一种撬装式煤层气甲烷浓缩真空变压吸附装置的制作方法

本发明涉及多组分混合气体分离领域，具体为一种撬装式煤层气甲烷浓缩真空变压吸附装置。

背景技术：

1、低浓度煤层气的吸附分离技术具有能耗低、吸附剂成本较低、初期投资少、气体处理量大等显著特点。

2、吸附分离技术目前主要分为变压吸附和变温吸附。变压吸附则可细分为两种情况：一般将高压吸附、常压解吸的过程称为变压吸附；将常压或略高于常压下吸附，真空条件下解吸的过程称为真空变压吸附。

3、但目前对煤层气中甲烷的浓缩提纯，普遍存在着运行设备过大、甲烷回收率较低且能耗大的问题，使变压吸附在煤层气甲烷浓缩领域不利于工程生产实践。

技术实现思路

1、本发明目的在于提供一种撬装式煤层气甲烷浓缩真空变压吸附装置，提高了甲烷浓缩提纯的纯度，有助于解决煤矿开采过程中低浓度煤层气开发利用率低问题。

2、本发明的技术方案如下：

3、一种撬装式煤层气甲烷浓缩真空变压吸附装置，包括离心压缩机、混合式换热器、气水分离器、干冷机、吸附塔组、气体缓冲罐i、气体缓冲罐ii、水环真空泵及管道；

4、所述离心压缩机的出气口通过管道与气水分离器进气口连通，所述气水分离器出气口通过管道与干冷机相连，所述干冷机通过管道与气体缓冲罐i相连，所述气体缓冲罐i通过管道与水环真空泵相连，所述水环真空泵通过管道与吸附塔组相连，吸附塔组的输出端与气体缓冲罐ii连通；所述混合式换热器通过管道分别与离心压缩机和气水分离器连接。

5、所述的吸附塔组由a、b、c、d、e、f六个吸附塔组成，六个吸附塔皆通过气体管道连接且可独立运行，各吸附塔与气体管道连接处均设有程控阀以实现煤层气回流和压力控制。

6、所述的吸附塔下端设置进气口，吸附塔上端设置出气口，吸附塔侧面的中部设置抽气口，吸附塔内部在抽气口的两侧分别设置有甲烷吸附剂。

7、所述的甲烷吸附剂选用hna-599碳基分子筛，甲烷吸附剂填充层间敷设用以防止静电的金属丝网。

8、所述的吸附塔组工作过程中，始终保持一个吸附塔在吸附，另一个吸附塔在解吸，其它吸附塔在均压降压或均压升压。

9、还包括工字钢架和撬装式底座，所述撬装工字钢架通过螺栓与撬装式底座相连。

10、本发明的优点效果如下：

11、1、在吸附塔下端设置有进气口，上端设置有出气口，侧面的中部设置有抽气口，吸附塔内部选用hna-599碳基分子筛作为甲烷吸附剂，吸附剂填充层间敷设金属丝网用以防止静电，解吸时可以从抽气口向外抽真空，由于抽气口位于两个吸附组件之间，吸附组件上的气体进入抽气口比较容易，解吸效率高。

12、2、在各吸附塔的进气口、出气口设置程控阀与离心压缩机、水环真空泵管道相连用以控制气流流向，能够有效防止在压差较小的情况下，相邻吸附塔内由于气流流速较慢导致的氧气含量较高气体相互扩散，进一步提高吸附塔组中产品气甲烷纯度，防止气体爆炸，消除安全隐患。

13、3、采用六塔吸附、双罐缓冲，大幅提高了甲烷回收率且实现撬装化、模块化；减少风排瓦斯的数量，提高瓦斯事故防范水平，还可以有效减排温室气体。

14、4、本发明可应用于煤层气存量未知、气源供应稳定性未知的中小型煤矿采动区、地面瓦斯采空区，避免了搭建抽采井及配套厂房投资成本大、作业条件限制等问题，待气田的煤层气资源开采枯竭，可通过卡车将各撬块运输至下一气田，仅需通过简单的法兰及管道装配连接，即可在新的气源进行工作。

15、5、本发明装置体积小、能耗低、成本低、装配便捷、运输灵活、应用场景广泛。产品气可以连续、均匀产出，提高低浓度煤层气中甲烷纯度，实现可靠连续供气，最终达到降低能耗，减少温室气体排放，提升低浓度煤层气利用率的目的。

技术特征：

1.一种撬装式煤层气甲烷浓缩真空变压吸附装置，其特征在于包括离心压缩机（1）、混合式换热器（2）、气水分离器（3）、干冷机（4）、吸附塔组、气体缓冲罐i、气体缓冲罐ii（6）、水环真空泵（7）及管道（8）；

2.根据权利要求1所述的一种撬装式煤层气甲烷浓缩真空变压吸附装置，其特征在于所述的吸附塔组由a、b、c、d、e、f六个吸附塔组成，六个吸附塔皆通过气体管道连接且可独立运行，各吸附塔与气体管道连接处均设有程控阀以实现煤层气回流和压力控制。

3.根据权利要求2所述的一种撬装式煤层气甲烷浓缩真空变压吸附装置，其特征在于所述的吸附塔下端设置进气口，吸附塔上端设置出气口，吸附塔侧面的中部设置抽气口，吸附塔内部在抽气口的两侧分别设置有甲烷吸附剂。

4.根据权利要求3所述的一种撬装式煤层气甲烷浓缩真空变压吸附装置，其特征在于所述的甲烷吸附剂选用hna-599碳基分子筛，甲烷吸附剂填充层间敷设用以防止静电的金属丝网。

5.根据权利要求2所述的一种撬装式煤层气甲烷浓缩真空变压吸附装置，其特征在于所述的吸附塔组工作过程中，始终保持一个吸附塔在吸附，另一个吸附塔在解吸，其它吸附塔在均压降压或均压升压。

6.根据权利要求1所述的一种撬装式煤层气甲烷浓缩真空变压吸附装置，其特征在于还包括工字钢架(10)和撬装式底座，所述撬装工字钢架(10)通过螺栓与撬装式底座相连。

技术总结
本发明涉及一种撬装式煤层气甲烷浓缩真空变压吸附装置，其结构为，离心压缩机的出气口与气水分离器进气口连通，气水分离器出气口与干冷机相连，干冷机与气体缓冲罐I相连，气体缓冲罐I与水环真空泵相连，水环真空泵与吸附塔组相连，吸附塔组的输出端与气体缓冲罐II连通；混合式换热器分别与离心压缩机和气水分离器连接；本发明采用六塔吸附、双罐缓冲，大幅提高了甲烷回收率且实现撬装化、模块化。

技术研发人员：晏永飞,李存磊,逄礴,魏梓康,赵英凯,张宁
受保护的技术使用者：科貝森（沈阳）能源科技有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15