[实用新型]煤层气水合物分离精制系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及煤层气水合物分离精制系统。 

技术背景

煤层气是优质清洁能源，我国深埋2000米以浅煤层气地质资源量约为30万亿立方米，居世界第三位，相当于450亿顿标煤或310亿吨石油。煤层气环境性能好，热效率高，与燃煤相比，煤层气燃烧的灰分排放量为燃煤的1/148,SO₂排放量为燃煤的1/700，CO₂排放量为燃煤的3/5，故煤层气是常规天然气最现实可靠的补充或替代能源。 

煤层气抽采后甲烷浓度较低，一般在30%以下，氮气、氧气和二氧化碳含量较高，故热值偏低，需要通过浓缩手段来提高其利用价值。而浓缩过程一般可采用煤层气深冷液化精馏法和煤层气水合物法，前者需要将物料冷冻至-162℃以下，在0.1Mpa绝压下通过深冷精馏分离，该法能耗高，设备投资费用巨大。煤层气水合物法是在一定温度和压力条件下将水与烃类形成白色结晶水合物，与冰雪相似，形成CH₄·6H₂O 等笼形包合物，甲烷水合物中含气量较高，饱和甲烷水合物中气体和水的比率是生成水合物气体分子的函数，在标准状态下，1个体积的水合物根据气体的性质和组成可包含150-170个体积的甲烷，能量密度高，在相同条件下，不同气体因形成水合物的亲和力不同，通过控制水合物的生成条件，可实现甲烷、CO₂、N₂、O₂等混合气体组分的分离。煤层气中甲烷气体转化为水合物状态时，体积明显减小，该特性也是甲烷气体转化为水合物状态存储方法的基础。 

目前煤层气水合物法都是采用单塔吸收，但单塔吸收无法保证吸收后的尾气中甲烷被有效去除，结果是能量负荷高，分离效率低，分离不完全，排放气中含有甲烷仍然是待解决的难题。 

实用新型内容

本实用新型是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种煤层气水合物分离精制系统，以期达到彻底分离和回收煤层气中甲烷的目的，最终解决排放气中甲烷的含量问题，使其最低化，即小于0.5%，以达到提高经济效益和环境效益的目的。 

本实用新型为解决技术问题采用如下技术方案： 

本实用新型煤层气水合物分离精制系统的特点是串联设置各反应单元；所述反应单元的构成为：呈立式设置吸收塔，吸收塔上的进液喷嘴位于顶部，出液端口位于底部，气体入口位于下部侧壁，气体出口位于上部侧壁；进气输入端口通过气体压缩机并经气体入口与吸收塔相连通，在气体出口与气体入口之间设置气体循环通路，在出液端口与吸收塔循环泵之间设置液体循环通路；设置与吸收塔循环泵的出口管路相连通的水合物分解器，位于水合物分 解器底部的液体回流端口通过水合物循环泵与进液喷嘴相连通，分离气体输出端口位于水合物分解器的顶部；吸收液分别在吸收塔循环泵的入口端和水合物循环泵的输出端口导入；在相邻的反应单元之间，以上级反应单元的气体出口与下级反应单元的进气输入端口相连通；煤层气是在第一级反应单元的进气输入端口导入。 

本发明煤层气水合物分离精制系统的特点也在于：所述反应单元共有两级、三级或更多级。 

与已有技术相比，本实用新型有益效果体在： 

1、本实用新型中煤层气从塔底喷入塔内，吸收液从塔顶喷嘴喷入塔内，二者呈逆流接触，均呈雾状，气液接触面积大，且气液颗粒较小，这大大缩短了甲烷水合物的生成时间，提高了生产效率； 

2、本实用新型中煤层气中甲烷气体溶解、晶核生成和晶体生长速度得到增强，未被吸收的甲烷通过循环压缩机返回到塔底继续吸收，达到了闭路循环的目的； 

3、本实用新型吸收液通过循环泵被强制循环，增大了进入塔内的线速度，便于在塔顶生成雾状进料； 

4、本实用新型吸收液冷却器和分解器置于塔外可以增大传热面积，确保有效供冷和供热负荷； 

5、本实用新型通过分解器解析的吸收液可以返回到塔顶循环使用，降低了生产成本；多级吸收单元可以确保最终排放气体中的甲烷含量小于0.5%，达到排放标准。 

附图说明

图1为本实用新型结构示意图； 

图中标号：1吸收塔，1a进液喷嘴；1b出液端口；1c气体入口；1d气体出口；2进气输入端口；3气体压缩机；4气体循环通路；5吸收塔循环泵；6液体循环通路；7水合物分解器；7a液体回流端口，7b气体输出端口；8水合物循环泵；9第一冷却器；10换热器；11第二冷却器；12第三冷却器；T1一级吸收塔；F2一级水合物分解器；T2二级吸收塔；F2二级水合物分解器。