变压吸附工艺。一级提浓装置8将甲烷浓度20 %?40 %的瓦斯原料气提浓至60 %?63 %;二级提浓装置9将经一级提浓后的瓦斯气提浓至82%?85% ;三级提浓装置10将经二级提浓后的瓦斯气提浓至95%以上。
[0027]所述提浓装置20后端连接联合压缩机11，该联合压缩机11将提浓后的高浓度瓦斯气增压至20?25MPa。联合压缩机11的后端连接高压射流液化装置12 ;该高压射流液化装置12的后端连接储液罐13，所述高压射流液化装置12还设置有将未被液化瓦斯气回流至联合压缩机11进口的回气管14。高压射流装置利用高压射流器的节流膨胀原理，通过二级或三级高压射流器将20?25MPa的瓦斯气节流膨胀至0.5MPa左右，可以将瓦斯气冷至-120°C以下，产出液化天然气；液化天然气储存到储液罐13，未被液化的瓦斯气回至联合压缩机11的进口不断循环压缩液化。
[0028]本发明采用增压、变压吸附提浓装置和高压射流液化装置来制取液化天然气，能适用于20%?40%低浓度瓦斯气的提浓液化，且该套装置投资成本小，出液快，以及维护成本低；具有很高的经济效益。
[0029]下面结合上述装置对本发明的低浓度瓦斯气液化方法的实施例做详细的说明。
[0030]一种低浓度瓦斯气液化方法，其具体步骤如下:
[0031](1)净化工艺:瓦斯原料气1进入净化装置4进行除尘，除去瓦斯原料气中的粉尘；
[0032](2)增压工艺:将经过净化的瓦斯原料气通过增压压缩机5进行增压，增压至
0.4?0.6MPa ;所述增压压缩机5优选为喷水螺杆压缩机；增压后进入气液分离器6进行气液分离；
[0033](3)脱水工艺:经过增压和气液分离的瓦斯原料气进入脱水装置7，将瓦斯原料气干燥至压力露点_2°C?10°C ;
[0034](4)提浓工艺:将经过深度脱水甲烷浓度为20%?40%的瓦斯原料气通过提浓装置提浓至95%以上；该提浓装置20为三级变压吸附装置，一级提浓装置8将甲烷浓度20%?40%的瓦斯原料气提浓至60%?63% ;二级提浓装置9将经一级提浓后的瓦斯气提浓至82%?85% ;三级提浓装置10将经二级提浓后的瓦斯气提浓至95%以上；
[0035](5)液化工艺:经提浓装置20提浓至95%甲烷浓度的瓦斯原料气进入联合压缩机压缩至20?25MPa ;再进入高压射流液化装置12深度冷却到_120°C以下，产出的液化天然气储存至储液罐13，未被液化的瓦斯气返回至联合压缩机的入口进行循环液化。
[0036]本发明的低浓度瓦斯气液化方法采用提浓和高压射流液化工艺，该工艺方法简单，产出快具有很高的经济效益，并且适用于20%?40%低浓度瓦斯气，扩展了瓦斯气利用的范围。
【主权项】
1.一种低浓度瓦斯气液化装置，包括增压压缩机(5)，该增压压缩机(5)的前端设置净化装置(4);所述增压压缩机(5)的后端通过气液分离器(6)与脱水装置(7)相连接；其特征在于:所述脱水装置(7)的后端连接提浓装置(20)，该提浓装置(20)的后端通过联合压缩机(11)与高压射流液化装置(12)相连接。2.根据权利要求1所述的低浓度瓦斯气液化装置，其特征在于:所述增压压缩机(5)为喷水螺杆压缩机。3.根据权利要求1或2所述的低浓度瓦斯气液化装置，其特征在于:所述高压射流液化装置(12)的后端设置有将未被液化的瓦斯气回流至联合压缩机(11)进口的回气管(14)。4.根据权利要求3所述的低浓度瓦斯气液化装置，其特征在于:所述高压射流液化装置(12)的后端连接储液罐(13)。5.根据权利要求4所述的低浓度瓦斯气液化装置，其特征在于:所述提浓装置(20)包括一级提浓装置(8)、二级提浓装置(9)和三级提浓装置(10)。6.根据权利要求5所述的低浓度瓦斯气液化装置，其特征在于:所述净化装置(4)的前端设置阻火装置(3)。
【专利摘要】一种低浓度瓦斯气液化装置，包括增压压缩机，该增压压缩机的前端设置净化装置；所述增压压缩机的后端通过气液分离器与脱水装置相连接；其特征在于：所述脱水装置的后端连接提浓装置，该提浓装置的后端通过联合压缩机与高压射流液化装置相连接；本实用新型优点是能适用于20％～40％低浓度瓦斯气的液化，扩展了瓦斯气利用的范围，且整套装置投资少，出液快，具有较高的经济效益。
【IPC分类】F25J1/00, F25J3/08
【公开号】CN205102504
【申请号】CN201520796599
【发明人】张 林, 朱世明, 张云, 庞晓波, 周杰
【申请人】宁波鲍斯能源装备股份有限公司
【公开日】2016年3月23日
【申请日】2015年10月12日