CN104004558A - 一种多级联合式煤层气净化预处理装置与方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于气体净化处理技术领域，具体涉及到一种适用于煤层气脱碳脱氧前煤层气预处理装置及方法。该煤层气脱碳脱氧前煤层气预处理装置包括煤层气进口通道、洗涤系统、煤层气出口通道；还包括至少两级煤层气净化预处理装置，在煤层气进口通道与洗涤系统间设有旋流分离器，在煤层气进口设有煤层气流量监测及成分分析装置，煤层气进口通道为多通，分别与本级旋流分离器、脱碳脱氧系统和/或另一级煤层气净化预处理装置相通，各通道设有控制阀。本发明中，煤层气流量及其成分经过检测，根据单级煤层气预处理效果和煤层气预处理规模实现装置的串联或并联。本发明的装置和方法操作简单，煤层气预处理效率高。

Description

一种多级联合式煤层气净化预处理装置与方法

技术领域

本发明属于气体净化处理技术领域，具体涉及到一种适用于煤层气脱碳脱氧前煤层气预处理装置及方法。

背景技术

煤层气是一种优质、高效、清洁的新能源和化工原料，煤层气具有使用方便、经济安全、发热量高、污染少等优点。此外，煤层气的开发利用还能防范煤矿瓦斯事故的发生、减少温室气体的排放，具有良好的社会效益和环保效益。

各个地区煤层气的组成不完全一样，总的来说主要是甲烷(约占90％～99％)、二氧化碳和氧气等。此外，煤层气中还有一定量的固体粉尘(主要是煤粉)、硫化氢、二氧化硫、氮氧化合物等。

二氧化碳和氧气会影响煤层气的后续加工处理、降低煤层气热值、增大煤层气输送能耗等，故在煤层气外输前必须将其脱除。目前，煤层气二氧化碳、氧气捕集封存技术多采用化学吸收或吸附工艺。

由于煤层气以大分子团的形式吸附在煤层中，需要采用排水降压工艺使其解析，进而开采至地面。故煤层气井口压力较低，煤层气集输过程中需要利用压缩机通过增压来保证煤层气在输气管道内的流动。

为了避免化学吸收剂、膜组件受到污染或破坏，在煤层气脱除二氧化碳、氧气之前需要利用煤层气洗涤装置将其中的硫化氢、二氧化硫、氮氧化物等脱除掉。同时，为了避免压缩机受到机械损伤，在煤层气脱除二氧化碳、氧气之前需要将其中的固体粉尘脱除掉。

普遍使用的煤层气洗涤装置通常包括煤层气进口通道、洗涤塔、煤层气出口通道。煤层气经进口通道从洗涤塔下部进入，与从洗涤塔上部流入的洗涤液逆向接触，并发生化学反应以脱除煤层气中的硫化氢、二氧化硫、氮氧化合物等。煤层气预处理目的是使煤层气中硫化氢、二氧化硫、氮氧化合物含量低于50mg/Nm³。

目前，煤层气预处理工艺的实施受到煤层气预处理规模波动的影响。当煤层气流量较小时，煤层气预处理装置不能满负荷工作，降低其运行效率，增大能耗；当煤层气流量超过装置处理规模时，煤层气预处理效果达不到要求。此外，煤层气洗涤装置不能有效脱除煤层气中的固体粉尘。

发明内容

本发明针对上述问题，发明了一种适用于煤层气脱除二氧化碳、氧气前煤层气净化预处理装置及方法。本发明中首先基于物理沉降法利用旋流分离器脱除煤层气中的煤粉，然后基于化学吸收法利用洗涤塔脱除煤层气中的硫化氢、二氧化硫、氮氧化合物。并且发明了多级式煤层气预处理装置，根据煤层气预处理效果和煤层气预处理规模实现装置的串联或并联。此外，发明了煤层气预处理方法：煤层气流量及其成分经过检测，若其中的煤粉、硫化氢、二氧化硫、氮氧化合物含量低于煤层气脱脱碳脱氧系统最低要求，煤层气直接进入脱碳脱氧系统；若其中的煤粉、硫化氢、二氧化硫、氮氧化合物含量高于煤层气脱碳脱氧系统最低要求，并且煤层气流量低于单级煤层气预处理装置最大处理规模，煤层气首先经过旋流分离器脱除其中的煤粉，然后经过洗涤塔脱除其中的硫化氢、二氧化硫、氮氧化合物，经过检测若处理效果达标，则煤层气进入脱碳脱氧系统，否则进入第二级煤层气预处理系统；若其中的煤粉、硫化氢、二氧化硫、氮氧化合物含量高于煤层气脱碳脱氧系统最低要求，同时煤层气流量高于单级煤层气预处理装置最大处理规模，则并联两级(或多级)煤层气预处理装置进行煤层气预处理。

本发明的首要目的是提供适用于煤层气脱除二氧化碳、氧气前煤层气净化预处理装置。

本发明的另一个目的是提供一种适用于煤层气脱除二氧化碳、氧气前煤层气净化预处理方法。

本发明采用如下技术方案：

本发明中的多级联合式煤层气净化预处理装置，包括煤层气进口通道、洗涤系统、煤层气出口通道；包括至少两级煤层气净化预处理装置，在煤层气进口通道与洗涤系统间设有旋流分离器，在煤层气进口设有煤层气流量监测及成分分析装置，煤层气进口通道为多通，分别与本级旋流分离器、脱碳脱氧系统和/或另一级煤层气净化预处理装置相通，各通道设有控制阀。根据煤层气流量及成分分析装置的输出结果对相应的控制阀进行控制。

本发明中的多级联合式煤层气净化预处理装置可根据煤层气预处理效果及煤层气预处理规模实现处理装置的串联或并联。根据每个煤层气净化预处理装置进、出口的不同连接，实现并联或串联，这是本领域技术人员能够实现的。

本发明还涉及一种适用于煤层气脱除二氧化碳、氧气前煤层气净化预处理方法，包括下述步骤：

煤层气流量及其成分经过检测，若其中的煤粉、硫化氢、二氧化硫、氮氧化合物含量低于煤层气脱碳脱氧系统最低要求，煤层气直接进入脱碳脱氧系统；

若其中的煤粉、硫化氢、二氧化硫、氮氧化合物含量高于煤层气脱碳脱氧系统最低要求，同时煤层气流量低于第一级煤层气预处理装置最大处理规模，煤层气首先经过旋流分离器脱除其中的煤粉，然后经过洗涤塔脱除其中的硫化氢、二氧化硫、氮氧化合物，经过检测若处理效果达标，则进入脱碳脱氧系统，否则进入进入与第一级煤层气预处理系统串联的第二级煤层气预处理系统；

若其中的固体粉尘、硫化氢、二氧化硫、氮氧化合物含量高于煤层气脱碳脱氧系统最低要求，同时煤层气流量高于单级煤层气预处理装置最大处理规模，则并联两级(或多级)煤层气预处理装置进行烟气预处理。

本发明中的一种多级联合式煤层气净化预处理装置操作简单，煤层气预处理效率高。

附图说明

图1为一种多级联合式煤层气净化预处理装置工艺流程示意图。

具体实施方式

以下将结合附图，对本发明的具体实施方式进行说明。

参照图1，本实施例的适用于煤层气脱除二氧化碳、氧气前的煤层气净化预处理装置，包括第一煤层气进口通道1、第一煤层气流量监测及成分分析装置2、第一煤层气出口通道3、第一旋流分离器4、第一洗涤塔5、第一洗涤剂贮存槽6、第一洗涤剂循环管道7、第一洗涤剂循环泵8、第二煤层气出口通道9、第二煤层气流量监测及成分分析装置10、煤层气回流管道11、煤层气分流管道12、第二煤层气进口通道13、第三煤层气流量监测及成分分析装置14、第三煤层气出口通道15、第二旋流分离器16、第二洗涤塔17、第二洗涤剂贮存槽18、第二洗涤剂循环管道19、第二洗涤剂循环泵20、第四煤层气流量监测及成分分析装置21、第四煤层气出口通道22。

本实施例中的煤层气净化预处理装置分为两级，每一级中都包括煤层气进口通道、煤层气流量监测及成分分析装置、洗涤塔、洗涤剂贮存槽、洗涤剂循环管道、洗涤剂循环泵、煤层气出口通道等。

可根据煤层气预处理规模大小和第一级装置对煤层气预处理效果实现两级装置的并联或串联。此外，还可以根据煤层气处理规模大小和第二级装置对煤层气预处理效果增加第三级、第四级，直至满足烟气预处理需要的第N级装置，各级装置构造完全相同。

本实施例的适用于煤层气脱除二氧化碳、氧气前煤层气净化预处理方法，包括以下步骤(以两级煤层气预处理装置为例)：

煤层气进入第一煤层气进口通道1，并由第一煤层气流量监测及成分分析装置2对其流量及成分进行监测、分析。

如果煤层气中煤粉、硫化氢、二氧化硫、氮氧化合物含量小于煤层气预处理标准最小值，煤层气通过第一煤层气出口通道3进入脱碳脱氧系统。

如果煤层气流量小于单级装置预处理最大规模，并且其中煤粉、硫化氢、二氧化硫、氮氧化合物含量大于煤层气预处理标准最小值，煤层气首先经过第一旋流分离器4脱除其中的煤粉，然后从第一洗涤塔5底部进入，并与从第一洗涤塔5顶部喷淋下来的洗涤剂形成逆向接触并发生化学反应以脱除其中的硫化氢、二氧化硫、氮氧化合物。第一洗涤塔5中的洗涤由第一洗涤剂循环泵8从第一洗涤剂贮存槽6中提取，经过第一洗涤剂循环管道7从第一洗涤塔5顶部喷淋下来，并从第一洗涤塔5底部流出进入第一洗涤剂贮存槽6中，并实现循环利用。

从第一洗涤塔5顶部出来的煤层气经过第二烟气成分分析装置10的检测，如果煤层气预处理效果满足要求，经过预处理的煤层气通过第二烟气出口通道9进入脱碳脱氧系统。否则，煤层气经过煤层气回流管道11进入第二级煤层气预处理装置再次进行预处理。

经第一煤层气流量监测及陈分分析装置2的检测，如果煤层气流量大于单级煤层气预处理最大规模，同时其中煤粉、硫化氢、二氧化硫、氮氧化合物含量大于煤层气预处理标准最小值，部分煤层气经过煤层气分流管道12进入第二级煤层气预处理装置，实现两级煤层气预处理装置的并联，同时进行煤层气预处理操作。

经第一煤层气流量监测及成分分析装置2的检测，如果煤层气流量大于两级煤层气预处理装置并联最大处理规模，还可以增加第三级、第四级，直至满足煤层气预处理需要的第N级装置。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，所以，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1. 一种多级联合式煤层气净化预处理装置，包括煤层气进口通道、洗涤系统、煤层气出口通道；其特征在于，包括至少两级煤层气净化预处理装置，在煤层气进口通道与洗涤系统间设有旋流分离器，在煤层气进口设有煤层气流量监测及成分分析装置，煤层气进口通道为多通，分别与本级旋流分离器、脱碳脱氧系统和/或另一级煤层气净化预处理装置相通，各通道设有控制阀。

2.根据权利要求1所述的多级联合式煤层气净化预处理装置，其特征在于，所述洗涤系统包括洗涤塔、洗涤剂贮存槽、洗涤剂循环管道、洗涤剂循环泵，洗涤剂由洗涤剂循环泵从洗涤剂贮存槽中提取，经过洗涤剂循环管道从洗涤塔顶部喷淋进入洗涤塔，并从洗涤塔底部流出进入洗涤剂贮存槽中，实现循环利用。

3.根据权利要求1所述的一种多级联合式煤层气净化预处理装置，其特征在于，各级煤层气净化预处理装置串联或并联。

4.一种使用权利要求1所述装置进行多级联合式煤层气净化预处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

煤层气在煤层气进口处流量及其成分经过检测；

若其中的煤粉、硫化氢、二氧化硫、氮氧化合物含量低于煤层气脱碳脱氧系统最低要求，煤层气直接进入脱碳脱氧系统；

若其中的煤粉、硫化氢、二氧化硫、氮氧化合物含量高于煤层气脱碳脱氧系统最低要求，同时煤层气流量低于第一级煤层气预处理装置最大处理规模，煤层气首先经过旋流分离器脱除其中的煤粉，然后经过洗涤塔脱除其中的硫化氢、二氧化硫、氮氧化合物，经过检测若处理效果达标，则煤层气进入脱碳脱氧系统，否则进入与第一级煤层气预处理系统串联的第二级煤层气预处理系统；

若其中的煤粉、硫化氢、二氧化硫、氮氧化合物含量高于煤层气脱碳脱氧系统最低要求，同时煤层气流量高于单级煤层气预处理装置最大处理规模，则并联两级或多级煤层气预处理装置进行煤层气预处理。