[發明專利]一種固定床煤層氣非催化脫氧方法及其裝置

有效

• 申請號: 201010256288.0
• 申請日: 2010-08-18
• 公開（公告）號: CN101914402A
• 公開（公告）日: 2010-12-15
• 發明（設計）人: 董衛果;王鵬;徐春霞;楊宗仁;文芳;張科達;李小亮;段超;吳濤
• 申請（專利權）人: 煤炭科學研究總院
• 主分類號: C10L3/10
• 分類號: C10L3/10
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 關暢

技術領域

本發明屬于煤層氣脫氧領域，特別是涉及一種固定床煤層氣非催化脫氧方法及其裝置。

背景技術

煤層氣，俗稱煤礦瓦斯，主要成分為甲烷(CH₄)，另外還含有一定量的二氧化碳、氮氣和氧氣等成分，是非常規天然氣。它是與煤伴生、共生的氣體資源。

煤層氣因含有氧氣，除了直接用作為燃料或發電外，要加壓輸送或濃縮必須把氧除掉，這樣才能保證后續工序的安全運行。目前可采用的煤層氣脫氧方法主要有催化脫氧法(CN02113627.0)和焦炭燃燒法等。二者相比，催化脫氧法需要用到催化劑，脫氧成本較高，焦炭燃燒法不需要使用催化劑，經濟有效且操作簡單，可使煤層氣中氧含量降至1％以下，而甲烷基本不損失或損失較小。煤礦瓦斯氣的焦炭燃燒脫氧，主要是用焦炭與煤層氣中的氧燃燒，從而除去煤層氣中的氧，工藝方法主要有非催化燃燒脫氧(CN02113627.0)和循環部分脫氧冷卻后煤層氣至脫氧前煤層氣(一種煤層氣焦炭脫氧工藝CN1919986A)。前者由于焦炭脫氧反應器是一個絕熱反應器，而脫氧過程中焦炭與氧反應、甲烷與氧反應等均是強放熱反應，因此，隨著反應時間的進行，反應器內溫度不斷升高，甲烷裂解程度增大，要將反應溫度控制在所需溫度范圍比較困難。后者采用循環部分脫氧冷卻后煤層氣至脫氧前的煤層氣中，雖可通過調節脫氧反應器中煤層氣的氧含量來控制反應溫度，但只對進入脫氧反應器中反應氣體的氧含量調至5-9％的氣體進行脫氧，才有較好的效果，氧氣濃度低，循環氣量大，且未采用水夾套結構，不能很好的將脫氧反應器中過多的熱量移出。

現有的固定床氣化裝置多是為煤氣化的用途而設計的，若用于煤層氣非催化除氧，或高徑比較大，氣體在爐內停留時間長，造成甲烷損耗嚴重；或排灰裝置多采用灰鎖結構排灰，在排灰時裝置內會有少量的煤層氣隨灰渣一起排出，不利于安全生產；或裝置是絕熱的，外無水夾套結構，不能很好的保護爐壁及將裝置中過多的熱量移出，容易導致反應器內溫度過高，進而造成煤層氣中甲烷的大量裂解，增大甲烷的損耗，均不能滿足煤層氣非催化脫氧用途。

發明內容

本發明的目的是提供一種固定床煤層氣非催化脫氧方法及其裝置。

本發明提供的固定床煤層氣非催化脫氧裝置，它包括爐體1在內的固定床煤層氣脫氧裝置本體，其中，所述爐體1的側壁上設有包圍著所述爐體側壁的水夾套2；該水夾套2的上部通過管道與汽包23的進氣口相連，該水夾套的下部通過管道與汽包23的出水口相連。

該裝置中，所述固定床煤層氣脫氧裝置本體包括爐體1、位于爐體1底部并與煤層氣進氣管16相通的爐篦21、通過管道與固定床反應器的爐體1頂部相連的煤箱4、浸沒固定床反應器的爐體1底部的水封裝置18、位于水封裝置18之下的螺旋排灰機17和一端與固定床反應器的爐體1相連另一端與煤層氣出氣管6相連的噴淋塔5；所述爐篦21外側設有刮刀20；固定床反應器的爐體1上方設有探火孔3；固定床反應器的爐體1側壁上設有檢修用人孔(檢修孔)22；所述水封裝置18包括水封和位于水封下方的渣池，水封裝置18的頂部設有超壓放散管19；

所述煤層氣出氣管6和煤層氣進氣管16之間通過三通甲26、三通乙25及位于所述三通甲26和三通乙25之間的循環氣返回管10相通，所述三通甲26連接所述煤層氣出氣管6與所述循環氣返回管10，所述三通乙25連接所述煤層氣進氣管16與所述循環氣返回管10；所述循環氣返回管10上由上至下依次設有循環氣調壓閥7、流量計甲8和循環氣壓縮機9；

所述煤層氣進氣管16上按照離固定床反應器的爐體由遠及近依次設有阻火器15、壓力傳感器14、超壓截斷閥13、進氣調壓閥12、防止循環氣返回管10中的循環氣倒流入煤層氣進氣管16的止回閥11及流量計乙24；

所述固定床反應器的爐體1的高徑比為1.5-3.2，優選1.5-2.4，此處所指高度是指從爐體1頂面到爐體1錐體底面的距離，所述徑為爐體1的內徑。

該裝置中，所述水夾套裝置的作用是通過調節其中水流量達到控制所述除氧反應器爐體1內除氧溫度的目的，由于除氧溫度較高，水夾套中會產生大量蒸汽，該蒸汽可通過汽包(蒸汽匯集器)23富集。所述汽包(蒸汽匯集器)23裝置的作用除了富集蒸汽外，還為所述水夾套提供水分。所述煤箱4的作用是存儲并定量提供除氧所需燃料。所述爐體1上方所設探火孔3的作用是探測爐內溫度和檢查燃燒層的分布情況。所述水封裝置18的頂部所設超壓放散管19的作用是在特殊情況下爐內壓力過高時，將爐內氣體導出。所述噴淋塔5的作用是對脫氧煤層氣進行冷卻除塵。