一種煤層氣的凈化、提濃及采出水處理裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及煤層氣的開(kāi)采及利用技術(shù)鄰域，特指一種煤層氣的凈化、提濃及采出水處理裝置及方法。裝置包括濕式阻火器；水環(huán)式真空泵；氣體流量計(jì)；單向氣閥；分離器；防火防爆壓縮機(jī)；安全閥；水合物生成單元；氣液二相閥；氣體濃度監(jiān)測(cè)儀；截止閥；過(guò)濾器；單向液閥；漿體泵；三相分離器；造粒機(jī)；截止閥；外輸用車輛；水合物分解單元；水泵；制冰裝置；研碎裝置；液體流量計(jì)；拉瓦爾噴閥；澄清池。采用2個(gè)水合物反應(yīng)器分別固定煤層氣中的CO2和甲烷，再生后放出的CO2被用于提高煤層氣采收率的氣驅(qū)原料氣，減少了氣田CO2的排放，高濃度甲烷水合物被造粒后外輸應(yīng)用；利用水合物形成過(guò)程中的排鹽效應(yīng)，可以對(duì)煤層氣開(kāi)采過(guò)程中大量的含鹽采出水進(jìn)行處理，使其達(dá)到回注地層的要求，既節(jié)約了資源又保護(hù)了環(huán)境。
【專利說(shuō)明】一種煤層氣的凈化、提濃及采出水處理裝置及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及煤層氣的開(kāi)采及利用技術(shù)鄰域，特指一種集煤層氣的凈化，“有效氣”的提濃及采出水的處理等功能為一體的地面裝置，具體的說(shuō)是一種煤層氣的凈化、提濃及采出水處理裝置及方法。

【背景技術(shù)】
[0002]煤層氣作為一種非常規(guī)天然氣，在現(xiàn)今的能源領(lǐng)域內(nèi)占有重要的地位，其是指賦存于煤層中以甲烷為主要成分的煤的伴生礦產(chǎn)資源；世界各國(guó)如美國(guó)，俄國(guó)，加拿大等蘊(yùn)藏有非常豐富的煤層氣資源，對(duì)其的開(kāi)采非常重視，一方面，煤層氣的采出能夠減少煤層中的游離氣，使得瓦斯的危害大大降低，另一方面，大量的采出氣進(jìn)行一定的處理后作為能源供應(yīng)于民用和商用，這不僅能夠帶來(lái)大量的經(jīng)濟(jì)效益，也有助于緩解當(dāng)前所面臨的能源供應(yīng)不足問(wèn)題；煤層氣在國(guó)內(nèi)的資源儲(chǔ)量與常規(guī)天然氣儲(chǔ)量相當(dāng)，然而由于煤層氣資源開(kāi)采過(guò)程中的資源儲(chǔ)量小，濃度較低、采出過(guò)程困難、伴生水含鹽量往往很高，雜氣處理困難等問(wèn)題，使得當(dāng)前對(duì)煤層氣的開(kāi)采應(yīng)用一直處于一個(gè)比較低的水平。
[0003]文獻(xiàn)“向廣艷，潘紅艷，張煜，等.含氧煤層氣分離提純技術(shù)的研究進(jìn)展[J].貴州化工，2012，37 (2): 1-5”總結(jié)了當(dāng)前采出煤層氣進(jìn)行分離提純的方法，其主要包括深冷液化分離、膜分離技術(shù)，PSA技術(shù)，脫氧在分離技術(shù)等；文獻(xiàn)“聶李紅，徐紹平，蘇艷敏，等.低濃度煤層氣提純的研究現(xiàn)狀[J].化工進(jìn)展，2008，27 (10):1505-1511”經(jīng)過(guò)對(duì)煤層氣提純的現(xiàn)狀進(jìn)行了分析后提出了溶劑吸收，分子篩及活性炭分離等分離技術(shù)；然而，這些技術(shù)需要大量的外部輔助設(shè)備協(xié)助實(shí)施，投資運(yùn)行費(fèi)用大，對(duì)小型煤層氣礦產(chǎn)的適用性較差，投資回報(bào)比低等問(wèn)題，因此，急需找到一種投資小，運(yùn)行費(fèi)用低，經(jīng)濟(jì)性好的集約化煤層氣采出后的分離提純處理技術(shù)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是針對(duì)我國(guó)煤層氣資源的濃度低、開(kāi)采難度大、采出水不易處理及經(jīng)濟(jì)性差等難題，在現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)上，提供一種集煤層氣的凈化，“有效氣”的提濃及采出水的處理等功能為一體的地面裝置。
[0005]為了達(dá)到以上目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案。
[0006]一種煤層氣的凈化、提濃及采出水的處理裝置，其特征在于:所述裝置包括濕式阻火器、水環(huán)式真空泵、氣體流量計(jì)、單向氣閥、分離器、防火防爆壓縮機(jī)、安全閥、水合物生成單元、氣液二相閥、氣體濃度監(jiān)測(cè)儀、截止閥、過(guò)濾器、單向液閥、漿體泵、三相分離器、造粒機(jī)、截止閥；外輸用車輛、水合物分解單元、水泵、制冰裝置、研碎裝置、液體流量計(jì)和澄清池。
[0007]濕式阻火器的輸出端與水環(huán)式真空泵的輸入端連接；水環(huán)式真空泵的輸出端與干式阻火器的輸入端連接，干式阻火器的輸出端與第一單向氣閥的輸入端連接；第一單向氣閥的輸出端與分離器的輸入端連接；分離器的第一輸出端與第二單向氣閥的輸入端連接；第二單向氣閥的輸出端與氣體流量計(jì)的輸入端連接；氣體流量計(jì)的輸出端與第一防火防爆壓縮機(jī)的第一輸入端連接；第一防火防爆壓縮機(jī)的輸出端與第三單向氣閥的輸入端連接；第三單向氣閥的輸出端與第一安全閥的第一輸入端連接；第一安全閥的輸出端與第一水合物生成單元的輸入端連接；第一水合物生成單元的第一輸出端與第一氣體濃度監(jiān)測(cè)儀的輸入端連接；第一水合物生成單元的第二輸出端與第二安全閥的輸入端連接；第二安全閥的第一輸出端與氣體增壓?jiǎn)卧牡谝惠斎攵诉B接；氣體增壓?jiǎn)卧妮敵龆伺c氣液二相閥的輸入端連接；第二安全閥的第二輸出端與第五安全閥的輸入端連接；第五安全閥與氣體增壓?jiǎn)卧牡诙斎攵诉B接；第五安全閥的輸出端與第六安全閥的第一輸入端連接；第六安全閥的輸出端與防火防爆壓縮機(jī)的第二輸入端連接；氣液二相閥的輸出端與第二水合物生成單元的輸入端連接；第二水合物生成單元的第一輸出端與第二氣體濃度監(jiān)測(cè)儀的輸入端連接；第二水合物生成單元的第三輸出端與第三安全閥的輸入端連接；第三安全閥的第一輸出端與第四單向氣閥的輸入端連接；第三安全閥的第二輸出端與第五單向氣閥的輸入端連接；第五單向氣閥的輸出端與第二防火防爆壓縮機(jī)的輸入端連接；第二防火防爆壓縮機(jī)的輸出端與第四安全閥的第一輸入端連接；第四安全閥的第一輸出端與第六安全閥的第二輸入端連接；第四安全閥的第二輸出端與第五安全閥連接；分離器的第二輸出端與第七單向液閥的輸入端連接；第七單向液閥的輸出端與澄清池的輸入端連接；澄清池的輸出端與第八單向液閥的輸入端連接；第八單向液閥的輸出端與制冰裝置的第一輸入端連接；第一水合物生成單元的第三輸出端與第一截止閥的輸入端連接；第一截止閥的輸出端與過(guò)濾器的第一輸入端連接；第二水合物生成單元的第二輸出端與第二截止閥的輸入端連接；第二截止閥的輸出端與過(guò)濾器的第二輸入端連接；過(guò)濾器的第一輸出端與第一單向液閥的輸入端連接；過(guò)濾器的第二輸出端與第一漿液泵的輸入端連接；第一漿液泵的輸出端與三相分離器的輸入端連接；三相分離器的第一輸出端與第六單向氣閥的輸入端連接；第六單向氣閥的輸出端與第四安全閥的第二輸入端連接；三相分離器的第二輸出端與第三單向液閥的輸入端連接；第三單向液閥的輸出端與制冰裝置的第二輸入端連接；三相分離器的第三輸出端與第三截止閥的輸入端連接；第三截止閥的輸出端與第二漿液泵的的輸入端連接；第二漿液泵的的輸出端與水合物分解單元的輸入端連接；水合物分解單元的第一輸出端與第七單向氣閥的輸入端連接；水合物分解單元的第二輸出端與水泵的輸入端連接；水泵的輸出端與第二單向液閥的輸入端連接；第二單向液閥的輸出端與制冰裝置的第三輸入端連接；三相分離器的第四輸出端與第四截止閥的輸入端連接；第四截止閥的輸出端與第三漿液泵的的輸入端連接；第三漿液泵的的輸出端與造粒機(jī)的輸入端連接；造粒機(jī)的輸出端與第五截止閥的輸入端連接；第五截止閥的輸出端與外輸用車輛的輸入端連接；制冰裝置的輸出端與研碎裝置的輸入端連接；研碎裝置的輸入端與第四漿液泵的輸入端連接；第四漿液泵的輸出端與第六截止閥的輸入端連接；第六截止閥的第一輸出端與第一液體流量計(jì)(的輸入端連接；第一液體流量計(jì)的輸出端與第四單向液閥的輸入端連接；第四單向液閥的輸出端與第一安全閥的第二輸入端連接；第六截止閥的第二輸出端與第二液體流量計(jì)的輸入端連接；第二液體流量計(jì)的輸出端與第五單向液閥的輸入端連接；第五單向液閥的輸出端與氣體增壓?jiǎn)卧牡谌斎攵诉B接。
[0008]所述處理裝置還包括第六單向液閥和拉瓦爾噴閥，表面活性劑由第六單向液閥流出并與拉瓦爾噴閥的輸入端鏈接，活性劑經(jīng)過(guò)拉瓦爾噴閥噴入管道并與研碎裝置研碎后所形成的冰水混合物混合。
[0009]本發(fā)明的顯著優(yōu)點(diǎn)在以下幾個(gè)方面:
(I)采用水合物法對(duì)煤層氣進(jìn)行凈化，提濃使得CO2等酸氣首先以水合物的形式被固定下來(lái)，其次可以使得甲烷與隊(duì)和02等氣體分離，提高了甲烷的濃度，也解決了煤層氣排空后所帶來(lái)的環(huán)境污染問(wèn)題，以固態(tài)水合物形式被固定下來(lái)的甲烷能夠方便的采用車輛運(yùn)輸，避免了建設(shè)專用管道，降低了成本。
[0010](2)水合物法反應(yīng)在溫度和壓力相對(duì)溫和的條件下進(jìn)行，且全程由水參加，起到了防火、防爆作用，安全性較好。
[0011](3)氣體分離過(guò)程中，對(duì)水合物反應(yīng)單元輸出氣濃度進(jìn)行了實(shí)時(shí)檢測(cè)，并設(shè)置了回路保證了 CO2的脫除率以及甲烷的分離效率。
[0012](4)煤層氣采出過(guò)程中常常伴隨有鹽濃度較高的采出水，得益于水合物生成過(guò)程中的排鹽效應(yīng)，使得這部分水參與水合物生成，降低了水中鹽的濃度，處理了這部分污水。從而使“污水”變廢為寶，循環(huán)利用，節(jié)約了水資源。
[0013](5)所分離出的0)2能夠用于作為提高煤層氣采收率的氣驅(qū)原料，既節(jié)約了資源又保護(hù)了環(huán)境，使得0)2被封存。
[0014](6)煤層氣的凈化，提濃及采出水處理的一體化處理裝置能夠減少大量的輔助處理設(shè)備，使得初始投資大大減少，經(jīng)濟(jì)性大大提高，特別是對(duì)一些小型煤層氣礦產(chǎn)資源的開(kāi)采具有重要的作用。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1煤層氣采出后的地面處理裝置圖。
[0016]圖中:1 一濕式阻火器；2 —干式阻火器；3 —水環(huán)式真空泵；4 一氣體流量計(jì)；5、7、9、16、19、23、38 一單向氣閥；6 一分離器;8、55 一防火防爆壓縮機(jī);10、13、15、20、21、22 —安全閥；11、12 —水合物生成單元；14 一氣液二相閥；17、18 —?dú)怏w濃度監(jiān)測(cè)儀；24、25、30、31、35、45 —截止閥；26 —過(guò)濾器;27、40、41、48、49、51、52、54 —單向液閥；28、32、33、44 —衆(zhòng)液泵；29 —三相分尚器；34 —造粒機(jī)；36 —外輸用車輛；37 —水合物分解單兀；39 —水泵；42 —制冰裝置；43 —研碎裝置；46、47 —液體流量計(jì)；50 —拉瓦爾噴閥；53 —澄清池；56 一氣體增壓?jiǎn)卧?br>
【具體實(shí)施方式】
[0017]如圖1所示，本發(fā)明主要由濕式阻火器；自力式壓力閥；水環(huán)式真空泵；氣體流量計(jì)；單向氣閥；分離器；防火防爆壓縮機(jī)；安全閥；水合物生成單元；氣液二相閥；氣體濃度監(jiān)測(cè)儀；截止閥；過(guò)濾器；單向液閥；漿體泵；三相分離器；造粒機(jī)；截止閥；外輸用車輛；水合物分解單元；水泵；制冰裝置；研碎裝置；液體流量計(jì)；拉瓦爾噴閥；澄清池。組成。
[0018]其具體的運(yùn)行方式主要分為以下幾點(diǎn)。
[0019](I)采出煤層氣經(jīng)過(guò)濕式阻火器I在水環(huán)式真空泵3的作用下，經(jīng)由干式阻火器2由第一單向氣閥5進(jìn)入分離器6內(nèi)將采出水及固體雜質(zhì)分離除去，氣體在分離器內(nèi)也起到了緩沖作用。
[0020](2)經(jīng)過(guò)分離器6分離的氣體經(jīng)過(guò)第二單向氣閥7并由氣體流量計(jì)4計(jì)量后進(jìn)入壓縮機(jī)8壓縮，增壓后的氣體經(jīng)由第三單向氣閥9及第一安全閥10進(jìn)入第一水合物生成單元11，并將壓力和溫度分別控制在2?3MPa和2?4°C，一般取2.5MPa和3°C。
[0021](3)經(jīng)過(guò)分離器6分離后的液體及固體雜質(zhì)經(jīng)過(guò)第七單向液閥52進(jìn)入澄清池53，澄清后的液體經(jīng)過(guò)第八單向液閥54進(jìn)入制冰系統(tǒng)42參與水合物生成的進(jìn)液過(guò)程。
[0022](4)經(jīng)過(guò)第一水合物生成單元11中的水合反應(yīng)后，包括CO2及少量H2S在內(nèi)的酸性氣體被固定下來(lái)，剩余的氣體在經(jīng)過(guò)第一氣體濃度監(jiān)測(cè)儀17檢測(cè)所含CO2氣體的體積濃度后，根據(jù)合格與否(體積濃度< 3%為合格)決定是否需要二級(jí)分離；若不合格，氣體經(jīng)過(guò)第二安全閥13，第五安全閥21，第六安全閥22后再次進(jìn)入壓縮機(jī)8壓縮后經(jīng)過(guò)第三單向氣閥9及第一安全閥10進(jìn)入第一水合物生成單元11。
[0023](5)經(jīng)第一氣體濃度監(jiān)測(cè)儀17檢測(cè)后合格的氣體，經(jīng)過(guò)第二安全閥13，氣體增壓?jiǎn)卧?6，氣液二相閥14進(jìn)入第二水合物生成單元12，并將壓力和溫度分別控制在3.5?8MPa和2?6°C，一般取6MPa和3°C ;在這個(gè)過(guò)程當(dāng)中，絕大部分甲烷以水合物的形式被固定下來(lái)，剩余的氣體在經(jīng)過(guò)第二氣體濃度監(jiān)測(cè)儀18檢測(cè)所含CH4氣體的濃度后，根據(jù)合格與否(一般馳放氣中甲烷的體積含量不得超過(guò)1%視為合格)看是否需要進(jìn)行二級(jí)分離，若合格，剩余的氣體經(jīng)過(guò)第三安全閥15及第四單向氣閥16排出。
[0024](6)若經(jīng)過(guò)第二氣體濃度監(jiān)測(cè)儀18檢測(cè)所含CH4氣體的濃度不合格，則進(jìn)行二次分離，根據(jù)不同的情況可選擇不同的級(jí)數(shù)，剩余的氣體經(jīng)過(guò)第三安全閥15經(jīng)過(guò)第五單向氣閥19，第二防火防爆壓縮機(jī)55，第四安全閥20后，若剩余的甲烷濃度較高，則氣體由第四安全閥20、第六安全閥22后進(jìn)入壓縮機(jī)8壓縮后經(jīng)過(guò)第三單向氣閥9及第一安全閥10進(jìn)入第一水合物生成單元11，此時(shí)將第一水合物生成單元的壓力和溫度分別控制在3.5?8MPa和2?6°C，一般取6MPa和3°C，后經(jīng)過(guò)第二安全閥13，氣體增壓?jiǎn)卧?6、氣液二相閥14進(jìn)入第二水合物生成單元12，并將壓力和溫度分別控制在3.5?8MPa和2?6°C，一般取6MPa和3°C ;若剩余的甲烷濃度不太高，則氣體由第四安全閥20后，由第五安全閥21，氣體增壓?jiǎn)卧?6，氣液二相閥14進(jìn)入第二水合物生成單元12進(jìn)行二次分離。
[0025](7)油田生產(chǎn)過(guò)程的高濃度鹽水以及其它的來(lái)水由制冰裝置42制冰后由研碎裝置43研碎后，表面活性劑(300mg/L SDS + 500mg/L納米石墨顆粒(細(xì)度20nm?90nm))經(jīng)過(guò)第六單向液閥51及拉瓦爾噴閥50噴入與冰水混合物混合后由第四漿液泵44供能經(jīng)過(guò)第六截止閥45后分別向第一水合物生成單元11及第二水合物生成單元12供液；對(duì)于第一水合物生成單元11而言，液體在經(jīng)過(guò)第六截止閥45后由第一液體流量計(jì)46計(jì)量后經(jīng)過(guò)第四單向液閥48，第一安全閥10進(jìn)入第一水合物生成單元11 ;對(duì)于第二水合物生成單元12，液體在經(jīng)過(guò)第六截止閥45后由第二液體流量計(jì)47計(jì)量后經(jīng)過(guò)第五單向液閥49，氣體增壓?jiǎn)卧?6，氣液二相閥14進(jìn)入第二水合物生成單元12。
[0026](8)由第一水合物生成單元11生成的二氧化碳水合物經(jīng)過(guò)第一截止閥24進(jìn)入過(guò)濾器26使得未反應(yīng)完全的超高濃度鹽水經(jīng)過(guò)第一單向液閥27后排出，起到了排鹽的目的；水合物則由第一漿液泵28泵入三相分離器29后進(jìn)行三相分離，分離后的氣體由第六單向氣閥(23)，第四安全閥20重新參與水合物生成過(guò)程起到了循環(huán)利用；分離后的液體經(jīng)過(guò)第三單向液閥41進(jìn)入制冰裝置重新參與進(jìn)液過(guò)程；分離后的0)2水合物經(jīng)過(guò)第三截止閥30，第二漿液泵的32進(jìn)入水合物分解單元37，需要指出的是水合物分解過(guò)程中所需的熱量由太陽(yáng)能提供，分解后的0)2氣體經(jīng)由第七單向氣閥38作為氣驅(qū)用二氧化碳原料氣輸出，分解后的水在水泵39的作用下由第二單向液閥40重新進(jìn)入制冰裝置制冰。
[0027](9)第二水合物生成單元12以水合物形式固定下來(lái)的014經(jīng)過(guò)第二截止閥25進(jìn)入過(guò)濾器26洗鹽后由第一漿液泵28泵入三相分離器進(jìn)行分離，分離出未反應(yīng)的氣體由第六單向氣閥23，第四安全閥20重新參與水合物生成過(guò)程起到了循環(huán)利用；分離出液體經(jīng)過(guò)第三單向液閥41進(jìn)入制冰裝置重新參與進(jìn)液過(guò)程；離出的014水合物經(jīng)過(guò)第四截止閥31由第三漿液泵33泵入造粒機(jī)34造粒，造粒后的014水合物經(jīng)過(guò)第五截止閥35后送上外輸用車輛36裝車外輸。
【權(quán)利要求】
1.一種煤層氣的凈化、提濃及采出水的處理裝置，其特征在于:所述裝置包括濕式阻火器、水環(huán)式真空泵、氣體流量計(jì)、單向氣閥、分離器、防火防爆壓縮機(jī)、安全閥、水合物生成單元、氣液二相閥、氣體濃度監(jiān)測(cè)儀、截止閥、過(guò)濾器、單向液閥、漿體泵、三相分離器、造粒機(jī)、截止閥；外輸用車輛、水合物分解單元、水泵、制冰裝置、研碎裝置、液體流量計(jì)和澄清池； 濕式阻火器的輸出端與水環(huán)式真空泵的輸入端連接；水環(huán)式真空泵的輸出端與干式阻火器的輸入端連接，干式阻火器的輸出端與第一單向氣閥的輸入端連接；第一單向氣閥的輸出端與分離器的輸入端連接；分離器的第一輸出端與第二單向氣閥的輸入端連接；第二單向氣閥的輸出端與氣體流量計(jì)的輸入端連接；氣體流量計(jì)的輸出端與第一防火防爆壓縮機(jī)的第一輸入端連接；第一防火防爆壓縮機(jī)的輸出端與第三單向氣閥的輸入端連接；第三單向氣閥的輸出端與第一安全閥的第一輸入端連接；第一安全閥的輸出端與第一水合物生成單元的輸入端連接；第一水合物生成單元的第一輸出端與第一氣體濃度監(jiān)測(cè)儀的輸入端連接；第一水合物生成單元的第二輸出端與第二安全閥的輸入端連接；第二安全閥的第一輸出端與氣體增壓?jiǎn)卧牡谝惠斎攵诉B接；氣體增壓?jiǎn)卧妮敵龆伺c氣液二相閥的輸入端連接；第二安全閥的第二輸出端與第五安全閥的輸入端連接；第五安全閥與氣體增壓?jiǎn)卧牡诙斎攵诉B接；第五安全閥的輸出端與第六安全閥的第一輸入端連接；第六安全閥的輸出端與防火防爆壓縮機(jī)的第二輸入端連接；氣液二相閥的輸出端與第二水合物生成單元的輸入端連接；第二水合物生成單元的第一輸出端與第二氣體濃度監(jiān)測(cè)儀的輸入端連接；第二水合物生成單元的第三輸出端與第三安全閥的輸入端連接；第三安全閥的第一輸出端與第四單向氣閥的輸入端連接；第三安全閥的第二輸出端與第五單向氣閥的輸入端連接；第五單向氣閥的輸出端與第二防火防爆壓縮機(jī)的輸入端連接；第二防火防爆壓縮機(jī)的輸出端與第四安全閥的第一輸入端連接；第四安全閥的第一輸出端與第六安全閥的第二輸入端連接；第四安全閥的第二輸出端與第五安全閥連接；分離器的第二輸出端與第七單向液閥的輸入端連接；第七單向液閥的輸出端與澄清池的輸入端連接；澄清池的輸出端與第八單向液閥的輸入端連接；第八單向液閥的輸出端與制冰裝置的第一輸入端連接；第一水合物生成單元的第三輸出端與第一截止閥的輸入端連接；第一截止閥的輸出端與過(guò)濾器的第一輸入端連接；第二水合物生成單元的第二輸出端與第二截止閥的輸入端連接；第二截止閥的輸出端與過(guò)濾器的第二輸入端連接；過(guò)濾器的第一輸出端與第一單向液閥的輸入端連接；過(guò)濾器的第二輸出端與第一漿液泵的輸入端連接；第一漿液泵的輸出端與三相分離器的輸入端連接；三相分離器的第一輸出端與第六單向氣閥的輸入端連接；第六單向氣閥的輸出端與第四安全閥的第二輸入端連接；三相分離器的第二輸出端與第三單向液閥的輸入端連接；第三單向液閥的輸出端與制冰裝置的第二輸入端連接；三相分離器的第三輸出端與第三截止閥的輸入端連接；第三截止閥的輸出端與第二漿液泵的的輸入端連接；第二漿液泵的的輸出端與水合物分解單元的輸入端連接；水合物分解單元的第一輸出端與第七單向氣閥的輸入端連接；水合物分解單元的第二輸出端與水泵的輸入端連接；水泵的輸出端與第二單向液閥的輸入端連接；第二單向液閥的輸出端與制冰裝置的第三輸入端連接；三相分離器的第四輸出端與第四截止閥的輸入端連接；第四截止閥的輸出端與第三漿液泵的的輸入端連接；第三衆(zhòng)液泵的的輸出端與造粒機(jī)的輸入端連接；造粒機(jī)的輸出端與第五截止閥的輸入端連接；第五截止閥的輸出端與外輸用車輛的輸入端連接；制冰裝置的輸出端與研碎裝置的輸入端連接；研碎裝置的輸入端與第四漿液泵的輸入端連接；第四漿液泵的輸出端與第六截止閥的輸入端連接；第六截止閥的第一輸出端與第一液體流量計(jì)(的輸入端連接；第一液體流量計(jì)的輸出端與第四單向液閥的輸入端連接；第四單向液閥的輸出端與第一安全閥的第二輸入端連接；第六截止閥的第二輸出端與第二液體流量計(jì)的輸入端連接；第二液體流量計(jì)的輸出端與第五單向液閥的輸入端連接；第五單向液閥的輸出端與氣體增壓?jiǎn)卧牡谌斎攵诉B接。
2.如權(quán)利要求1所述的一種煤層氣的凈化、提濃及采出水的處理裝置，其特征在于:所述處理裝置還包括第六單向液閥和拉瓦爾噴閥，表面活性劑由第六單向液閥流出并與拉瓦爾噴閥的輸入端鏈接，活性劑經(jīng)過(guò)拉瓦爾噴閥噴入管道并與研碎裝置研碎后所形成的冰水混合物混合。
3.如權(quán)利要求1所述的一種煤層氣的凈化、提濃及采出水的處理裝置的處理方法，其特征在于具體步驟如下: (1)采出煤層氣經(jīng)過(guò)濕式阻火器在水環(huán)式真空泵的作用下，經(jīng)由干式阻火器由第一單向氣閥進(jìn)入分離器內(nèi)將采出水及固體雜質(zhì)分離除去，氣體在分離器內(nèi)也起到了緩沖作用； (2)經(jīng)過(guò)分離器分離的氣體經(jīng)過(guò)第二單向氣閥并由氣體流量計(jì)計(jì)量后進(jìn)入壓縮機(jī)壓縮，增壓后的氣體經(jīng)由第三單向氣閥及第一安全閥進(jìn)入第一水合物生成單元，并將壓力和溫度分別控制在2?3MPa和2?4°C ; (3)經(jīng)過(guò)分離器分離后的液體及固體雜質(zhì)經(jīng)過(guò)第七單向液閥進(jìn)入澄清池，澄清后的液體經(jīng)過(guò)第八單向液閥進(jìn)入制冰系統(tǒng)參與水合物生成的進(jìn)液過(guò)程； (4)經(jīng)過(guò)第一水合物生成單元中的水合反應(yīng)后，包括CO2及少量H2S在內(nèi)的酸性氣體被固定下來(lái)，剩余的氣體在經(jīng)過(guò)第一氣體濃度監(jiān)測(cè)儀檢測(cè)所含CO2氣體的體積濃度后，根據(jù)合格與否決定是否需要二級(jí)分離；若不合格，氣體經(jīng)過(guò)第二安全閥，第五安全閥，第六安全閥后再次進(jìn)入壓縮機(jī)壓縮后經(jīng)過(guò)第三單向氣閥及第一安全閥進(jìn)入第一水合物生成單元； (5)經(jīng)第一氣體濃度監(jiān)測(cè)儀檢測(cè)后合格的氣體，經(jīng)過(guò)第二安全閥，氣體增壓?jiǎn)卧?，氣液二相閥進(jìn)入第二水合物生成單元，并將壓力和溫度分別控制在3.5?8MPa和2?6V ;在這個(gè)過(guò)程當(dāng)中，絕大部分甲烷以水合物的形式被固定下來(lái)，剩余的氣體在經(jīng)過(guò)第二氣體濃度監(jiān)測(cè)儀檢測(cè)所含CH4氣體的濃度后，根據(jù)合格與否看是否需要進(jìn)行二級(jí)分離，若合格，剩余的氣體經(jīng)過(guò)第三安全閥及第四單向氣閥排出； (6)若經(jīng)過(guò)第二氣體濃度監(jiān)測(cè)儀檢測(cè)所含CH4氣體的濃度不合格，則進(jìn)行二次分離，根據(jù)不同的情況可選擇不同的級(jí)數(shù)，剩余的氣體經(jīng)過(guò)第三安全閥經(jīng)過(guò)第五單向氣閥，第二防火防爆壓縮機(jī)，第四安全閥后，若剩余的甲烷濃度較高，則氣體由第四安全閥、第六安全閥后進(jìn)入壓縮機(jī)壓縮后經(jīng)過(guò)第三單向氣閥及第一安全閥進(jìn)入第一水合物生成單元，此時(shí)將第一水合物生成單元的壓力和溫度分別控制在3.5?SMPa和2?6°C，后經(jīng)過(guò)第二安全閥，氣體增壓?jiǎn)卧庖憾嚅y進(jìn)入第二水合物生成單元，并將壓力和溫度分別控制在3.5?SMPa和2?6°C;若剩余的甲烷濃度不太高，則氣體由第四安全閥后，由第五安全閥，氣體增壓?jiǎn)卧瑲庖憾嚅y進(jìn)入第二水合物生成單元進(jìn)行二次分離； (7)油田生產(chǎn)過(guò)程的高濃度鹽水以及其它的來(lái)水由制冰裝置制冰后由研碎裝置研碎后，表面活性劑經(jīng)過(guò)第六單向液閥及拉瓦爾噴閥噴入與冰水混合物混合后由第四漿液泵供能經(jīng)過(guò)第六截止閥后分別向第一水合物生成單元及第二水合物生成單元供液；對(duì)于第一水合物生成單元而言，液體在經(jīng)過(guò)第六截止閥后由第一液體流量計(jì)計(jì)量后經(jīng)過(guò)第四單向液閥，第一安全閥進(jìn)入第一水合物生成單元；對(duì)于第二水合物生成單元，液體在經(jīng)過(guò)第六截止閥后由第二液體流量計(jì)計(jì)量后經(jīng)過(guò)第五單向液閥，氣體增壓?jiǎn)卧瑲庖憾嚅y進(jìn)入第二水合物生成單元； (8)由第一水合物生成單元生成的二氧化碳水合物經(jīng)過(guò)第一截止閥進(jìn)入過(guò)濾器使得未反應(yīng)完全的超高濃度鹽水經(jīng)過(guò)第一單向液閥后排出，起到了排鹽的目的；水合物則由第一漿液泵泵入三相分離器后進(jìn)行三相分離，分離后的氣體由第六單向氣閥，第四安全閥重新參與水合物生成過(guò)程起到了循環(huán)利用；分離后的液體經(jīng)過(guò)第三單向液閥進(jìn)入制冰裝置重新參與進(jìn)液過(guò)程；分離后的0)2水合物經(jīng)過(guò)第三截止閥，第二漿液泵的進(jìn)入水合物分解單元，需要指出的是水合物分解過(guò)程中所需的熱量由太陽(yáng)能提供，分解后的0)2氣體經(jīng)由第七單向氣閥作為氣驅(qū)用二氧化碳原料氣輸出，分解后的水在水泵的作用下由第二單向液閥重新進(jìn)入制冰裝置制冰； (9)第二水合物生成單元以水合物形式固定下來(lái)的014經(jīng)過(guò)第二截止閥進(jìn)入過(guò)濾器洗鹽后由第一漿液泵泵入三相分離器進(jìn)行分離，分離出未反應(yīng)的氣體由第六單向氣閥，第四安全閥重新參與水合物生成過(guò)程起到了循環(huán)利用；分離出液體經(jīng)過(guò)第三單向液閥進(jìn)入制冰裝置重新參與進(jìn)液過(guò)程；離出的CH4水合物經(jīng)過(guò)第四截止閥由第三漿液泵泵入造粒機(jī)造粒，造粒后的CH4水合物經(jīng)過(guò)第五截止閥后送上外輸用車輛裝車外輸。
4.如權(quán)利要求3所述的一種煤層氣的凈化、提濃及采出水的處理裝置的處理方法，其特征在于:步驟(2)中第一水合物生成單元的壓力和溫度取2.5MPa和3°C。
5.如權(quán)利要求3所述的一種煤層氣的凈化、提濃及采出水的處理裝置的處理方法，其特征在于:步驟(4)中0)2氣體的體積濃度< 3%為合格。
6.如權(quán)利要求3所述的一種煤層氣的凈化、提濃及采出水的處理裝置的處理方法，其特征在于:步驟(5)中第二水合物生成單元的壓力和溫度取6MPa和:TC ;馳放氣中甲烷的體積含量不得超過(guò)1%視為合格。
7.如權(quán)利要求3所述的一種煤層氣的凈化、提濃及采出水的處理裝置的處理方法，其特征在于:步驟(6)中第一水合物生成單元和第二水合物生成單元的壓力和溫度取6MPa和3。。。
8.如權(quán)利要求3所述的一種煤層氣的凈化、提濃及采出水的處理裝置的處理方法，其特征在于:步驟(7)中表面活性劑的組成為300mg/L SDS + 500mg/L納米石墨顆粒,納米石墨顆粒細(xì)度20nm?90nm。
【文檔編號(hào)】C10L3/10GK104479780SQ201410678395
【公開(kāi)日】2015年4月1日 申請(qǐng)日期:2014年11月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月24日
【發(fā)明者】周詩(shī)崠, 余益松, 吳志敏, 王密, 朱云華, 王樹(shù)立, 甘作權(quán) 申請(qǐng)人:常州大學(xué)