[發(fā)明專利]一種含氧煤層氣催化脫氧工藝

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910012669.1
• 申請(qǐng)日: 2009-07-23
• 公開（公告）號(hào): CN101613627A
• 公開（公告）日: 2009-12-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王樹東;王勝;蘇宏久;李德意
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所
• 主分類號(hào): C10K1/34
• 分類號(hào): C10K1/34;B01J23/40
• 代理公司: 沈陽晨創(chuàng)科技專利代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 張 晨

1.一種含氧煤層氣催化脫氧工藝，包括系統(tǒng)低溫起動(dòng)過程、工藝流程 及工藝操作參數(shù)；

具體如下：

通過向含氧煤層氣原料氣中引入預(yù)熱到25-50℃的小股氫氣，在脫氧催 化劑上與氧氣反應(yīng)，燃燒放熱預(yù)熱催化劑床層達(dá)到甲烷催化燃燒的起燃溫 度；穩(wěn)態(tài)操作時(shí)，初始含氧煤層氣和循環(huán)返回的煤層氣產(chǎn)品氣混合進(jìn)入裝 有貴金屬整體結(jié)構(gòu)催化劑的固定床絕熱脫氧反應(yīng)器，煤層氣中的甲烷與氧 氣在催化劑作用下反應(yīng)生成二氧化碳和水，產(chǎn)品氣經(jīng)過換熱/冷卻以降溫并 脫除其所含的水分，得到合格的煤層氣產(chǎn)品氣；部分產(chǎn)品氣以一定循環(huán)比 返回至脫氧反應(yīng)器入口與初始含氧煤層氣混合以控制脫氧反應(yīng)器入口的煤 層氣氧濃度；其特征在于：

（1-1）含氧煤層氣中氧氣的體積百分比濃度為1%-15%；

（1-2）合格的煤層氣產(chǎn)品氣中氧氣體積百分比濃度小于0.2%；

（1-3）脫氧反應(yīng)器的操作壓力為0-10MPa，穩(wěn)態(tài)操作時(shí)催化劑床層的 入口溫度為250-450℃，催化劑床層的出口溫度為450-650℃，體積反應(yīng)空 速為1,000-80,000hr^-1；

（1-4）煤層氣產(chǎn)品氣經(jīng)過至少兩級(jí)換熱/冷卻使其溫度降至30-50℃并 脫除其所含的水分；

（1-5）循環(huán)返回的煤層氣產(chǎn)品氣與初始含氧煤層氣的體積流量之比為 0∶1至6∶1。

2.按照權(quán)利要求1所述含氧煤層氣催化脫氧工藝，其特征在于：所述 合格的煤層氣產(chǎn)品氣中氧氣體積百分比濃度小于0.1%。

3.按照權(quán)利要求1所述含氧煤層氣催化脫氧工藝，其特征在于：所述 貴金屬整體結(jié)構(gòu)催化劑是指含有鉑族貴金屬Pd、Pt、Ru、Rh、Ir中的一種 或幾種催化活性組分，載體為堇青石蜂窩陶瓷、莫來石蜂窩陶瓷、Al₂O₃蜂 窩陶瓷、金屬蜂窩、金屬泡沫一些結(jié)構(gòu)規(guī)整惰性材料的催化劑。

4.按照權(quán)利要求1所述含氧煤層氣催化脫氧工藝，其特征在于：所述 脫氧反應(yīng)器的操作壓力為0.01-0.03MPa，穩(wěn)態(tài)操作時(shí)催化劑床層的入口溫 度為285-325℃，催化劑床層的出口溫度為550-650℃，體積反應(yīng)空速為 30,000-50,000hr^-1。

5.按照權(quán)利要求1所述含氧煤層氣催化脫氧工藝，其特征在于：所述 換熱/冷卻裝置包括至少一個(gè)高溫的氣氣換熱器或廢熱鍋爐，以及至少一個(gè) 低溫的氣液換熱器。

6.按照權(quán)利要求1所述含氧煤層氣催化脫氧工藝，其特征在于：所述 循環(huán)返回的煤層氣產(chǎn)品氣與初始含氧煤層氣的體積流量之比為0∶1至4∶ 1。

7.按照權(quán)利要求1所述含氧煤層氣催化脫氧工藝，其特征在于：所述 低溫起動(dòng)過程是通過直接向初始煤層氣原料氣中引入小股氫氣，煤層氣中 的氧氣和氫氣在脫氧催化劑上燃燒放熱預(yù)熱床層到250-450℃，達(dá)到甲烷的 催化燃燒的起燃溫度。

8.按照權(quán)利要求1所述含氧煤層氣催化脫氧工藝，其特征在于：所述 低溫起動(dòng)過程是通過向經(jīng)過加熱器預(yù)熱的初始煤層氣原料氣中引入小股氫 氣，煤層氣中的氧氣和氫氣在脫氧催化劑上燃燒放熱預(yù)熱床層到 250-450℃，達(dá)到甲烷的催化燃燒的起燃溫度。

9.按照權(quán)利要求1所述含氧煤層氣催化脫氧工藝，其特征在于：所述 循環(huán)返回的煤層氣產(chǎn)品氣是經(jīng)過換熱/冷卻脫水后的煤層氣產(chǎn)品氣，該股氣 體和高溫反應(yīng)氣體換熱以進(jìn)行預(yù)熱，然后和常溫原料氣混合進(jìn)入反應(yīng)器。

10.按照權(quán)利要求1所述含氧煤層氣催化脫氧工藝，其特征在于：所 述循環(huán)返回的煤層氣產(chǎn)品氣是脫氧反應(yīng)器出口的高溫氣體，該股氣體和常 溫原料氣混合進(jìn)入反應(yīng)器。

11.按照權(quán)利要求5所述含氧煤層氣催化脫氧工藝，其特征在于：所 述高溫氣氣換熱器或廢熱鍋爐是將脫氧反應(yīng)器出口氣體溫度冷卻至 150-500℃。