本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種雙釜循環(huán)瓦斯水合多級分離提純回收裝置以及利用該裝置對瓦斯進(jìn)行水合循環(huán)多級分離提純并回收甲烷的方法；所述裝置包括瓦斯水合系統(tǒng)、氣體循環(huán)系統(tǒng)、用于對瓦斯增壓并將增壓后的瓦斯充入所述瓦斯水合系統(tǒng)的氣體增壓系統(tǒng)、用于調(diào)節(jié)所述瓦斯水合系統(tǒng)溫度的溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)。本發(fā)明專利技術(shù)裝置利用雙分離釜進(jìn)行煤礦瓦斯動(dòng)態(tài)調(diào)控連續(xù)水合分離提純，并添加氣體循環(huán)系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對雙釜?dú)怏w運(yùn)移的控制，從而能夠?qū)崿F(xiàn)不同濃度/組分煤礦瓦斯的多級分離，進(jìn)而提高煤礦瓦斯水合分離提純的效率，提高煤礦瓦斯中甲烷的回收率。本發(fā)明專利技術(shù)裝置通用性強(qiáng)，適用于不同煤礦的不同濃度/組分的抽采瓦斯的分離提純，對低濃度煤礦瓦斯也具有很好的分離提純效果。分離提純效果。分離提純效果。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種雙釜循環(huán)瓦斯水合多級分離提純回收裝置及方法
[0001]本申請是分案申請，原申請的申請?zhí)柺?01910223283.9，申請日是2019年3月22日，專利技術(shù)名稱為
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一種雙釜循環(huán)瓦斯水合多級分離提純回收裝置及方法
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。
[0002]本專利技術(shù)涉及煤炭瓦斯分離
，尤其涉及一種雙釜循環(huán)瓦斯水合多級分離提純回收裝置以及利用該裝置對瓦斯進(jìn)行水合循環(huán)多級分離提純并回收甲烷的方法。
技術(shù)介紹
[0003]煤礦瓦斯又稱煤層瓦斯，是一種以烷烴為主的多組分混合烴類干氣，其中CH4(中文名為甲烷)占絕大多數(shù)，另有少量的C2H6(中文名為乙烷)、C3H8(中文名為丙烷)和C4H
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(中文名為丁烷)。瓦斯的主要成分CH4是一種理想的氣體燃料，它無色無味，每立方米純CH4的發(fā)熱量為34000KJ，也就是說1m3的CH4完全燃燒后，能產(chǎn)生相當(dāng)于1kg無煙煤提供的熱量。而且，與燃煤相比，瓦斯燃燒產(chǎn)物主要為二氧化碳和水，其燃燒所產(chǎn)生的污染，大體上只有石油的四十分之一，煤炭的八百分之一，是常規(guī)天然氣最現(xiàn)實(shí)可靠的潔凈、高效、優(yōu)質(zhì)和安全的補(bǔ)充或替代能源。
[0004]鑒于煤礦瓦斯巨大的資源前景和環(huán)境效應(yīng)，國內(nèi)外許多科技工作者對瓦斯分離提純做了大量研究，變壓吸附法、低溫分離法、膜分離法、水合物法等分離技術(shù)被相繼提出。水合物法是目前較為新穎的分離技術(shù)，與傳統(tǒng)分離方法相比有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)：(a)水合物法具有壓力損失小，分離效率高等優(yōu)點(diǎn)；(b)水合物法可以在0℃以上的溫度下進(jìn)行，可以節(jié)省大量制冷所需的能量，且水合物法對氣體預(yù)處理要求低，可處理烷烴成分濃度30％甚至更低的瓦斯氣體，且原料氣不需要脫硫脫水即可固化，節(jié)省了預(yù)處理成本，擴(kuò)大了應(yīng)用范圍；(c)水合物法可以簡化工藝流程，節(jié)省設(shè)備投資；(d)分離產(chǎn)物儲存容易，安全性好。
[0005]但目前的水合物法分離技術(shù)在應(yīng)用過程中也存在如下的技術(shù)問題：
[0006](1)無法對不同濃度/組分的煤礦瓦斯進(jìn)行分離，為了使現(xiàn)有的水合物法分離裝置能夠?qū)Σ煌瑵舛鹊拿旱V瓦斯進(jìn)行分離，需要在分離前對煤炭瓦斯的濃度進(jìn)行預(yù)處理，使其濃度能夠滿足裝置的處理要求，在一定程度上增加了分離工藝的復(fù)雜程度和成本，也限制了分離裝置的應(yīng)用。
[0007](2)目前的裝置無法實(shí)現(xiàn)連續(xù)提純，多集中于一次提純使得部分未被提純的瓦斯氣體直接排放，存在甲烷回收率較低、經(jīng)濟(jì)性較差的問題。尤其是對于低濃度煤礦瓦斯，僅經(jīng)過一次分離，難于達(dá)到使用濃度。
[0008]鑒于現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述技術(shù)問題，本專利技術(shù)提供了一種雙釜循環(huán)瓦斯水合多級分離提純回收裝置以及利用該裝置對瓦斯進(jìn)行水合循環(huán)多級分離提純并回收甲烷的方法。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
[0009](一)要解決的技術(shù)問題
[0010]本專利技術(shù)要解決的是現(xiàn)有技術(shù)中無法對不同濃度的煤礦瓦斯進(jìn)行分離、一次分離提
純甲烷回收率較低的技術(shù)問題。
[0011](二)技術(shù)方案
[0012]為了解決上述技術(shù)問題，本專利技術(shù)提供了如下技術(shù)方案：
[0013]本專利技術(shù)第一方面提供了一種雙釜循環(huán)瓦斯水合多級分離提純回收裝置，裝置包括瓦斯水合系統(tǒng)、氣體循環(huán)系統(tǒng)、用于對瓦斯增壓并將增壓后的瓦斯充入瓦斯水合系統(tǒng)的氣體增壓系統(tǒng)、用于調(diào)節(jié)瓦斯水合系統(tǒng)溫度的溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)；
[0014]瓦斯水合系統(tǒng)包括第一反應(yīng)裝置和第二反應(yīng)裝置；
[0015]氣體循環(huán)系統(tǒng)包括氣缸、第一管路、第二管路、設(shè)置在第一管路和第二管路上的多個(gè)閥門以及用于控制部分或全部閥門的控制裝置；
[0016]第一管路的一端封閉，另一端接有氣體增壓系統(tǒng)，管路上設(shè)置有三條均有閥門的并聯(lián)支路，分別為與第二反應(yīng)裝置連接的第一支路、與氣缸連接的第二支路和與第一反應(yīng)裝置連接的第三支路；第二管路的兩端封閉，管路上設(shè)置有三條均有閥門的并聯(lián)支路，分別為與第二反應(yīng)裝置連接的第四支路、與第二支路連接的第五支路和與第一反應(yīng)裝置連接的第六支路；第二支路上的閥門設(shè)置在第二支路與第五支路的連接端和氣缸之間。
[0017]本專利技術(shù)另一方面提供了一種利用上述裝置對瓦斯進(jìn)行水合循環(huán)多級分離提純并回收甲烷的方法，方法包括如下步驟：
[0018](1)第一反應(yīng)裝置水合分離瓦斯并回收甲烷，包括如下步驟：
[0019](11)向第一反應(yīng)裝置和第二反應(yīng)裝置內(nèi)加入一定容積的水合反應(yīng)促進(jìn)劑溶液；
[0020](12)利用氣體增壓系統(tǒng)向第一反應(yīng)裝置中充入瓦斯直至預(yù)設(shè)壓力；
[0021](13)利用溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)對第一反應(yīng)裝置進(jìn)行降溫，利用氣體循環(huán)系統(tǒng)對第一反應(yīng)裝置的壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)，使第一反應(yīng)裝置內(nèi)的甲烷形成水合物；
[0022](14)利用氣體循環(huán)系統(tǒng)將第一反應(yīng)裝置內(nèi)未形成水合物的氣體轉(zhuǎn)移至第二反應(yīng)裝置內(nèi)；
[0023](15)利用溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)對第一反應(yīng)裝置進(jìn)行升溫，使第一反應(yīng)裝置內(nèi)形成的水合物分解成甲烷；
[0024](16)依次重復(fù)步驟(13)至(15)，直至第一反應(yīng)裝置內(nèi)的甲烷濃度達(dá)到目標(biāo)值；
[0025](17)利用集氣裝置收集第一反應(yīng)裝置內(nèi)的含有目標(biāo)濃度甲烷的氣體；
[0026](2)第二反應(yīng)裝置水合分離瓦斯并回收甲烷，包括如下步驟：
[0027](21)利用溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)對第二反應(yīng)裝置進(jìn)行降溫，利用氣體循環(huán)系統(tǒng)對第二反應(yīng)裝置的壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)，使第二反應(yīng)裝置內(nèi)的甲烷形成水合物；
[0028](22)利用氣體循環(huán)系統(tǒng)將第二反應(yīng)裝置內(nèi)未形成水合物的氣體轉(zhuǎn)移至第一反應(yīng)裝置內(nèi)；
[0029](23)利用溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)對第二反應(yīng)裝置進(jìn)行升溫，使第二反應(yīng)裝置內(nèi)形成的水合物分解成甲烷；
[0030](24)依次重復(fù)步驟(21)至(23)，直至第二反應(yīng)裝置內(nèi)的甲烷濃度達(dá)到目標(biāo)值；
[0031](25)利用集氣裝置收集第二反應(yīng)裝置內(nèi)的含有目標(biāo)濃度甲烷的氣體；
[0032]重復(fù)步驟(1)和步驟(2)，直至瓦斯水合系統(tǒng)中的甲烷含量達(dá)到排放要求。
[0033](三)有益效果
[0034]本專利技術(shù)的上述技術(shù)方案具有如下優(yōu)點(diǎn)：
[0035]本專利技術(shù)裝置利用雙分離釜進(jìn)行煤礦瓦斯水合分離提純，并添加氣體循環(huán)系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對雙釜?dú)怏w運(yùn)移的控制，從而能夠?qū)崿F(xiàn)煤礦瓦斯的多級分離，進(jìn)而提高煤礦瓦斯水合分離提純的效率，提高煤礦瓦斯中甲烷的回收率。
[0036]本專利技術(shù)裝置通用性強(qiáng)，適用于不同煤礦的不同濃度/組分的抽采瓦斯的分離提純，均可獲得較好的甲烷回收率。本專利技術(shù)裝置可以對低濃度煤礦瓦斯進(jìn)行高效分離提純，獲得較好的甲烷回收率。設(shè)備采用系統(tǒng)化設(shè)計(jì)思路，各模塊之間互相獨(dú)立，并相互聯(lián)系，部分模塊之間可以在不同設(shè)備相互共用，有效提高了設(shè)備使用效率。
[0037]本專利技術(shù)裝置對于一定量的氣體能夠?qū)崿F(xiàn)其最大限度的水合分離提純，其是通過逐級提純實(shí)現(xiàn)的，同時(shí)在作業(yè)過程中濃度發(fā)生變化時(shí)通過氣相色譜儀可實(shí)時(shí)進(jìn)行測定，從而動(dòng)態(tài)調(diào)控溫度與壓力條件，使?jié)舛茸兓蟮耐咚鼓軌蛟俅涡纬伤衔镞M(jìn)行分離提純。
附圖說明
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【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
【技術(shù)特征摘要】
1.一種雙釜循環(huán)瓦斯水合多級分離提純回收裝置，其特征在于，包括瓦斯水合系統(tǒng)、氣體增壓系統(tǒng)、氣體循環(huán)系統(tǒng)和溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其中：所述瓦斯水合系統(tǒng)包括第一反應(yīng)裝置、第二反應(yīng)裝置和集氣裝置，所述第一反應(yīng)裝置和所述第二反應(yīng)裝置均包括多個(gè)并聯(lián)的水合反應(yīng)釜，所述水合反應(yīng)釜用于利用水合反應(yīng)促進(jìn)劑溶液和瓦斯制備水合物；所述氣體增壓系統(tǒng)用于對瓦斯增壓并將增壓后的瓦斯充入所述瓦斯水合系統(tǒng)；所述氣體循環(huán)系統(tǒng)用于：將所述第一反應(yīng)裝置內(nèi)未形成水合物的氣體轉(zhuǎn)移至所述第二反應(yīng)裝置內(nèi)；將所述第二反應(yīng)裝置內(nèi)未形成水合物的氣體轉(zhuǎn)移至所述第一反應(yīng)裝置內(nèi)；所述溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)用于對所述第一反應(yīng)裝置進(jìn)行降溫，所述氣體循環(huán)系統(tǒng)用于對所述第一反應(yīng)裝置的壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)，以使所述第一反應(yīng)裝置內(nèi)形成水合物；所述溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)用于對所述第一反應(yīng)裝置進(jìn)行升溫，以使所述第一反應(yīng)裝置內(nèi)形成的水合物分解成甲烷；所述溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)用于對所述第二反應(yīng)裝置進(jìn)行降溫，所述氣體循環(huán)系統(tǒng)用于對所述第二反應(yīng)裝置的壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)，以使所述第二反應(yīng)裝置內(nèi)形成水合物；所述溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)用于對所述第二反應(yīng)裝置進(jìn)行升溫，以使所述第二反應(yīng)裝置內(nèi)形成的水合物分解成甲烷；所述集氣裝置用于收集所述第一反應(yīng)裝置和所述第二反應(yīng)裝置分離出的達(dá)到目標(biāo)濃度的甲烷。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述集氣裝置包括第一集氣罐和第二集氣罐，所述第一集氣罐通過第一集氣管路與所述第一反應(yīng)裝置的出氣口連接，所述第二集氣罐通過第二集氣管路與第二反應(yīng)裝置的出氣口連接。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述第一反應(yīng)裝置中的水合反應(yīng)釜的釜體通過快開卡箍形式組合對接，所述第二反應(yīng)裝置中的水合反應(yīng)釜的釜體通過快開卡箍形式組合對接。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述氣體增壓系統(tǒng)包括依次連接的控制閥門、氣體增壓泵和空氣壓縮機(jī)；所述氣體增壓泵的出氣端通過所述控制閥門與所述氣體循環(huán)系統(tǒng)連接，用于對瓦斯進(jìn)行增壓并將增壓后的瓦斯充入所述第一反應(yīng)裝置或第二反應(yīng)裝置中；所述空氣壓縮機(jī)與所述氣體增壓泵的進(jìn)氣端連接，用于驅(qū)動(dòng)所述氣體增壓泵。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述控制閥門為單向閥。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述氣體增壓系統(tǒng)還包括高壓減壓器和用于存儲瓦斯的儲氣裝置，所述高壓減壓器設(shè)置于所述控制閥門和所述氣體循環(huán)系統(tǒng)之間。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括用于對所述第一反應(yīng)裝置進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)的第一溫度調(diào)節(jié)組件和用于對所述第二反應(yīng)裝置進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)的第二溫度調(diào)節(jié)組件；所述第一溫度調(diào)節(jié)組件包括第一恒溫水浴裝置以及包裹于水合反應(yīng)釜外側(cè)且與所述第一恒溫水浴裝置連接的第一循環(huán)水套；所述第二溫度調(diào)節(jié)組件包括第二恒溫水浴裝置以及包裹于水合反應(yīng)釜外側(cè)且與所述第二恒溫水浴裝置連接的第二循環(huán)水套。
8.根據(jù)權(quán)利要求1
?
7中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述氣體循環(huán)系統(tǒng)包括氣缸、第一管路、第二管路和控制裝置；所述第一管路的一端封閉，另一端與所述氣體增壓系統(tǒng)連接，所述第一管路設(shè)置有三條相互并聯(lián)的第一支路、第二支路和第三支路，所述第一支路與所述第二反應(yīng)裝置連接且所...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張強(qiáng)，張保勇，吳強(qiáng)，高霞，
申請(專利權(quán))人：黑龍江科技大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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