一种安全的从煤矿瓦斯中提取部分甲烷生产LNG或CNG装置及工艺制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种安全的从煤矿瓦斯中提取部分甲烷生产LNG或CNG装置及工艺，所述的工艺和装置由煤矿瓦斯增压系统、加压瓦斯净化系统、低温分离系统、制冷系统以及控制阀门、管道和仪表组成。它将增压和净化后的瓦斯通过低温分离系统，最安全地提取部分甲烷生产液化天然气（LNG）或压缩天然气（CNG），馏出气即低浓度瓦斯用于发电或用于燃气发动机来驱动压缩机，本发明专利技术使含有空气的煤矿瓦斯得到安全使用，减少煤矿瓦斯事故与环境污染，并取得最大化的经济效益。

A safe device and process for producing LNG or CNG from partial methane in coal mine gas

The invention discloses a safe LNG or CNG device and process for extracting partial methane from coal mine gas. The process and device are composed of a coal mine gas pressurization system, a pressurized gas purification system, a cryogenic separation system, a refrigeration system, and a control valve, pipe and instrument group. It passes the pressurized and purified gas through the low temperature separation system, the most safe extraction of some methane to produce liquefied natural gas (LNG) or compressed natural gas (CNG), the distillate gas is the low concentration gas used for power generation or the gas engine to drive the compressor, the invention makes the coal mine gas containing air gas safe to use. Less coal mine gas accidents and environmental pollution, and maximize economic benefits.

【技术实现步骤摘要】
一种安全的从煤矿瓦斯中提取部分甲烷生产LNG或CNG装置及工艺
本专利技术涉及化工和低温
，尤其涉及一种安全的从煤矿瓦斯中提取部分甲烷生产LNG或CNG装置及工艺。
技术介绍
煤矿瓦斯(CoalMineMethane)是指在煤矿开采过程中为防止瓦斯爆炸和突出、保证煤矿安全生产而通过井下煤层气抽采系统和地面输送系统，开采出的甲烷浓度为30mol％～80mol％之间的煤层气，属于非常规天然气。煤矿瓦斯是甲烷与空气的混合物，其中的氧是助燃剂，因而煤矿瓦斯存在燃烧爆炸危险。煤矿瓦斯既是非常规天然气，又是温室气体。由于我国煤矿大部分分布在边远地区，远离天然气消费市场。目前，为使瓦斯能够得到利用，普遍采用瓦斯发电，少部分在采煤过程中排入大气，造成资源浪费和污染环境。已有技术中，专利申请号CN200610103425.0、名称“含空气煤层气液化分离工艺及设备”的专利，专利申请号CN201010282232.2、名称“利用含氧煤层气制取液化天然气的方法”的专利，专利申请号CN201010282234.1、名称“含氧煤层气制取液化天然气的装置”的专利，专利申请号CN201410434311.9、名称“一种甲烷含量15-40％的含氧煤层气提纯制备LNG的装置及工艺”的专利，均采用分子筛脱水和二氧化碳、浸硫或浸碘活性炭脱汞，然后在低温下分离而提取瓦斯中几乎全部的甲烷，来生产LNG，脱水脱二氧化碳、脱汞属于分别设置系统，预处理系统设备多、不利于操作和维护。专利申请号CN201210028524.2、名称“一种含氮氧煤矿瓦斯提纯分离液化工艺及提纯分离液化系统”的专利，采用催化脱氧系统而损失甲烷并产生二氧化碳、设置独立的溶液吸收系统脱除催化脱氧过程中产生的二氧化碳、设置独立的脱水系统、设置独立的脱汞系统、设置双塔分离系统、设置两个制冷系统，使得设备多、投资大、系统复杂、不利于操作和维护。专利申请号CN201510603093.1、名称“利用含空气瓦斯制取LNG的方法以及系统”的专利，专利申请号CN201310117436.4、名称“低浓度煤层气含氧深冷液化制取LNG工艺”的专利，专利申请号CN201310228217.3、名称“提取低浓度含氧煤层气中甲烷的方法”的专利，专利申请号CN201310228309.1、名称“抑燃抑爆型低浓度煤层气深冷液化装置”的专利，专利申请号CN201310229018.4、名称“提取低浓度含氧煤层气中甲烷的装置”的专利，专利申请号CN201310400700.5、名称“含氧煤层气的脱氧、脱氮系统”的专利，专利申请号CN201510603093.1、名称“利用含空气瓦斯制取LNG的方法以及系统”的专利，专利申请号CN201610180507.9、名称“含氧煤层气液化分离系统与工艺”的专利，均设置两个制冷系统，使得设备多、投资大、系统复杂、不利于操作和维护。专利申请号CN201610288308.X、名称“一种含氧煤层气分离甲烷的装置”的专利，采用一个制冷系统，但只生产气态甲烷。且上述所有专利中，低温分离系统中的甲烷提取率都在98％以上，使得分馏塔内的有些塔板上的气相、液相处于爆炸范围内，存在重大安全隐患。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提出一种安全的从煤矿瓦斯中提取部分甲烷生产LNG或CNG装置及工艺。具体的，一种安全的从煤矿瓦斯中提取部分甲烷生产LNG或CNG装置，包括煤矿瓦斯增压系统、加压瓦斯净化系统、低温分离系统、制冷系统；所述的煤矿瓦斯增压系统包括一级压缩机、二级压缩机、级间冷却器、级间分离器、末级冷却器、末级分离器、增压系统进气管和增压系统出气管，增压系统进气管的出口与一级压缩机的进口连通，一级压缩机的出口通过第一增压管和级间冷却器的进口连通，级间冷却器的出口通过第二增压管和级间分离器的进口连通，级间分离器的出口通过第三增压管与二级压缩机的进口连通，二级压缩机的出口通过第四增压管和末级冷却器的进口连通，末级冷却器的出口通过第五增压管与末级分离器的进口连通，所述末级分离器的出口与增压系统出气管的进口连通，且末级分离器的出口通过第六增压管与一级压缩机的进口连通，且第六增压管上设有第一控制阀；所述的加压瓦斯净化系统包括第一吸附塔、第二吸附塔、第三吸附塔、再生气加热炉、经济器A、再生气冷却器、净化系统出气管，所述的第一吸附塔、第二吸附塔、第三吸附塔设有第一进出口和第二进出口，还包括第一集合管、第二集合管、第三集合管、第四集合管、第五集合管和第六集合管，第一集合管、第二集合管、第三集合管、第四集合管、第五集合管和第六集合管均设有第三进出口、第四进出口、第五进出口和第六进出口，增压系统出气管的出口经入口阀与第一集合管、第二集合管和第三集合管的第三进出口连通，第一集合管、第二集合管和第三集合管的第四进出口分别与第一吸附塔、第二吸附塔和第三吸附塔的第一进出口连通，第一吸附塔、第二吸附塔和第三吸附塔的第二进出口分别与第四集合管、第五集合管和第六集合管的第三进出口连通，第四集合管、第五集合管和第六集合管的第四进出口分别与净化系统出气管的进口连通，所述第一集合管、第二集合管和第三集合管的第五进出口通过第一净化管与经济器A的第一进口连通，经济器A的第一出口通过第二净化管和再生气加热炉的进口连通，再生气加热炉的出口通过第三净化管与第四集合管、第五集合管和第六集合管的第五进出口连通，所述第一集合管、第二集合管和第三集合管的第六进出口通过第四净化管与经济器A的第二进口连通，且第四净化管上设有第二控制阀，经济器A的第二出口通过第五净化管与再生气冷却器的进口连通，通过第六净化管连通第四净化管和第五净化管，第六净化管与第四净化管的连接点位于第二控制阀远离经济器A的一侧，且第六净化管上设有第三控制阀；所述的低温分离系统包括液化换热器、过冷器、分馏塔、再沸器，所述的液化换热器内设置有通道A、通道B、通道C、通道D、通道E、通道F、通道G和通道N，所述的过冷器内设置有通道H、通道J、通道K、通道L和通道M，分馏塔的底部设置有再沸器，所述净化系统出气管的出口与通道A的进口连通，通道A的出口通过第一分离管与通道H的进口连通，通道A开有设有第一分支管，该第一分支管与再沸器热源进口连通，用于给再沸器提供热量，且第一分支管上设置有第一温度控制阀，再沸器热源出口通过第二分离管连接在第一分离管上，所述分馏塔设置有顶部出口、上部进口和底部出口，通道H的出口通过第三分离管与分馏塔的上部入口连通，第三分离管上设有第四控制阀，分馏塔的顶部出口通过第四分离管与通道B的冷端进口连通，第四分离管上设置有塔压控制阀，分馏塔的底部出口通过第五分离管与通道J的进口连通，通道J的出口通过第六分离管与LNG贮槽连接，第六分离管上设有液位控制阀；所述第五分离管开有第二分支管，第二分支管与通道N相连，该第二分支管上设置有液压控制阀；所述通道B的出口通过再生气管与第四集合管、第五集合管和第六集合管的第六进出口连通，所述再生气管上设置有流量控制阀和冷吹气阀，再生气管上连接有低浓度瓦斯管，所述再生气冷却器出口通过第七净化管连接在该低浓度瓦斯管上；浓度瓦斯管通过第八净化管与再生气加热炉连接；所述的制冷系统包括制冷剂增压系统、液化换热器、过冷器和低温冷剂分离器，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种安全的从煤矿瓦斯中提取部分甲烷生产LNG或CNG装置，其特征在于，包括煤矿瓦斯增压系统（100）、加压瓦斯净化系统（200）、低温分离系统（300）、制冷系统；所述的煤矿瓦斯增压系统（100）包括一级压缩机（101）、二级压缩机（107）、级间冷却器（103）、级间分离器（105）、末级冷却器（109）、末级分离器（111）、增压系统进气管（1）和增压系统出气管（2），增压系统进气管（1）的出口与一级压缩机（101）的进口连通，一级压缩机（101）的出口通过第一增压管（102）和级间冷却器（103）的进口连通，级间冷却器（103）的出口通过第二增压管（104）和级间分离器（105）的进口连通，级间分离器（105）的出口通过第三增压管（106）与二级压缩机（107）的进口连通，二级压缩机（107）的出口通过第四增压管（108）和末级冷却器（109）的进口连通，末级冷却器（109）的出口通过第五增压管（110）与末级分离器（111）的进口连通，所述末级分离器（111）的出口与增压系统出气管（2）的进口连通，且末级分离器（111）的出口通过第六增压管与一级压缩机（101）的进口连通，且第六增压管上设有第一控制阀（112）；所述的加压瓦斯净化系统（200）包括第一吸附塔（202A）、第二吸附塔（202B）、第三吸附塔（202C）、再生气加热炉（216）、经济器A（214）、再生气冷却器（220）、净化系统出气管（3），所述的第一吸附塔（202A）、第二吸附塔（202B）、第三吸附塔（202C）设有第一进出口和第二进出口，还包括第一集合管（201A）、第二集合管（201B）、第三集合管（201C）、第四集合管（203A）、第五集合管（203B）和第六集合管（203C），第一集合管（201A）、第二集合管（201B）、第三集合管（201C）、第四集合管（203A）、第五集合管（203B）和第六集合管（203C）均设有第三进出口、第四进出口、第五进出口和第六进出口，增压系统出气管（2）的出口经入口阀与第一集合管（201A）、第二集合管（201B）和第三集合管（201C）的第三进出口连通，第一集合管（201A）、第二集合管（201B）和第三集合管（201C）的第四进出口分别与第一吸附塔（202A）、第二吸附塔（202B）和第三吸附塔（202C）的第一进出口连通，第一吸附塔（202A）、第二吸附塔（202B）和第三吸附塔（202C）的第二进出口分别与第四集合管（203A）、第五集合管（203B）和第六集合管（203C）的第三进出口连通，第四集合管（203A）、第五集合管（203B）和第六集合管（203C）的第四进出口分别与净化系统出气管（3）的进口连通，所述第一集合管（201A）、第二集合管（201B）和第三集合管（201C）的第五进出口通过第一净化管（213）与经济器A（214）的第一进口连通，经济器A（214）的第一出口通过第二净化管（215）和再生气加热炉（216）的进口连通，再生气加热炉（216）的出口通过第三净化管（217）与第四集合管（203A）、第五集合管（203B）和第六集合管（203C）的第五进出口连通，所述第一集合管（201A）、第二集合管（201B）和第三集合管（201C）的第六进出口通过第四净化管（218）与经济器A（214）的第二进口连通，且第四净化管（218）上设有第二控制阀，经济器A（214）的第二出口通过第五净化管（219）与再生气冷却器（220）的进口连通，通过第六净化管连通第四净化管（218）和第五净化管（219），第六净化管与第四净化管（218）的连接点位于第二控制阀远离经济器A（214）的一侧，且第六净化管上设有第三控制阀；所述的低温分离系统（300）包括液化换热器（301）、过冷器（302）、分馏塔（303）、再沸器（304），所述的液化换热器（301）内设置有通道A、通道B、通道C、通道D、通道E、通道F、通道G和通道N，所述的过冷器（302）内设置有通道H、通道J、通道K、通道L和通道M，分馏塔（303）的底部设置有再沸器（304），所述净化系统出气管（3）的出口与通道A的进口连通，通道A的出口通过第一分离管（315）与通道H的进口连通，通道A开有设有第一分支管（311），该第一分支管（311）与再沸器（304）热源进口连通，用于给再沸器（304）提供热量，且第一分支管（311）上设置有第一温度控制阀（312），再沸器（304）热源出口通过第二分离管（314）连接在第一分离管（315）上，所述分馏塔（303）设置有顶部出口、上部进口和底部出口，通道H的出口通过第三分离管（316）与分馏塔（303）的上部入口连通，第三分离管（316）上设有第四控制阀（317），分馏塔（303）的顶部出口通过第四分...

【技术特征摘要】
1.一种安全的从煤矿瓦斯中提取部分甲烷生产LNG或CNG装置，其特征在于，包括煤矿瓦斯增压系统（100）、加压瓦斯净化系统（200）、低温分离系统（300）、制冷系统；所述的煤矿瓦斯增压系统（100）包括一级压缩机（101）、二级压缩机（107）、级间冷却器（103）、级间分离器（105）、末级冷却器（109）、末级分离器（111）、增压系统进气管（1）和增压系统出气管（2），增压系统进气管（1）的出口与一级压缩机（101）的进口连通，一级压缩机（101）的出口通过第一增压管（102）和级间冷却器（103）的进口连通，级间冷却器（103）的出口通过第二增压管（104）和级间分离器（105）的进口连通，级间分离器（105）的出口通过第三增压管（106）与二级压缩机（107）的进口连通，二级压缩机（107）的出口通过第四增压管（108）和末级冷却器（109）的进口连通，末级冷却器（109）的出口通过第五增压管（110）与末级分离器（111）的进口连通，所述末级分离器（111）的出口与增压系统出气管（2）的进口连通，且末级分离器（111）的出口通过第六增压管与一级压缩机（101）的进口连通，且第六增压管上设有第一控制阀（112）；所述的加压瓦斯净化系统（200）包括第一吸附塔（202A）、第二吸附塔（202B）、第三吸附塔（202C）、再生气加热炉（216）、经济器A（214）、再生气冷却器（220）、净化系统出气管（3），所述的第一吸附塔（202A）、第二吸附塔（202B）、第三吸附塔（202C）设有第一进出口和第二进出口，还包括第一集合管（201A）、第二集合管（201B）、第三集合管（201C）、第四集合管（203A）、第五集合管（203B）和第六集合管（203C），第一集合管（201A）、第二集合管（201B）、第三集合管（201C）、第四集合管（203A）、第五集合管（203B）和第六集合管（203C）均设有第三进出口、第四进出口、第五进出口和第六进出口，增压系统出气管（2）的出口经入口阀与第一集合管（201A）、第二集合管（201B）和第三集合管（201C）的第三进出口连通，第一集合管（201A）、第二集合管（201B）和第三集合管（201C）的第四进出口分别与第一吸附塔（202A）、第二吸附塔（202B）和第三吸附塔（202C）的第一进出口连通，第一吸附塔（202A）、第二吸附塔（202B）和第三吸附塔（202C）的第二进出口分别与第四集合管（203A）、第五集合管（203B）和第六集合管（203C）的第三进出口连通，第四集合管（203A）、第五集合管（203B）和第六集合管（203C）的第四进出口分别与净化系统出气管（3）的进口连通，所述第一集合管（201A）、第二集合管（201B）和第三集合管（201C）的第五进出口通过第一净化管（213）与经济器A（214）的第一进口连通，经济器A（214）的第一出口通过第二净化管（215）和再生气加热炉（216）的进口连通，再生气加热炉（216）的出口通过第三净化管（217）与第四集合管（203A）、第五集合管（203B）和第六集合管（203C）的第五进出口连通，所述第一集合管（201A）、第二集合管（201B）和第三集合管（201C）的第六进出口通过第四净化管（218）与经济器A（214）的第二进口连通，且第四净化管（218）上设有第二控制阀，经济器A（214）的第二出口通过第五净化管（219）与再生气冷却器（220）的进口连通，通过第六净化管连通第四净化管（218）和第五净化管（219），第六净化管与第四净化管（218）的连接点位于第二控制阀远离经济器A（214）的一侧，且第六净化管上设有第三控制阀；所述的低温分离系统（300）包括液化换热器（301）、过冷器（302）、分馏塔（303）、再沸器（304），所述的液化换热器（301）内设置有通道A、通道B、通道C、通道D、通道E、通道F、通道G和通道N，所述的过冷器（302）内设置有通道H、通道J、通道K、通道L和通道M，分馏塔（303）的底部设置有再沸器（304），所述净化系统出气管（3）的出口与通道A的进口连通，通道A的出口通过第一分离管（315）与通道H的进口连通，通道A开有设有第一分支管（311），该第一分支管（311）与再沸器（304）热源进口连通，用于给再沸器（304）提供热量，且第一分支管（311）上设置有第一温度控制阀（312），再沸器（304）热源出口通过第二分离管（314）连接在第一分离管（315）上，所述分馏塔（303）设置有顶部出口、上部进口和底部出口，通道H的出口通过第三分离管（316）与分馏塔（303）的上部入口连通，第三分离管（316）上设有第四控制阀（317），分馏塔（303）的顶部出口通过第四分离管（319）与通道B的冷端进口连通，第四分离管（319）上设置有塔压控制阀，分馏塔（303）的底部出口通过第五分离管（322）与通道J的进口连通，通道J的出口通过第六分离管（325）与LNG贮槽连接，第六分离管（325）上设有液位控制阀；所述第五分离管（322）开有第二分支管，第二分支管与通道N相连，该第二分支管上设置有液压控制阀；所述通道B的出口通过再生气管（15）与第四集合管（203A）、第五集合管（203B）和第六集合管（203C）的第六进出口连通，所述再生气管（15）上设置有流量控制阀和冷吹气阀，再生气管（15）上连接有低浓度瓦斯管（16），所述再生气冷却器（220）出口通过第七净化管（221）连接在该低浓度瓦斯管（16）上；低浓度瓦斯管（16）通过第八净化管（222）与再生气加热炉（216）连接；所述的制冷系统包括制冷剂增压系统（400）、液化换热器（301）、过冷器（302）和低温冷剂分离器（306），制冷剂增压系统（400）通过液相冷剂管（331）与通道E的进口连通，通道E的出口通过第一制冷管（332）连接在通道C上，第一制冷管（332）上设置有第五控制阀（333），冷剂增压系统通过气相冷剂进管（341）与通道D的进口连通，通道D的出口通过第二制冷管（342）与低温冷剂分离器（306）连接，低温冷剂分离器（306）设有液相出口和气相出口，低温冷剂分离器（306）的气相出口通过第三制冷管（351）与通道G的进口连通，通道G的出口与通道L的进口连通，通道L的进口通过第四制冷管（353）与通道K的进口连通，第四制冷管（353）上设置有第六控...

【专利技术属性】
技术研发人员：文向南，陈丽英，陈田田，
申请(专利权)人：成都深冷液化设备股份有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51