CN109266415A - 一种低浓度瓦斯抑爆式变压吸附浓缩成天然气的模拟装置 - Google Patents

一种低浓度瓦斯抑爆式变压吸附浓缩成天然气的模拟装置 Download PDF

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许海燕
朱孟孟
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Abstract

本发明公开了一种低浓度瓦斯抑爆式变压吸附浓缩成天然气的模拟装置，包括装置主体，所述装置主体设置有原料罐、吸附塔、产品罐，所述原料罐和所述吸附塔之间通过阀门和管道相连，所述六个吸附塔采用管道通过互相连接而成。其管道连接工艺服从化学工程管道布设安全工艺流程。所述吸附塔通过管道与置换缓冲罐和置换废气缓冲罐相连。本发明在实际运用中，结构牢固稳定，采用质地较轻的有机玻璃管结构设计，使得本模拟装置具有易搬运、即时演示效果功能，且具有可自动演示变压吸附机理的功能，且可同时承担教学演示功效，还具有模拟工厂化生产的可操作性功能，本发明在实际运用中，结构牢固稳定，达到全真模拟和对接工厂使用的目的，从而达到节能减排和制备成天然气的目的。

Description

一种低浓度瓦斯抑爆式变压吸附浓缩成天然气的模拟装置
技术领域
本发明涉及煤炭瓦斯安全与保护相关技术领域，具体为一种低浓度瓦斯抑爆式变压吸附浓缩成天然气的模拟装置。
背景技术
我国瓦斯和利用是防范煤矿瓦斯事故的根本措施。长期以来，我国煤矿瓦斯治理和利用严重滞后，成为煤矿安全生产的最大隐患。据统计，我国大多数矿井抽出的瓦斯属于中低浓度煤层气，作为民用燃料时因其成分复杂，浓度不稳定，故不能用与天然气混输混用进行远距离的输送，且无法满足大功率发电机组的需要，难以形成规模效益。煤层气利用的关键是CH4的浓缩。甲烷体积分数超过80％才能作为高效燃料并入城市天然气供应网，作为优质化工资源则浓缩到更高的纯度。发展煤层气浓缩技术或分离纯化技术是开发利用煤层气的关键所在。目前低浓度煤层气浓缩甲烷的主要技术途径有深冷分离技术、变压吸附技术和膜分离技术。国内外煤层气浓缩技术还处于初级研发阶段。因此，亟需设计一种低浓度瓦斯抑爆式变压吸附浓缩成天然气的模拟装置是很有必要的。
本发明采用质地较轻的有机玻璃管结构设计，使得本模拟装置具有轻巧方便易搬运的功能，且可同时提供变压吸附机理演示功效；此外，装置本身皆采用透明材质，有利于观察其演示变化；再者，整套装置的部件皆采用可再生资源材料制成，符合节能减排的制作工艺；然后，由于材料本身的防老化效果，增加使用寿命。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低浓度瓦斯抑爆式变压吸附浓缩成天然气的模拟装置，具有可自动演示变压吸附机理的功能，且可同时承担教学演示功效，还具有模拟工厂化生产的可操作性功能，达到全真模拟和对接工厂使用的目的。
为实现上述的目的，本发明提供如下技术方案：一种低浓度瓦斯抑爆式变压吸附浓缩成天然气的模拟装置，包括装置主体，所述装置主体设置有原料罐、吸附塔、产品罐。所述原料罐和所述吸附塔之间通过阀门和管道相连，所述六个吸附塔采用管道通过互相连接而成。其管道连接工艺服从化学工程管道布设安全工艺流程。所述吸附塔通过管道与置换缓冲罐和置换废气缓冲罐相连。
优选的，所述原料罐、产品罐、置换缓冲罐、置换废气缓冲罐、收集罐采用环保材料食品级PE材质和防腐结构设计
优选的，所述吸附塔采用透明有机玻璃管和自带法兰结构设计
优选的，所述管道采用食品级硅橡胶管
优选的，所述填料采用碳分子筛CM220
优选的，所述泵采用迷你自吸泵24V直流电动抽水泵
优选的，所述压力表采用40径向压力表
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明采用质地较轻的有机玻璃管结构设计，使得本模拟装置具有易搬运、即时演示效果功能，且具有可自动演示变压吸附机理的功能，且可同时承担教学演示功效，还具有模拟工厂化生产的可操作性功能，本发明在实际运用中，结构牢固稳定，达到全真模拟和对接工厂使用的目的，从而达到节能减排和制备成天然气的目的。
附图说明
图1为本发明一种低浓度瓦斯抑爆式变压吸附浓缩成天然气的模拟装置。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方案仅仅是本发明一部分的实施例而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种低浓度瓦斯抑爆式变压吸附浓缩成天然气的模拟装置，包括原料罐1设置有安全阀18通过管道与预处理塔2相连，其管道布线上有泵15所述预处理塔通过阀门13的开闭与管道连接到吸附塔4，吸附塔5、6、7、8、9相互连接，间距适当，所述六个吸附塔与置换缓冲罐、置换废气缓冲罐相互连接。
其中，所述泵15采用迷你自吸泵24V直流电动抽水泵。
其中，所述压力表17采用40径向压力表。
其中，所述产品罐和原料罐皆采用环保材料食品级PE材质和防腐结构设计。
其中，所述吸附塔中皆采用碳分子筛CM220进行填料。
工作原理：打开电源,开启泵(15)，
吸附：原料气在约1.0MPa压力下，经AIV阀进入1号吸附I塔，原料气中的CH4被优先吸附在吸附床内，最终1号塔的甲烷浓度为45％。
均降：吸附结束后，关闭AIV阀，开启AII、EII，使处于吸附压力下的1号塔塔内的气体通过AII和EII阀流向压力较低的E塔，进行均降，该步骤结束后，A、E两塔压力基本相等。
顺放：1号塔均降结束后，关闭AII、EII阀，打开AI、13阀，1号塔继续降压，使吸附前沿向出口端推进。
置换：关闭AI、13阀，开启AII,AIII，14，16阀，来自缓冲罐的CH4置换气经AIII阀进入A塔，对A塔进行置换，置换出口气经AII阀进入置换废气中间罐(10),用于另一吸附塔的升压。此时1号塔甲烷浓度达到60％。
逆放：关闭AII，AIII，G，18阀，开启AV阀，吸附塔内CH4气体通过AV阀进入半成品气缓冲罐(3)。此时1号塔甲烷浓度不足达到25％。
均升：1号塔逆放步骤结束后，关闭5A阀，同时开启阀AII、CII,使C塔内的气体通过CII、AII阀进入1号塔，该步骤结束后，A、C两塔压力基本相等。
最终升压：关闭阀AII、CII，同时开启AI阀，利用置换废气中间罐贮存的置换废气，通过AI阀对A塔进行升压。此时1号塔甲烷浓度不足达5％。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种低浓度瓦斯抑爆式变压吸附浓缩成天然气的模拟装置，
包括原料罐(1)，所述原料罐(1)的底端上设置有安全阀(18)，
所述产品罐(3)底端也设置有安全阀(18)，所述原料罐(1)出口处通过安装管道与泵(15)连接，所述泵(15)用管道连接安全阀，所述安全阀，用管道连接预处理罐(2)，所述预处理罐通过管道上阀门(AIV)与吸附罐I(4)连接，所述吸附罐I(4)上端通过管道上阀门(AI)与废气罐(12)连接而成，所述吸附罐I(4)上端通过管道上阀门(AII)与置换缓冲罐(11)连接
2.根据权利要求1所述的一种低浓度瓦斯抑爆式变压吸附浓缩成天然气的模拟装置，其特征在于：所述原料罐、产品罐以及吸附塔均采用透明有机玻璃材料。
3.根据权利要求1所述的一种低浓度瓦斯抑爆式变压吸附浓缩成天然气的模拟装置，其特征在于：所述一级遮阳板(4)中间底端与地面固定相连；所述一级遮阳板(4)两端设置有活动齿带，所述活动齿带底端与吸收塔(9)相连，所述吸收塔(9)与产品罐(3)相连，所述泵(15)与外带电源电性相连。
4.根据权利要求1所述的一种低浓度瓦斯抑爆式变压吸附浓缩成天然气的装置，其特征在于：所述吸收塔压力表(17)均位于各吸附塔上端位置。
5.根据权利要求1所述的一种低浓度瓦斯抑爆式变压吸附浓缩成天然气的模拟装置，其特征在于：所述吸附塔II(5)管道连接设置如同吸附塔I(4)，吸附塔III(6)、吸附塔IV(7)、吸附塔V(8)、吸附塔VI(9)等管道布线均与吸附塔II一样。
6.根据权利要求1所述的一种低浓度瓦斯抑爆式变压吸附浓缩成天然气的模拟装置，其特于：所述原料罐(2)和产品罐(3)安全阀(18)皆采用制动切断设计。
7.根据权利要求1所述的一种低浓度瓦斯抑爆式变压吸附浓缩成天然气的模拟装置，其特征在于：所述控制器采用DSP28335主控制器芯片，表面设置有防水胶；所述控制器安装于原料罐(2)底下，固定于地面上。
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