瓦斯水合分离鼓泡强化装置及基于该装置的瓦斯水合分离提纯强化装置及瓦斯提纯强化方法_3

文档序号:9804249阅读:来源:国知局
、循环阀门16和一号阀门26构成的循环通路中循环流动;此时瓦斯气体与促进剂溶液反应得到甲烷水合物和剩余气体;剩余气体为其余成分气体或包含其余成分气体和低含量甲烷的瓦斯;
[0050]检测阀门27和二号阀门28用于在反应过程每隔1min开启一次,使气相色谱仪20监测剩余气体中瓦斯气体的浓度。
[0051 ]本实施方式中,该装置中的温度控制箱,为瓦斯提纯提供了环境温度;压力传感器、温度传感器、工控机和数据采集器实时监测水合反应釜内的瓦斯气体压力和瓦斯气体温度,从而便于工作人员对提出装置进行操作。该装置有效地促进了煤矿瓦斯水合分离过程,加快了瓦斯水合分离速率,提高了甲烷气体的分离浓度,增大了甲烷气体的回收率,提高了资源利用率,同时保护了环境降低了空气污染,为瓦斯水合物的工业生产提供了良好的前景,奠定了结实的基础。
[0052 ]【具体实施方式】五、参照图2具体说明本实施方式,本【具体实施方式】是对【具体实施方式】四所述的基于瓦斯水合分离鼓泡强化装置的瓦斯水合分离提纯强化装置的进一步说明,本实施方式中,所述温度控制箱11的箱体上设置有观察视窗11-1,所述观察视窗11-1用于为观察者观察该装置内部反应过程。
[0053 ]【具体实施方式】六、参照图2具体说明本实施方式,本【具体实施方式】是对【具体实施方式】四所述的基于瓦斯水合分离鼓泡强化装置的瓦斯水合分离提纯强化装置的进一步说明,本实施方式中,该装置还包括CCD视频采集器23;CCD视频采集器23用于通过所述观察视窗11-1记录该装置内的瓦斯与促进剂溶液反应情况。
[0054]【具体实施方式】七、根据【具体实施方式】四、五或六所述的基于瓦斯水合分离鼓泡强化装置的瓦斯水合分离提纯强化装置的瓦斯提纯强化方法,本实施方式中,
[0055]该提纯强化方法包括下述步骤:
[0056]步骤一、检查基于瓦斯水合分离鼓泡强化装置的瓦斯水合分离提纯强化装置的气密性;
[0057]步骤二、关闭进气截止阀24,开启进气截止阀10min-15min,排除所述瓦斯水合分离提纯强化装置内的空气;
[0058]步骤三、设定温度控制箱11内的温度低于甲烷水合物形成时的温度值;所述甲烷水合物形成时的温度值表示在固定压力下形成甲烷水合物时对应的相平衡温度值;
[0059]步骤四、开启气体循环栗17、气体干燥筒18和空气压缩机19,瓦斯储罐15内的瓦斯气体经进气阀门25、气体循环栗17、开气阀门24和m套瓦斯水合分离鼓泡强化装置中的循环孔10-2进入水合反应釜I内的促进剂溶液9内,瓦斯气体与促进剂溶液反应;待压力传感器13监测到瓦斯水合分离鼓泡强化装置中的瓦斯气体压力达到设定分离压力时,关闭空气压缩机19、进气阀门25和气体循环栗17;开启循环阀门16、一号阀门26和气体循环栗17,使瓦斯在气体循环栗17、开气阀门24、瓦斯水合分离鼓泡强化装置、循环阀门16、一号阀门26组成的循环系统内循环,此时,瓦斯与促进剂溶液不断反应并形成瓦斯水合物;在形成瓦斯水合物的反应过程中,每隔1min开启一次检测阀门27和二号阀门28,使剩余气体进入气相色谱仪20内,通过气相色谱仪20监测剩余气体中甲烷的浓度;
[0060]步骤五、待工控机22上显示的瓦斯气体压力不再发生变化时,调节温度控制箱11内的温度为_5°C,进行二次降温,待水合反应釜内的温度降至_5°C时,开启检测阀门27和三号阀门29,将剩余气体排入残气储罐14,待水合反应釜内的剩余气体压力为零时,关闭开气阀门24和循环阀门16;
[0061]步骤六、调节温度控制箱11内的温度,使瓦斯水合分离鼓泡强化装置内的温度升高,直至瓦斯水合物完全分解,此时水合反应釜内为提纯气体。
[0062]本实施方式中,瓦斯提纯强化方法中,对煤矿瓦斯进行抽采,将瓦斯气体利用气体循环栗通入水合分离鼓泡强化装置中,经底部鼓泡喷头与促进剂溶液充分接触,在固定温度条件下只使瓦斯中的甲烷形成水合物,最后将分离的其余成分气体排出,将甲烷以水合物的形式回收。
[0063]步骤五中,调节温度控制箱11内的温度为-5°C,进行二次降温的原因如下:排放剩余气体的过程为泄压过程,泄压和升温都会导致水合物(甲烷水合物)分解,所以第二次降温的目的是防止在排放剩余气体的过程中已经形成的水合物分解,所以给予一个更低的温度,使水合物(甲烷水合物)不容易分解。-5摄氏度这个值是根据需要自定义的,一般零下几度都能到达目的。
[0064]【具体实施方式】八、本【具体实施方式】是对【具体实施方式】七所述的基于瓦斯水合分离鼓泡强化装置的瓦斯水合分离提纯强化装置的瓦斯提纯强化方法的进一步说明,本实施方式中,步骤一中检查基于瓦斯水合分离鼓泡强化装置的瓦斯水合分离提纯强化装置的气密性,所述检查气密性的方法为:开启瓦斯储罐15的供气口向基于瓦斯水合分离鼓泡强化装置的瓦斯水合分离提纯强化装置内充入2MPa瓦斯,通过压力传感器13和工控机22实时监测水合反应釜内气体压力的变化情况,若30min后水合反应釜内气体压力没有发生任何变化,则该基于瓦斯水合分离鼓泡强化装置的瓦斯水合分离提纯强化装置的气密性良好。
[0065]本发明中,促进剂溶液由动力学促进剂与热力学促进剂构成,资料显示动力学促进剂能够缩短水合物形成诱导期,提高瓦斯水合分离速率,热力学促进剂能够改善瓦斯水合分离温度压力条件,可使瓦斯水合分离过程在更加温和条件下进行。因此,利用空气压缩机驱动气体循环栗使瓦斯不断在促进剂溶液中循环流动,以该物理方法增大瓦斯与促进剂溶液的接触面积,提高瓦斯在促进剂溶液中的含量,使瓦斯气体更容易进入液体形成水合物,从而实现物理方法与化学方法联用的协同强化瓦斯水分分离过程的目的。
[0066]工作过程:在整个装置使用前检查装置的气密性,待测试气密性完好后,瓦斯水合分离提纯装置才可以进行使用;首先将按浓度配比好的促进剂溶液放入透明反应皿中,然后将透明反应皿放置在底托上,连接好气路与鼓泡喷头后,封闭顶盖,安装温度传感器和压力传感器。利用瓦斯气体对瓦斯水合分离提纯装置的气路清洗,排除其内部的空气,设定温度控制箱至指定温度,利用空气压缩机驱动气体循环栗将瓦斯气体充入水合反应釜至分离压力,由空气水合反应釜中气体压力的实时变化情况,至其压力趋于平衡后,关闭空气压缩机,将水合反应釜中剩余气体排入残气储罐。
[0067]本发明所述的提纯强化方法和提纯强化装置,克服了现今煤矿瓦斯分离方法匮乏的弊端,将大量的低浓度瓦斯进行分离提纯,降低了对环境的污染,提高了资源利用率。
【主权项】
1.瓦斯水合分离鼓泡强化装置,其特征在于,该装置用于使瓦斯气体中的甲烷形成甲烷水合物;该装置包括水合反应釜(I)、n个透明反应皿(2)、n个鼓泡喷头(3)、支架(4)、n个一号T形接头(5)、一个二号T形接头(51)、n个底托(6)、导管(7)、进气管(8)、促进剂溶液(9)和顶盖(10) ;n为大于等于3的整数; 顶盖(10)上开有进气孔(10-1)和循环孔(10-2),所述循环孔(10-2)用于气体循环;所述顶盖(10)用于密封水合反应釜(I);水合反应釜(I)内部为空腔,且顶端开口 ; η个透明反应皿(2)、η个鼓泡喷头(3)、支架(4)、η个一号T形接头(5)、一个二号T形接头(51)、η个底托(6)、导管(7)和进气管(8)构成反应装置;所述反应装置位于水合反应釜(I)内; 促进剂溶液(9)位于透明反应皿(2)内;η个底托(6)由上至下等间隔依次排列,且由支架(4)固定;η个透明反应皿(2)分别放置在η个底托(6)上;η个一号T形接头(5)均固定在支架(4)上,且所
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