一种二级流化床煤层气非催化脱氧工艺制造技术

技术编号:7832953 阅读:233 留言:0更新日期:2012-10-11 08:11
一种二级流化床煤层气非催化脱氧工艺是将原料煤层气经换热器后由底部进入第二流化床反应器与脱氧剂Ⅱ进行一级脱氧反应,脱氧后的气固混合物由第二流化床顶侧部输入第二气固分离器,分离的固体通过灰斗排出;分离的初级产品气输入第一流化床底部与底侧部进入的脱氧剂进行二级脱氧反应,反应的气固混合物由第一流化床顶侧部进入第一气固分离器,分离的产品气经换热器、冷却器和除尘器,最后得到氧含量<1.5%的脱氧产品气。该脱氧工艺避免了甲烷的燃烧和裂解反应,减少甲烷损失,同时脱氧剂可以得到充分利用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种煤层气脱氧方法,具体是涉及一种二级流化床煤层气非催化脱氧工艺
技术介绍
煤层气属于非常规天然气,即煤在形成和演化过程中生成的、没有经过运移、以吸附状态存在于煤层内的天然气。煤层气的主要成份为甲烷(CH4)、氮气和氧气,是一种清洁和高热值的能源。由于煤层气通常不含硫、苯、汞、铅等可致癌的有毒物,所以煤层气可以替代常规天然气作为一种高热值、无污染的优质清洁能源,用作发电燃料、工业燃料、车用燃料、化工原料和居民生活燃料。目前,对于CH4含量在60%以上的煤层气,利用技术比较成熟;而CH4浓度相对比较低且混入空气的煤层气-煤层气抽放气利用技术相对比较少,煤层气中的氧使得煤层气的利用存在爆炸危险,通常只能就地使用,或被燃烧放空。据统计每年 我国从采煤行业排放的CH4达194亿m3,这样造成了极大的资源浪费。此外,CH4的温室效应是CO2的21倍,严重污染生态环境。因此,如果能将这种中、低浓度的含氧煤层气提纯,将具有重大的经济效益和环境效益。煤层气抽放气(含氧煤层气)利用的关键是开发经济高效的脱氧技术,目前的脱氧技术主要有两种一种是物理脱氧,包括低温深冷,变压吸附、膜分离以及气体磁力分离法等;一种是化学脱氧,包括催化法脱氧和焦炭燃烧法脱氧。低温深冷技术的原理是双级精馏。其流程是原料气首先进入制冷系统逐步降温直至部分组分变为液体,进入气液分离器分离为尾气和液态粗产品。根据需要,尾气进入下一级进行进一步的分离或返回制冷系统回收冷量,液态粗产品直接输出或适当增压后进入气提塔,进一步获得更纯的液态产品(塔顶气体则并入气液分离器尾气)。低温分离的特点是通过适当流程,可以实现在气态物料中高沸点的被分离组分连续逐步减少,转变为含低沸点成份的液态,而更低沸点组份的总量则基本不变。公开号为CN101531560A公开了 “一种以低温液化分离从含氧煤层气中提纯甲烷的方法”,其所述方法步骤是首先对含氧煤层气的原料气进行降温,再将降温后的含氧煤层气进行精馏处理,即得分离提纯的甲烷。变压吸附(PSA)技术是以吸附剂(多孔固体物质)内部表面对气体分子的物理吸收为基础,利用吸附剂在相同压力下易吸附高沸点组分、不易吸附低沸点组分和高压下吸附量增加(吸附组分)、减压下吸附量减少(解析组分)的特性,将原料气在高压力下通过吸附剂床层,高沸点杂质组分被选择性吸附,低沸点组分不易吸附而通过吸附剂床层,达到杂质组分的分离,然后在减压下解吸被吸附的组分使吸附剂获得再生,再次进行吸附分离杂质。通常的变压吸附工艺由一系列装有吸附剂的塔组成,其中每个塔都必须经历吸附,压力均衡,顺向减压,逆向减压,冲洗,一次冲压,二次冲压等七个步骤。该工艺所用的吸附剂可以是硅胶、氧化铝,A型、X型分子筛、活性碳或碳分子筛。但其关键是吸附剂对甲烷的吸附能力必须高于瓦斯气中其他组分(除水外),还要求甲烷和氮有较大的分离系数,同时甲烷又能很容易地从吸附剂中脱附出来。此专利技术的主要问题是加压过程中存在爆炸的危险。膜分离法脱氧具有不发生相态变化、设备简单、占地面积小等优点。公开号为CN1799679A公开了一种“变压吸附和膜分离技术”,是实现煤层气浓缩CH4和回收N2综合利用的方法。其膜分离工艺参数如下膜孔径为<0.01 ym,高压与低压比为>4,原料气压力> 200Pa,原料气温度< 25°C,通过膜吸附和变压吸附,获得CH4的含量达到50_95%。该工艺的缺点是气体各组分对薄膜的渗透能力不同,其渗透量与各组分渗透系数、渗透膜面积以及膜两侧的气体组分的分压差有关,在分离中会造成产品气的损失。而且甲烷爆炸极限随着压力增高急剧扩大,进一步凸显该技术的安全问题。气体磁力分离法,该方法的原理是煤层气中氧气具有顺磁性能被磁场吸引,而其中的甲烷、二氧化碳和氮气等具有抗磁性能被磁场排斥。通过利用交变梯度磁场把氧气从煤层气中脱除去。但是此技术目前仍然处于研究阶段,距离实际应用还有较长的距离。催化燃烧法的原理是甲烷在催化剂作用下与煤层气中的氧进行催化燃烧反应,达到脱氧的目的,其主要反应如下本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种二级流化床煤层气非催化脱氧工艺,该工艺所处理的原料气是含氧量为3% 17%的250°C的预热煤层气;该方法所采用的脱氧剂是粉碎到粒径小于3毫米的半焦或是长焰煤;该方法包括启动步骤和运行步骤; 所述启动步骤是将脱氧剂由第一流化床(3 )底部进入与由底部进入的煤层气进行脱氧反应,煤层气与脱氧剂的进料质量比为(8. 35-47. 30)/I,反应温度为300-450°C,反应后将气固混合物由第一流化床反应器(3)顶部输入第一气固分离器(4),分离出的固体脱氧剂II由底部输入第二流化床(8)用于二次脱氧;分离后的温度为200-300°C的气体经换热器(5)回收热量进行冷却器(6)后,经除尘脱硫器(7)与原料煤层气混合,获得混合原料气;所述运行步骤是将启动步骤的混合原料气经换热器(5)温度达到250°C,由底部进入第二流化床反应器(8),与脱氧剂II进行一级脱氧反应,混合原料气与脱氧剂II在单位时间的进料质量比为(8. 35-47. 30) /0. 8,脱氧反应温度为300-400°C,反应的气固混合物由第 二流化床(8)顶部输入第二气固分离器(13),分离的固体通过灰斗(12)排出;分离的温度为250°C的初级...

【专利技术属性】
技术研发人员:张永发熊小晋刘俊赵钰琼
申请(专利权)人:太原理工大学
类型:发明
国别省市:

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