[發明專利]一種用煤矸石處理含氧煤層氣的方法

有效

• 申請號: 201210174850.4
• 申請日: 2012-05-21
• 公開（公告）號: CN103131491A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發明（設計）人: 任軍;劉泉;謝傳金;趙治軍;謝克昌
• 申請（專利權）人: 太原理工大學;山西潔泰達煤化工工程有限公司
• 主分類號: C10L3/10
• 分類號: C10L3/10;B09B3/00
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司 14101
• 代理人: 江淑蘭

1.一種用煤矸石處理含氧煤層氣的方法，其特征在于：使用的化學物質材料為：含氧煤層氣、煤矸石，其組合準備用量如下：以千克、米³為計量單位

含氧煤層氣：以含氧體積分數12.6％計????25m³±0.05m³

煤矸石：以含碳質量分數15％計??????????10kg±0.01kg

用煤矸石處理含氧煤層氣方法如下：

(1)粉碎處理煤矸石

將煤矸石置于粉碎機內，進行粉碎，然后用100目篩網過篩；

粉碎、過篩重復進行，成粉粒，粉粒直徑≤0.15mm；

(2)收集儲存含氧煤層氣

將煤礦井下的含氧煤層氣通過管路收集于儲氣罐內儲存；

(3)煤矸石處理含氧煤層氣

煤矸石處理含氧煤層氣是在微波加熱爐內進行的，是在加熱、輸入含氧煤層氣、排出脫氧煤層氣、提取硅鋁酸鹽混合物的過程中完成的，脫氧煤層氣經除塵冷卻、脫硫凈化、變壓吸附分離，制成液化甲烷、液化二氧化碳、液化氮；

①打開微波加熱爐密封蓋，將煤矸石加入微波加熱爐內，然后關閉微波加熱爐密封蓋；

②開啟微波發生器，加熱爐內煤矸石，加熱溫度500℃±2℃；

③打開含氧煤層氣儲氣罐進氣管，向微波加熱爐內輸入含氧煤層氣，含氧煤層氣輸入速度0.5m³/min，爐內為0.1MPa，煤矸石中混合的碳與含氧煤層氣中混合的氧氣將進行化學反應，煤矸石中的碳反應后分離出的硅鋁酸鹽混合物，反應式如下：

式中：C——煤矸石中的碳

O₂——含氧煤層氣中的氧氣

CO₂——二氧化碳氣體

④打開微波加熱爐內電動卸料板并處于半開狀態，使微波加熱爐內反應后分離出的硅鋁酸鹽混合物緩慢落入出料倉，待產物硅鋁酸鹽混合物產物卸完之后關閉電動卸料板，然后打開出料倉密封蓋，硅鋁酸鹽混合物進入產物箱；

⑤經微波加熱爐反應后的脫氧煤層氣由氣體管進入除塵冷卻箱進行除塵和換熱冷卻，然后進入脫硫凈化箱進行脫硫凈化，最后進入變壓吸附分離箱進行氣體變壓吸附分離；

⑥經變壓吸附分離后的氣體為甲烷、二氧化碳、氮氣和尾氣，將不同氣體分別裝入壓力氣瓶中儲存，甲烷為無氧脫硫液化甲烷，二氧化碳氣體為液化二氧化碳，氮氣為液化氮，尾氣為液化尾氣，尾氣中含一氧化碳氣體和氫氣；

(4)化驗、分析、表征

對制備的產物硅鋁酸鹽混合物、液化甲烷、液化二氧化碳、液化氮的形貌、色澤、化學成分、化學物理性能進行化驗、分析、表征；

用氣相色譜儀對氣體進行分析；

結論：硅鋁酸鹽混合物為灰白色固態粉末，可做化學藥劑，液化甲烷為液化氣體，可做燃料，液化二氧化碳可做化工原料，液化氮為惰性氣體，可做保護性氣體使用，尾氣可做燃料。

2.根據權利要求1所述的一種用煤矸石處理含氧煤層氣的方法，其特征在于：煤矸石處理含氧煤層氣是在微波加熱爐內進行的，是在加熱、輸入含氧煤層氣、排出脫氧煤層氣、提取硅鋁酸鹽混合物、除塵冷卻、脫硫凈化、變壓吸附分離狀態下完成的；微波加熱爐(1)為矩形，微波加熱爐(1)上部為進料斗(2)，微波加熱爐(1)與進料斗(2)之間設有密封蓋(4)，進料斗(2)上部由進料斗蓋(3)蓋住；微波加熱爐(1)內下部設有網架(7)，在網架(7)上設有電動卸料網(6)，在微波加熱爐(1)內、網架(7)上部為煤矸石(13)，在網架(7)下部為氣體腔(45)，在氣體腔(45)下部連接產物箱(9)，氣體腔(45)與產物箱(9)之間設有電動卸料板(8)；產物箱(9)右側部為產物箱門(43)，產物箱(9)內為硅鋁酸鹽混合物(14)；在微波加熱爐(1)的左上部設置煤層氣儲氣罐(16)，煤層氣儲氣罐(16)左端聯接煤層氣管(15)，右端由進氣管(17)與微波加熱爐(1)的氣體腔(45)聯通，進氣管(17)由進氣閥(18)控制；微波加熱爐(1)內的煤矸石(13)在加熱、輸入含氧煤層氣(11)反應后由氣體閥(20)、抽氣泵(19)把脫氧煤層氣(12)排入除塵冷卻箱(21)內，除塵冷卻后經氣體閥(22)控制排入脫硫凈化箱(23)，脫硫后經氣體閥(24)排入變壓吸附分離箱(25)，分離后一路由氣體閥(26)控制進入甲烷管(27)、甲烷氣瓶(40)，一路由氣體閥(28)控制進入二氧化碳管(29)、二氧化碳氣瓶(41)，一路由氣體閥(30)控制進入氮氣管(31)、氮氣瓶(42)，一路由氣體閥(46)控制進入尾氣管(47)、尾氣瓶(48)；在微波加熱爐(1)的左部設有電控箱(32)，在電控箱(32)上設有顯示屏(33)、指示燈(34)、電源開關(37)、微波控制器(35)、溫度調控器(36)、電動卸料網開關(38)、電動卸料板開關(39)，并由電纜(10)與微波加熱爐(1)連接。