CN215855952U - 一种煤层气净化系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种煤层气净化系统，涉及煤层气净化技术领域，包括吸收塔、LNG高压闪蒸罐、LNG低压闪蒸罐、贫富液换热器、再生塔、第一酸气分离器、脱碳气分离器、脱硫塔、干燥器、脱汞塔和粉尘过滤器，吸收塔内设置有循环喷淋装置和若干分离层，各装置之间通过管路进行连接，本实用新型能够有效去对煤气层进行脱酸、脱硫、脱汞、脱芳香烃和重烃，本实用新型得到的天然气纯度高，且设备充分利用吸附剂容量，运行可靠，实现安全连续生产，具有很高的应用价值。

Description

一种煤层气净化系统

技术领域

本实用新型涉及煤层气净化技术领域，具体为一种煤层气净化系统。

背景技术

煤矿开采过程中，常常伴随着煤层气的产生，煤层气即煤层吸附气，是以吸附态赋存于煤层内表面的天然气，属非常规天然气，主要成分是甲烷(CH₄)，是一种优质的清洁天然能源。开采和利用煤层气不仅能够为我国经济建设提供优质的洁净能源，缓解天然气供应短缺的现状，还可以作为根治煤矿瓦斯事故的主要手段，此外，煤层气利用具有可观的经济效益、社会效益和环境效益，可以促进当地经济的发展。

天然气在液化之前需要进行净化，净化的主要工艺流程包括：计量、脱酸性气、脱水、脱汞、液化及存储等。在天然气液化项目中，一般天然气过滤机构复杂，且过滤不彻底，过滤的天然气纯度较低，且贫液(MDEA溶液)的利用率低，增加了过滤成本。

因此，如何提供一种煤气层净化系统，能够有效清除煤层气中的酸性气体、汞、硫、脱芳香烃、重烃和水分等杂质，以免它们在低温下冻结而堵塞、腐蚀设备和管道，成为本领域技术人员需要解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种煤层气净化系统，具体为一种能够能够对煤层气脱酸、脱硫、脱汞、脱芳香烃和重烃，除去粉尘的净化系统，以解决上述问题。

为达上述目的，本实用新型提供一种煤层气净化系统，包括吸收塔、LNG高压闪蒸罐、LNG低压闪蒸罐、贫富液换热器、再生塔、第一酸气分离器、脱碳气分离器、脱硫塔、干燥器、脱汞塔和粉尘过滤器，所述吸收塔内设置有循环喷淋装置和若干分离层，所述吸收塔的富液出口与LNG高压闪蒸罐进口管路连接，所述LNG高压闪蒸罐出口与所述LNG低压闪蒸罐进口管路连接，所述LNG低压闪蒸罐第一出口与所述贫富液换热器的富液进口管路连接，所述LNG低压闪蒸罐第二出口与所述吸收塔的贫液入口管路连接，所述贫富液换热器的富液出口与所述再生塔的富液进口管路连接，所述再生塔的贫液出口与所述贫富液换热器的贫液入口管路连接，所述贫富液换热器的贫液出口与所述吸收塔的贫液入口管路连接，所述吸收塔的气体出口与所述脱碳气分离器入口管路连接，所述脱碳气分离器的出口与所述脱硫塔入口管路连接，所述脱硫塔的出口与所述干燥器入口管路连接，所述干燥器的出口与所述第一酸气分离器的入口管路连接，所述第一酸气分离器的出口与所述脱汞塔入口管路连接，所述脱汞塔出口与所述粉尘过滤器管路连接。

进一步的，吸收塔包括丝网除沫器、液体收集器、喷淋器、第一精分离层、第一粗分离层、第二粗分离层和循环泵，所述丝网除沫器设置于吸收塔内部顶端，所述液体收集器设置于丝网除沫器下方，所述喷淋器设置于所述液体收集器下方，所述第一精分离层、第一粗分离层、第二粗分离层依次布置于所述喷淋器下方，所述循环泵设置于吸收塔外侧，所述循环泵的进口设置于吸收塔底部，所述循环泵的出口与喷淋器管路连接。

进一步的，所述脱汞塔与所述粉尘过滤器均设置有两座，脱汞塔设置有阀门，所述粉尘过滤器切换使用，过滤分子筛与活性炭粉尘。

进一步的，所述脱硫塔设置为两座，所述脱硫塔设置有阀门，所述脱硫塔内的脱硫剂为氧化锌或海绵铁，所述脱硫塔内的脱硫剂为氧化锌或海绵铁。

进一步的，还包括贫液泵和贫液冷却器，所述贫液泵和贫液冷却器设置于所述贫富液交换器与所述再生塔之间的管路上。

进一步的，还包括酸气冷却器和脱碳气冷却器，所述酸气冷却器设置于所述干燥器与所述第一酸气分离器之间的管路上，所述脱碳气冷却器设置于所述吸收塔与所述脱碳分离器之间的管路上。

进一步的，还包括洗涤塔，所述洗涤塔设置有冷箱和重烃分离器，所述重烃分离器设置在洗涤塔底部。

进一步的，所述脱汞塔内设置有浸硫活性炭吸附器，所述天然气中的汞与浸硫活性炭上的硫产生化学反应生成硫化汞，吸附在活性炭上。

进一步的，还包括第二酸气分离器和泄压系统，所述第二酸气分离器和泄压系统安装在再生塔的出气口，所述LNG低压闪蒸罐蒸出的气体与再生塔中的气体经第二酸气分离器和泄压系统后排出。

本实用新型的有益效果是：本实用新型能够有效去除煤层气中的杂质，对煤层气脱酸、脱硫、脱汞、脱芳香烃和重烃，除去粉尘，过滤后的天然气纯度高，并且提高了贫液(MDEA溶液)的利用率，具有很高的应用价值。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

图2为本实用新型吸收塔示意图。

其中，1.吸收塔；2.LNG高压闪蒸罐；3.LNG低压闪蒸罐；4.贫富液换热器；5.再生塔；6.第一酸气分离器；7.脱碳气分离器；8.脱硫塔；9.干燥器；10.脱汞塔；11.粉尘过滤器；12.洗涤塔；13.重烃分离器；14.贫液泵；15.贫液泵冷却器；16.酸气冷却器；17.脱碳气冷却器；18.第二酸气分离器；19.泄压系统；20.丝网除沫器；21.喷淋器；22.第一精分离层；23.第一粗分离层；24.第二粗分离层；25.液体收集器；26.循环泵。

具体实施方式

为达成上述目的及功效，本实用新型所采用的技术手段及构造，结合附图就本实用新型较佳实施例详加说明其特征与功能。

实施例1

如图1所示，本实用新型提供了一种煤层气净化系统，包括吸收塔1、LNG高压闪蒸罐2、LNG低压闪蒸罐3、贫富液换热器4、再生塔5、第一酸气分离器6、脱碳气分离器7、脱硫塔8、干燥器9、脱汞塔10、粉尘过滤器11、洗涤塔12和重烃分离器13。吸收塔1包括丝网除沫器20、液体收集器25、喷淋器21、第一精分离层22、第一粗分离层23、第二粗分离层24和循环泵26，丝网除沫器20设置于吸收塔1内部顶端，液体收集器25设置于丝网除沫器20下方，喷淋器21设置于液体收集器25下方，第一精分离层22、第一粗分离层23、第二粗分离层24依次布置于喷淋器21下方，循环泵26设置于吸收塔1外侧，循环泵26的进口设置于吸收塔1底部，循环泵26的出口与喷淋器21管路连接。液体收集器的设置，用于收集煤层气附带的液体，丝网除沫器的设置，用于除去煤层气中的泡沫，多层分离层的设置，对煤层气进行粗分离和精分离，循环泵的设置，用于对煤层气进行多次循环吸附，提升最终净化气的纯度。

吸收塔1的富液出口与LNG高压闪蒸罐2进口管路连接，LNG高压闪蒸罐2出口与LNG低压闪蒸罐3进口管路连接，LNG低压闪蒸罐3第一出口与贫富液换热器4的富液进口管路连接，LNG低压闪蒸罐3第二出口与吸收塔1的贫液入口管路连接，贫富液换热器4的富液出口与再生塔5的富液进口管路连接，再生塔5的贫液出口与贫富液换热器4的贫液入口管路连接，贫液泵14和贫液冷却器15设置于贫富液交换器与再生塔之间的管路上，贫富液换热器4的贫液出口与吸收塔1的贫液入口管路连接，吸收塔1的气体出口与脱碳气分离器7管路连接，脱碳气分离器7与脱硫塔8管路连接，脱硫塔8设置为2座，通过阀门的组合，可实现两台脱硫塔的串联或并联，脱硫塔8内的脱硫剂为氧化锌或海绵铁，从原料气脱酸气单元来的煤层气进入脱硫塔8，H₂S、部分有机硫与脱硫塔8内氧化锌或海绵铁产生化学反应，生成硫化铁和其他化合物固体，附着于脱硫剂上，从而达到脱除煤层气中硫的目的，脱硫塔8与干燥器9管路连接，干燥器9与第一酸气分离器6管路连接，第一酸气分离器6与脱汞塔10管路连接，脱汞塔10与粉尘过滤器11管路连接，粉尘过滤器11与洗涤塔12管路连接，洗涤塔12内部设置有冷箱和重烃分离器13，重烃分离器13设置在洗涤塔12底部。

煤层气从吸收塔1下部进入，自下而上通过吸收塔1；再生后的贫液(MDEA溶液)从吸收塔1上部进入，自上而下通过吸收塔1，逆向流动的贫液(MDEA溶液)和煤层气在吸收塔1内充分接触，气体中的H₂S和CO₂被吸收而进入液相，未被吸收的组份从吸收塔顶部引出，进入脱碳气冷却器17和脱碳气分离器7。出脱碳气分离器7的气体进入脱硫塔8，处理后的天然气中CO₂含量小于50ppmV，一般来说经过脱硫剂以后的煤层气中H₂S的含量可以达到0.3ppm，完全满足液化天然气对H₂S含量的要求。吸收了H₂S和CO₂的富液经管路至LNG高压闪蒸罐2，闪蒸出的闪蒸气送往界外燃料系统，富液再经管路至LNG低压闪蒸罐3，低压闪蒸后的部分富液经管路与贫液混合后运送至吸收塔顶部，LNG高压闪蒸罐2与LNG低压闪蒸罐3配合使用以使分离富液中的酸气CO₂，使其与贫液混合后一起运输至吸收塔1中继续使用，提高了脱酸效率，从而提升煤层气的质量，同时也提高了贫液(MDEA溶液)的使用率，部分富液与再生塔5底部流出的溶液(贫液)换热后，升温到98℃后传输至再生塔5的上部，在再生塔5进行汽提再生，直至贫液的贫液度达到指标。

本实用新型还包括第二酸气分离器18和泄压系统19，第二酸气分离器18和泄压系统19安装在再生塔5的出气口，LNG低压闪蒸罐3蒸出的气体与再生塔5中的气体经第二酸气分离器18和泄压系统19后排出。

脱汞塔10与粉尘过滤器11均设置有两座，通过阀门的组合，可实现两台脱汞塔10的串联或并联，脱汞塔10交替运行，当其中一塔出现失效时，另一塔仍可正常生产，确保出口气汞含量仍能达标，实现不停产更换吸附剂，粉尘过滤器11切换使用，过滤分子筛与活性炭粉尘，避免了净化系统的停产。

脱汞塔10内设置有浸硫活性炭吸附器，天然气中的汞与浸硫活性炭上的硫产生化学反应生成硫化汞，吸附在活性炭上，从而达到脱除汞之目的。从脱汞塔10出来的天然气的汞含量小于0.01μg/Nm³。

脱汞过滤后的煤层气进入洗涤塔12底部，自下而上通过洗涤塔12，与从上而下的煤层气液体逆流接触，吸收煤层气中的重烃和芳香烃。脱除重烃和芳香烃以后的煤层气进入冷箱，在-60℃左右进入冷箱内的低温分离器将冷凝下来的天然气液体分离出来。分离后的气体在冷箱内换热器内继续冷却，分离的液体和异戊烷泵出口的新鲜异戊烷(或含有较多异戊烷的循环重烃)一起，进入洗涤塔塔顶，作为洗涤液吸收天然气中的重烃和芳香烃。

洗涤塔底部的煤层气液体节流降压后进入重烃分离器13，分离出的天然气气体进入燃料气系统作为燃料，分离出的液体(含有较多异戊烷的循环重烃)一部分可作为洗涤液，另一部分进入重烃罐作为残液经槽车外售。

本实用新型能够有效去除煤层气中的杂质，对煤层气脱酸、脱硫、脱汞、脱芳香烃和重烃，除去粉尘，过滤后的天然气纯度高，并且提高了贫液(MDEA溶液)的利用率，具有很强的应用价值。

以上所述，仅是本实用新型较佳实施例而已，并非对本实用新型的技术范围作任何限制，故凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种煤层气净化系统，其特征在于，包括吸收塔、LNG高压闪蒸罐、LNG低压闪蒸罐、贫富液换热器、再生塔、第一酸气分离器、脱碳气分离器、脱硫塔、干燥器、脱汞塔和粉尘过滤器，所述吸收塔内设置有循环喷淋装置和若干分离层，所述吸收塔的富液出口与LNG高压闪蒸罐进口管路连接，所述LNG高压闪蒸罐出口与所述LNG低压闪蒸罐进口管路连接，所述LNG低压闪蒸罐第一出口与所述贫富液换热器的富液进口管路连接，所述LNG低压闪蒸罐第二出口与所述吸收塔的贫液入口管路连接，所述贫富液换热器的富液出口与所述再生塔的富液进口管路连接，所述再生塔的贫液出口与所述贫富液换热器的贫液入口管路连接，所述贫富液换热器的贫液出口与所述吸收塔的贫液入口管路连接，所述吸收塔的气体出口与所述脱碳气分离器入口管路连接，所述脱碳气分离器的出口与所述脱硫塔入口管路连接，所述脱硫塔的出口与所述干燥器入口管路连接，所述干燥器的出口与所述第一酸气分离器的入口管路连接，所述第一酸气分离器的出口与所述脱汞塔入口管路连接，所述脱汞塔出口与所述粉尘过滤器管路连接。

2.如权利要求1所述的一种煤层气净化系统，其特征在于，所述吸收塔包括丝网除沫器、液体收集器、喷淋器、第一精分离层、第一粗分离层、第二粗分离层和循环泵，所述丝网除沫器设置于吸收塔内部顶端，所述液体收集器设置于丝网除沫器下方，所述喷淋器设置于所述液体收集器下方，所述第一精分离层、第一粗分离层、第二粗分离层依次布置于所述喷淋器下方，所述循环泵设置于吸收塔外侧，所述循环泵的进口设置于吸收塔底部，所述循环泵的出口与喷淋器管路连接。

3.如权利要求1所述的一种煤层气净化系统，其特征在于，所述脱汞塔与所述粉尘过滤器均设置有两座，所述脱汞塔设置有阀门，所述粉尘过滤器切换使用，过滤分子筛与活性炭粉尘。

4.如权利要求1所述的一种煤层气净化系统，其特征在于，所述脱硫塔设置为两座，所述脱硫塔设置有阀门，所述脱硫塔内的脱硫剂为氧化锌或海绵铁。

5.如权利要求1所述的一种煤层气净化系统，其特征在于，还包括贫液泵和贫液冷却器，所述贫液泵和贫液冷却器设置于所述贫富液交换器与所述再生塔之间的管路上。

6.如权利要求1所述的一种煤层气净化系统，其特征在于，还包括酸气冷却器和脱碳气冷却器，所述酸气冷却器设置于所述干燥器与所述第一酸气分离器之间的管路上，所述脱碳气冷却器设置于所述吸收塔与所述脱碳气分离器之间的管路上。

7.如权利要求1所述的一种煤层气净化系统，其特征在于，还包括洗涤塔，所述洗涤塔设置有冷箱和重烃分离器，所述重烃分离器设置在洗涤塔底部。

8.如权利要求3所述的一种煤层气净化系统，其特征在于，所述脱汞塔内设置有浸硫活性炭吸附器。

9.如权利要求1所述的一种煤层气净化系统，其特征在于，还包括第二酸气分离器和泄压系统，所述第二酸气分离器和泄压系统安装在再生塔的出气口，所述LNG低压闪蒸罐蒸出的气体与再生塔中的气体经第二酸气分离器和泄压系统后排出。

Images