[发明专利]提取低浓度含氧煤层气中甲烷的装置

摘要

本发明公开了一种提取低浓度含氧煤层气中甲烷的装置，包括换热系统、精馏分离系统、混合冷剂循环系统和氮冷剂循环系统。通过设置混合冷剂循环系统和氮冷剂循环系统，一方面，精馏分离系统的冷凝温度低于-180℃，而混合冷剂循环系统无法提供符合要求的冷量；另一方面，若采用氮冷剂循环系统对换热系统提供冷量，则会导致能耗高、制冷效率低的缺陷；另外，混合冷剂循环系统和氮冷剂循环系统相互独立，互不干扰，能够实现冷量的合理分配，换热效率更高，并实现甲烷纯度和收率的调整，使整个装置能获得很高的换热效率的同时，也对提取甲烷过程中的工况变化有很好的适应性和操作性，并且还能够防止混合冷剂堵塞管路。

主权项

一种提取低浓度含氧煤层气中甲烷的装置，其特征在于：包括换热系统、精馏分离系统、混合冷剂循环系统和氮冷剂循环系统；所述换热系统包括沿煤层气流向依次设置的一级换热器、二级换热器、三级换热器和四级换热器；所述精馏分离系统包括精馏塔、设置在精馏塔塔底的蒸发器以及均设置在精馏塔塔顶的冷凝器和分离器，所述冷凝器的气液出口与所述分离器的气液入口相连，所述分离器的液相出口与所述精馏塔相连，所述精馏塔的煤层气入口与所述四级换热器的煤层气出口相连；所述混合冷剂循环系统包括沿混合冷剂流动方向依次设置的混合冷剂压缩机、混合冷剂冷却器和混合冷剂分离罐，所述混合冷剂分离罐的气相混合冷剂出口经所述一级换热器、二级换热器后与所述蒸发器的混合冷剂入口相连，所述蒸发器的混合冷剂出口经所述三级换热器后、再依次经所述三级换热器、二级换热器和一级换热器与所述混合冷剂压缩机相连；所述混合冷剂分离罐的液相混合冷剂出口经所述一级换热器后与回流的气相混合冷剂管路汇合；所述气相混合冷剂经所述三级换热器后再次进入三级换热器的管路上设有混合冷剂低温节流阀，所述液相混合冷剂经所述一级换热器后的管路上设有混合冷剂高温节流阀；所述混合冷剂为氮气、甲烷、乙烯、丙烷和异戊烷的混合物；所述氮冷剂循环系统包括沿氮冷剂流向依次设置的氮冷剂压缩机和氮冷剂冷却器，所述氮冷剂冷却器的氮冷剂出口依次经所述一级换热器、二级换热器后，与所述蒸发器的氮冷剂入口相连，所述蒸发器的氮冷剂出口依次经所述三级换热器、四级换热器后与所述冷凝器相连，所述冷凝器的氮冷剂出口依次经所述四级换热器、三级换热器、二级换热器和一级换热器后与所述氮冷剂压缩机相连；所述四级换热器和冷凝器的氮冷剂入口之间设有氮冷剂节流阀。