用于煤層氣脫氧的節能方法技術

本發明專利技術提供了一種用于煤層氣脫氧的節能方法，所述節能方法包括使用多個串聯的脫氧反應器和一個中央廢鍋對新鮮煤層氣進行脫氧，其中除了獲得產品氣的最后一個脫氧反應器之外，從其他脫氧反應器出來的反應氣首先與所述新鮮煤層氣混合，然后進入所述中央廢鍋進行換熱處理，接著再進入下一個脫氧反應器。本發明專利技術的用于煤層氣脫氧的節能方法可以減少廢鍋和管道的成本，提高熱量回收和利用效率，并且使得工藝操作控制更容易，能夠提高煤層氣脫氧工藝的經濟效益。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及ー種用于煤層氣脫氧的節能エ藝。
技術介紹
煤層氣是ー種非常規能源，由于在采煤過程中經常會混有一定空氣，難于儲存或運輸，嚴重制約煤層氣的開發利用。甲烷與氧氣的反應屬于強放熱反應。絕熱溫升的數值大致為CH4+202 — C02+2H20, Δ H0298 = -206. 2kJ/mol02+4H2 — 2H20, Δ H0298 = -165. OkJ/mol 如何高效回收利用強放熱反應放出的大量熱能是影響煤層氣脫氧エ藝經濟性的關鍵問題。專利申請公開CN101508924A提供了一種煤礦區煤層氣催化脫氧エ藝，采用多級反應器進行多級催化脫氧反應，控制每ー級反應器的入口氣體溫度及入口氣體中O2含量，使催化脫氧反應后每ー級反應器的出ロ氣體溫度均< 660°C。缺點是就出ロ氣體溫度660 V時，該文獻對此部分的熱量的利用較低。專利申請公開CN101613627A提供了一種含氧煤層氣催化脫氧エ藝，含氧煤層氣和以一定循環比返回的煤層氣產品氣混合進入固定床絕熱催化反應器，煤層氣中的甲烷與氧氣反應生成ニ氧化碳和水。缺點是最終煤層氣中氧氣體積百分數在O. 2%，脫氧程度不夠，不能滿足不同エ業用氣需要。專利申請公開CN101423783A提供了 ー種含可燃性氣體的混合氣體催化脫氧エ藝，采用的催化反應器為多個串聯絕熱反應器或ー個多層絕熱反應器，最后ー個反應器為主反應器。其缺點主要是設備投資比較大，材質要求高，操作較為復雜。總體來說，目前的煤層氣脫氧エ藝雖然正在日趨成熟，但是它們存在能量回收效率較低、設備投資大、材質要求高和/或操作復雜等問題。因此，需要開發ー種能耗低、易操作、回收熱能效率高且管道設備投資少的煤層氣脫氧的節能エ藝。
技術實現思路
為此，本專利技術意在提供一種能耗低、易操作、回收熱能效率高且管道設備投資少的煤層氣脫氧的節能エ藝。具體地，針對熱量的利用率較低的問題，本專利技術提出了使用ー個中央廢鍋，由此可以直接利用換熱把這部分熱量利用起來，減少熱量的損失。另外，為了降低煤層氣脫氧反應器與管道連接處的管材要求，提出了用新鮮氣稀釋反應氣；此外，針對不同用氣要求，提出了在串聯的脫氧反應器中采用不同脫氧精度的催化劑，由此既可以將煤層氣中氧氣脫除至O. 5% (除另有具體指明外，本文中提及的氧氣含量均為體積百分含量)以下，也可以將煤層氣中氧氣脫除至O. Ippm以下，從而可以滿足不同的エ業用氣需要。本專利技術提供了一種，所述節能方法包括使用多個串聯的脫氧反應器和ー個中央廢鍋對新鮮煤層氣進行脫氧，其中除了獲得產品氣的最后ー個脫氧反應器之外，從其他脫氧反應器出來的反應氣首先與所述新鮮煤層氣混合，然后進入所述中央廢鍋進行換熱處理，接著再進入下ー個脫氧反應器。在ー個優選實施方式中，使用2 4個所述脫氧反應器。在ー個優選實施方式中，使用3 4個所述脫氧反應器。在ー個優選實施方式中，進入所述中央廢鍋的混合氣體的溫度為200 800°C。在ー個優選實施方式中，進入所述中央廢鍋的混合氣體的溫度為500 700°C。在ー個優選實施方式中，從所述中央廢鍋出來的反應氣的溫度為200 600°C。在ー個優選實施方式中，從所述中央廢鍋出來的混合氣體的溫度為300 400°C。 在ー個優選實施方式中，進ー步包括將所述產品氣的一部分用作循環氣，并且所述新鮮煤層氣在進入第一個脫氧反應器之前與所述循環氣混合。在ー個優選實施方式中，進ー步包括所述新鮮煤層氣在進入第一個脫氧反應器之前與惰性氣體混合。在ー個優選實施方式中，所述惰性氣體選自水蒸氣或氮氣。 在ー個優選實施方式中，使用的所述新鮮煤層氣已經過脫硫處理。在ー個優選實施方式中，進入第一個脫氧反應器的氣體預先經過換熱器進行換熱處理。在ー個優選實施方式中，在進入最后一個脫氧反應器之前，從所述中央廢鍋出來的混合氣體經過換熱器進行換熱處理。在ー個優選實施方式中，還包括在所述最后一個脫氧反應器之后使用冷卻系統，并且通過所述冷卻系統獲得所述產品氣。本專利技術的可以減少中央廢鍋和連接管道的投資成本，提高熱量回收和利用效率，并且使得エ藝操作控制更容易，提高了煤層氣脫氧エ藝的經濟效益。附圖說明圖I為根據本專利技術ー個實施例的用于煤層氣脫氧的エ藝流程圖，該圖中，E1、E2表示換熱器；R1、R2、R3、R4表示脫氧反應器。圖2為根據本專利技術另一個實施例的用于煤層氣脫氧的エ藝流程圖，該圖中，E1、E2表不換熱器；R1、R2、R3、R4表不脫氧反應器；C表不循環機。具體實施例方式本專利技術通過采用ー個中央廢鍋以及用新鮮煤層氣與經過脫氧的反應氣混合，便于飽和蒸汽的收集和過熱化的操作控制；同時從中央廢鍋出來的混合氣體(反應氣+新鮮煤層氣)溫度基本相同，有利于多級煤層氣脫氧反應器的控制和操作；脫氧反應器出口的反應氣溫度較低，使得可以降低對脫氧反應器與中央廢鍋之間的連接管道的材質要求。本專利技術提供了一種用于煤層氣脫氧的節能エ藝，所述節能エ藝包括多個串聯的脫氧反應器和ー個中央廢鍋，其中除了最后ー個脫氧反應器之外，利用新鮮煤層氣等首先與經過脫氧反應器脫氧后的反應氣例如在脫氧反應器的底部或下部混合，以控制從脫氧反應器出來的反應氣的溫度，然后再進入中央廢鍋，從而保證各股需要進入中央廢鍋的氣體溫度基本一致。針對使用多個煤層氣脫氧反應器的エ藝，本專利技術僅采用ー個中央廢鍋，使得產生的飽和蒸汽規格例如溫度穩定一致，有利于飽和蒸汽的收集和過熱化的操作控制；同時從中央廢鍋出來的混合氣體溫度基本相同，有利于多級煤層氣脫氧反應器的操作控制，可以更好地避免反應器內溫度過高導致催化劑燒結和熱失活的發生，減少由于進入煤層氣脫氧反應器的反應氣溫度低于催化劑起活溫度(320°C)使催化劑催化效果降低。由于除了最后ー個脫氧反應器之外，將各個其他脫氧反應器出來的混合后氣體控制在較低溫度(低于550°C )，所以可以降低對脫氧反應器與中央廢鍋之間的連接管道的材質要求，減少廢鍋和管道的投資成本。要說明的是，本專利技術的所述煤層氣脫氧エ藝可以有循環氣或惰性氣體，也可以沒有循環氣或惰性氣體。為了清楚和充分公開的目的，這里以使用一部分產品氣作為循環氣的煤層氣脫氧エ藝為例，簡述本專利技術的脫氧エ藝如下新鮮煤層氣(主要來源于地下采煤過程中產生的煤層氣或經脫硫后的煤層氣)在 進入換熱器之前，可選地與來自產品氣中的一部分的循環氣(或添加的其他惰性氣體，如水蒸氣或氮氣等)混合，這樣混合后可以使新鮮煤層氣中的氧氣含量降低，優選通過以ー定比例進行混合，可以使新鮮煤層氣中氧氣含量降低到特定值以下。然后，該混合氣體(新鮮煤層氣+循環氣或惰性氣體)優選進入換熱器進行換熱，以便使經過換熱后的氣體溫度達到催化劑反應的起活溫度例如320°C后，進入脫氧エ藝的第一個反應器進行脫氧反應，在該脫氧反應器中，通過該脫氧反應器中的催化劑反應后，將混合氣體中的氧氣通過反應而降低到一定值以下。這樣反應后的反應氣在該第一個脫氧反應器的底部或下部與新鮮煤層氣再混合，以使從第一個脫氧反應器出來的反應氣的溫度降低，然后該混合氣體(反應氣+新鮮煤層氣)進入中央廢鍋進行換熱，例如在中央廢鍋中用常溫水交換該混合氣體的部分熱量，可以起到同時回收和利用該混合氣體的過量熱能的作用。經過中央廢鍋換熱后的氣體接著進入下一個脫氧反應器以對其中的混合氣體進行脫氧反應本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于煤層氣脫氧的節能方法，所述節能方法包括使用多個串聯的脫氧反應器和一個中央廢鍋對新鮮煤層氣進行脫氧，其中除了獲得產品氣的最后一個脫氧反應器之外，從其他脫氧反應器出來的反應氣首先與所述新鮮煤層氣混合，然后進入所述中央廢鍋進行換熱處理，接著再進入下一個脫氧反應器。

【技術特征摘要】
1.一種用于煤層氣脫氧的節能方法，所述節能方法包括使用多個串聯的脫氧反應器和一個中央廢鍋對新鮮煤層氣進行脫氧，其中除了獲得產品氣的最后一個脫氧反應器之外，從其他脫氧反應器出來的反應氣首先與所述新鮮煤層氣混合，然后進入所述中央廢鍋進行換熱處理，接著再進入下一個脫氧反應器。2.根據權利要求I所述的節能方法，其特征在于，使用2 4個所述脫氧反應器。3.根據權利要求2所述的節能方法，其特征在于，使用3 4個所述脫氧反應器。4.根據權利要求I所述的節能方法，其特征在于，進入所述中央廢鍋的混合氣體的溫度為200 800°C。5.根據權利要求4所述的節能方法，其特征在于，進入所述中央廢鍋的混合氣體的溫度為500 700°C。6.根據權利要求I所述的節能方法，其特征在于，從所述中央廢鍋出來的反應氣的溫度為200 6000C ο7.根據權利要求6所述的節能方法，其特征在于，從所述中央廢鍋出來的混合氣體的溫度為300 400°C。8.根據權...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王義，王磊，朱攀中，于建濤，常俊石，
申請(專利權)人：新地能源工程技術有限公司，
類型：發明
國別省市：