专利名称：含氧煤层气净化装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种利用吸收吸附原理进行净化的装置，尤其涉及一种含氧煤层气净
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背景技术：
含氧煤层气是煤矿在开采过程中为防止瓦斯爆炸和突出，保证煤矿安全生产而抽 排出的初级副产品；其主要成分为甲烷，从其成分含量上可以看出，煤层气是较为重要的能 源和化工原料。但是由于其成分较为复杂，特别是在煤层气中含有氧，是非常危险的助燃助 爆剂，制约了含氧煤层气的综合利用；实践中，为了节约成本，煤层气普遍在采煤过程中排 入大气，造成资源的极度浪费和对环境造成污染。随着科学技术的发展，出现了多种含氧煤层气的液化技术。其中， ZL200610103425. 0的专利公开了低温精馏法应用于含氧煤层气的分离和液化，具有分离纯 度高，装置结构简单的优点。但是，该制冷工艺中的含氧煤层气净化工序存在较多的问题，不能较彻底的清除 原料其中的各种杂质，影响后续的液化分离工序，造成液化分离工序不能稳定进行，特别是 没有针对于含氧煤层气的特殊性采取相应的安全措施，具有使含氧煤层气爆炸、燃烧的隐 患，影响正常安全生产，严重影响员工的人身安全。因此，需要对现有的含氧煤层气的净化工艺进行改进，能够较为彻底的清除含氧 煤层气中除了氧、氮和甲烷以外的杂质，为液化分离工序提供良好的生产条件，同时，采取 必要的处理措施，消除由于甲烷和氧混合造成的安全隐患。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种含氧煤层气净化装置，能够较为彻底的清除含氧煤 层气中除了氧、氮和甲烷以外的杂质，为液化分离工序提供良好的生产条件，同时，采取必 要的处理措施，消除由于甲烷和氧混合造成的安全隐患。本发明的一种含氧煤层气净化装置，包括依次串接的水封罐、原料气压缩机、原料 气除酸吸收塔和变压吸附系统；所述水封罐为混合水冷结构，原料气除酸吸收塔内的吸收 液为用于吸收酸性气体的醇胺水溶液；变压吸附系统包括并联的三个吸附塔，吸附塔的吸 附剂包括芳香烃吸附剂和硫浸煤基活性炭。进一步，所述水封罐与原料气压缩机之间还设有气液分离器；原料气压缩机出口 与原料气除酸吸收塔之间还设置原料气冷却器；
进一步，原料气除酸吸收塔出口与变压吸附系统之间还顺序设置有塔后冷却器和塔后 气液分离器；
进一步，所述原料气压缩机为两级压缩；
进一步，所述变压吸附系统净化含氧煤层气出口通过一用于过滤微量吸附剂粉沫的分 离器输出；进一步，所述吸附塔设置有连通于来自液化分离系统的氧氮混合尾气出口的吸附剂再 生冷吹气体进口。本发明的有益效果在于本发明结构的含氧煤层气净化装置，采用混合水冷、吸收 塔和变压吸附系统相结合的结构，能够较为彻底的清除含氧煤层气中除了氧、氮和甲烷以 外的杂质，为液化分离工序提供良好的生产条件，同时，采取必要的处理措施，消除由于甲 烷和氧混合造成的安全隐患。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细的说明。附图为本发明压缩净化系统结构示意图。
具体实施例方式附图为本发明压缩净化系统结构示意图，如图所示本实施例的含氧煤层气净化 装置，包括依次串接的水封罐1、原料气压缩机3、原料气除酸吸收塔5和变压吸附系统；如 图所示，变压吸附系统包括并联的吸附塔8、吸附塔9和吸附塔10，当然，可以是其它数量的 吸附塔进行连接使用；水封罐1为混合水冷结构，原料气除酸吸收塔5内用于内酸性气体的 吸收液为醇胺水溶液；针对含氧煤层气中的酸性气体进行吸收，保证较为彻底的去除酸性 气体，保证后续设备的安全运行；变压吸附系统包括并联的三个吸附塔，吸附塔的吸附剂包 括芳香烃吸附剂和硫浸煤基活性炭；利于除去杂质，防止影响最终产品质量；同时提高吸 附工序的效率；采用硫浸煤基活性炭吸收原料气中的汞，避免影响液化分离工序和保证成 本品质量。本实施例中，所述水封罐1与原料气压缩机3之间还设有气液分离器2，防止压缩 机3出现液击现象，保证其安全运行；原料气压缩机3出口与原料气除酸吸收塔5之间还设 置原料气冷却器4，较低的温度利于原料气除酸吸收塔5正常吸收；原料气除酸吸收塔5出 口与变压吸附系统之间还顺序设置有塔后冷却器6和塔后气液分离器7，冷却并气液分离 后可减少带入吸附塔的杂质，为吸附净化提供良好的吸附条件。本实施例中，所述原料气压缩机3为两级压缩，级间均设置冷却及气液分离器，降 低压缩气体的单级压缩比，以及单级出口的温度，从而降低能耗；
本实施例中，所述变压吸附系统净化含氧煤层气出口通过一用于过滤微量吸附剂粉沫 的分离器11输出至液化分离系统，保证净化含氧煤层气的洁净，避免影响液化分离系统的 正常运行。本实施例中，所述吸附塔(吸附塔8、吸附塔9和吸附塔10)设置有连通于来自液化 分离系统的氧氮混合尾气出口的吸附剂再生冷吹气体进口 ；利用尾气进行再生，节约成本， 并且使现场设备布置紧凑。本发明在生产时
将来自煤矿的低浓度含氧煤层原料气经水封罐ι混合式水冷、原料气压缩机3压缩和 原料气除酸吸收塔5和变压吸附系统净化去除杂质得到净化含氧煤层气；吸收塔内的吸收 液为醇胺水溶液，用于脱出酸性气体；脱出酸性气体后的原料气通过吸附塔内的吸附剂脱除原料其中的芳香烃；同时，吸附塔中加入硫浸煤基活性炭用于脱除原料气中的汞，最终得 到主要成分为CH4、N2和O2的净化含氧煤层气。 最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较 佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技 术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明 的权利要求范围当中。
权利要求
一种含氧煤层气净化装置，其特征在于包括依次串接的水封罐、原料气压缩机、原料气除酸吸收塔和变压吸附系统；所述水封罐为混合水冷结构，原料气除酸吸收塔内的吸收液为用于吸收酸性气体的醇胺水溶液；变压吸附系统包括并联的三个吸附塔，吸附塔的吸附剂包括芳香烃吸附剂和硫浸煤基活性炭。
2.根据权利要求1所述的含氧煤层气净化装置，其特征在于所述水封罐与原料气压 缩机之间还设有气液分离器；原料气压缩机出口与原料气除酸吸收塔之间还设置原料气冷 却器。
3.根据权利要求2所述的含氧煤层气净化装置，其特征在于原料气除酸吸收塔出口 与变压吸附系统之间还顺序设置有塔后冷却器和塔后气液分离器。
4.根据权利要求3所述的含氧煤层气净化装置，其特征在于所述原料气压缩机为两 级压缩。
5.根据权利要求4所述的含氧煤层气净化装置，其特征在于所述变压吸附系统净化 含氧煤层气出口通过一用于过滤微量吸附剂粉沫的分离器输出。
6.根据权利要求5所述的含氧煤层气净化装置，其特征在于所述吸附塔设置有连通 于来自液化分离系统的氧氮混合尾气出口的吸附剂再生冷吹气体进口。
全文摘要
本发明公开了一种含氧煤层气净化装置，包括依次串接的水封罐、原料气压缩机、原料气除酸吸收塔和变压吸附系统；所述水封罐为混合水冷结构，原料气除酸吸收塔内的吸收液为用于吸收酸性气体的醇胺水溶液；本发明采用混合水冷、吸收塔和变压吸附系统相结合的结构，能够较为彻底的清除含氧煤层气中除了氧、氮和甲烷以外的杂质，为液化分离工序提供良好的生产条件，同时，采取必要的处理措施，消除由于甲烷和氧混合造成的安全隐患。
文档编号C10L3/10GK101948707SQ20101028223
公开日2011年1月19日 申请日期2010年9月15日 优先权日2010年9月15日
发明者任小坤, 史红兵, 姚成林, 孙郁, 张武, 李祖伟, 王长元, 肖露, 胡千庭 申请人:煤炭科学研究总院重庆研究院;中国科学院理化技术研究所