[发明专利]一种空气回热式的矿井瓦斯气的分离液化方法及设备

权利要求书

1、一种空气回热式矿井瓦斯气液化分离方法，包括步骤如下：

步骤一：将矿井瓦斯原料气压缩净化，除去原料气中的杂质，得到压缩净化的矿井瓦斯气；

步骤二：将压缩净化后的矿井瓦斯气通入换热器，使其温度冷却到摄氏负82.5度以下；

步骤三：将冷却后的矿井瓦斯气通入一个分馏塔的中部，所述分馏塔的底部设有蒸发器、顶部设有冷凝器；所述矿井瓦斯气经分馏塔底部的蒸发器的蒸发和顶部冷凝器的冷凝、塔内的气体与液体进行充分的质、热交换，在分馏塔顶部得到高纯度的低温空气，分馏塔底部得到高纯度的液态天然气；

步骤四：将从分馏塔顶部分离出的低温空气引入换热器中作为制冷气回收冷量。

2、如权利要求1中所述的一种方法，其特征在于，所述步骤二中，先使矿井瓦斯原料气冷却到0℃～-50℃，然后先经过分馏塔底部的蒸发器为蒸发器提供热量，同时原料气本身得到预冷，然后再经过换热器冷却到所需温度。

3、如权利要求1中所述的一种方法，其特征在于，所述步骤二中矿井瓦斯气的冷却温度为-150℃至-180℃。

4、如权利要求1中所述的一种方法，其特征在于，所述步骤三中蒸发器蒸发温度为-85℃至-162℃，冷凝器的冷凝温度为-150℃至-200℃。

5、如权利要求1或2或3或4中所述的一种方法，其特征在于，所述步骤四中，将从分馏塔顶部分离出的低温空气在经过换热器回收部分冷量后，再通过膨胀机膨胀降温，然后再连接到换热器回收冷量。

6、如权利要求1或2或3或4中所述的一种方法，其特征在于，所述换热器、冷凝器的冷量由一个制冷系统提供，所述制冷系统为气体膨胀制冷系统或混合制冷剂制冷系统。

7、如权利要求6中所述的一种方法，其特征在于，所述制冷系统中的制冷气先经过分馏塔底部的蒸发器，再引入换热器中作为制冷气。

8、如权利要求6中所述的一种方法，其特征在于，所述制冷系统中的制冷气先经过分馏塔底部的蒸发器，然后回到换热器进一步降温后，再进入分馏塔顶部的冷凝器。

9、如权利要求1或2或3或4中所述的一种方法，其特征在于，将所述从分馏塔顶部分离出的低温空气经过换热器回热后，再通入净化设备作为加热和吹除气体。

10、一种空气回热式矿井瓦斯气分离液化设备，包括压缩净化设备、制冷设备、液化分离设备和辅助设备；

所述液化分离设备包括有换热器和一个分馏塔，压缩净化设备的原料气输出管路与液化分离设备中的换热器的原料气输入通道连接，制冷设备的制冷管路与液化分离设备的换热器的制冷通道连接，所述液化分离设备的换热器的原料气输出管道与位于分馏塔中部的原料气输入口相连；

分馏塔顶部具有冷凝器，同时其顶部还设有气体管路将低温空气引回到换热器中；分馏塔底部具有蒸发器，同时底部设有液态天然气引出管道。

11、根据权利要求10所述的一种空气回热式矿井瓦斯气分离液化设备，其特征在于，所述分馏塔顶部的气体管路将低温空气引回到换热器后，再连接到膨胀机，然后再连接到换热器。

12、根据权利要求10所述的一种空气回热式矿井瓦斯气分离液化设备，其特征在于，输入到分馏塔中部的原料气输入口的原料气的温度在摄氏负82.5度以下。

13、根据权利要求10或11或12所述的一种空气回热式矿井瓦斯气分离液化设备，其特征在于，所述分馏塔的蒸发器加热管路与制冷介质的预冷管路相连通。

14、根据权利要求10或11或12所述的一种空气回热式矿井瓦斯气分离液化设备，其特征在于，所述分馏塔的冷凝器制冷管路与换热器的制冷介质管路相连通。

15、根据权利要求10或11或12所述的一种空气回热式矿井瓦斯气分离液化设备，其特征在于，所述分馏塔的蒸发器加热管路与原料气预冷管路相连通。

16、根据权利要求10或11或12所述的一种空气回热式矿井瓦斯气分离液化设备，其特征在于，所述制冷设备为气体膨胀制冷设备或混合制冷剂制冷设备。