[發明專利]一種含氧煤層氣的流化床催化脫氧方法及設備

有效

• 申請號: 201110393395.2
• 申請日: 2011-12-02
• 公開（公告）號: CN102517109A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發明（設計）人: 房倚天;趙建濤;王洋;黃戒介;方惠斌;董立波;王建國
• 申請（專利權）人: 中國科學院山西煤炭化學研究所
• 主分類號: C10L3/10
• 分類號: C10L3/10
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司 14101
• 代理人: 劉寶賢

1.一種含氧煤層氣的流化床催化脫氧方法，其特征在于包括如下步驟：

(1)系統低溫啟動：首先汽包注水，控制汽包液位在安全范圍；然后利用煤層氣烘爐，預熱流化床脫氧反應器至300-400℃，即催化劑的最低引燃溫度以上；

(2)含氧煤層氣從含氧煤層氣入口噴嘴直接進入流化床脫氧反應器，噴嘴氣速30-60m/s，控制流化床反應器的操作壓力0-0.4MPa，表觀氣速0.2-2.0m/s；

(3)粒徑40-1000μm脫氧催化劑顆粒裝入進料斗，在吹送氣作用下加入流化床脫氧反應器；

(4)煤層氣中的甲烷和氧在流化床脫氧反應器內進行低溫催化燃燒反應，氣固接觸時間2-10s，反應溫度350-650℃；

(5)氣體攜帶部分固體催化劑顆粒向上運動，從流化床脫氧反應器頂部出口進入一、二級旋風分離器，收集的固體催化劑顆粒在回料控制閥和吹送氣控制下，循環進入流化床脫氧反應器；

(6)旋風分離器粗除塵后的脫氧煤層氣經高溫過濾器除去微細催化劑粉塵后，送后系統使用。

2.如權利要求1所述的一種含氧煤層氣的流化床催化脫氧方法，其特征在于所述的含氧煤層氣中甲烷的體積百分含量30-80％，氧的體積百分含量5-15％，氮氣的體積百分含量20-60％。

3.如權利要求1所述的一種含氧煤層氣的流化床催化脫氧方法，其特征在于所述的脫氧煤層氣中氧的體積百分含量小于0.5％。

4.如權利要求1所述的一種含氧煤層氣的流化床催化脫氧方法，其特征在于所述的脫氧催化劑為球形的非貴金屬催化劑，以Co、Fe、Cu、Mn中的一種或幾種為催化活性組分，活性組分含量5-30％，氧化鋁含量70-90％，其它金屬助劑含量2-10％，催化劑粒徑40-1000μm，孔容0.45-0.75cm³/g，堆密度0.6-1.0g/ml。

5.如權利要求1所述的一種含氧煤層氣的流化床催化脫氧方法，其特征在于所述的吹送氣是脫氧煤層氣、甲烷氣或氮氣。

6.如權利要求1所述的一種含氧煤層氣的流化床催化脫氧方法，其特征在于所述的高溫過濾器是燒結金屬絲網過濾器、燒結金屬粉末過濾器或者陶瓷過濾器。

7.一種流化床脫氧反應器，它是由殼體(19)，含氧煤層氣入口噴嘴、列管換熱器(2)、脫氧煤層氣出口(16)、脫氧催化劑顆粒入口(17)、催化劑顆粒排料口(18)、冷卻水入口(15)和蒸汽出口(14)組成，殼體(19)內布置豎直的列管換熱器(2)，列管的下端并聯與冷卻水入口(15)連接，列管的上端并聯與蒸汽出口(14)連接，冷卻水入口(15)和蒸汽出口(14)與汽包(3)相連，殼體(1)的下部為錐體，錐體上有兩排含氧煤層氣上層進氣噴嘴(12)和含氧煤層氣下層進氣噴嘴(13)，錐體底部為催化劑顆粒排料口(18)，殼體(1)的側面有脫氧催化劑顆粒入口(17)，頂部有脫氧煤層氣出口(16)。

8.如權利要求7所述的如一種流化床脫氧反應器，其特征在于所述的殼體(19)下部錐形的錐頂角60-90°，含氧煤層氣上層進氣噴嘴(12)和含氧煤層氣下層進氣噴嘴(13)分別與水平圓周切線的夾角20-60°。

9.如權利要求7所述的如一種流化床脫氧反應器，其特征在于所述的列管換熱器(2)的列管直徑25-89mm。