用于煤层气脱氧的节能方法技术

本发明专利技术提供了一种用于煤层气脱氧的节能方法，所述节能方法包括使用多个串联的脱氧反应器和一个中央废锅对新鲜煤层气进行脱氧，其中除了获得产品气的最后一个脱氧反应器之外，从其他脱氧反应器出来的反应气首先与所述新鲜煤层气混合，然后进入所述中央废锅进行换热处理，接着再进入下一个脱氧反应器。本发明专利技术的用于煤层气脱氧的节能方法可以减少废锅和管道的成本，提高热量回收和利用效率，并且使得工艺操作控制更容易，能够提高煤层气脱氧工艺的经济效益。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及ー种用于煤层气脱氧的节能エ艺。
技术介绍
煤层气是ー种非常规能源，由于在采煤过程中经常会混有一定空气，难于储存或运输，严重制约煤层气的开发利用。甲烷与氧气的反应属于强放热反应。绝热温升的数值大致为CH4+202 — C02+2H20, Δ H0298 = -206. 2kJ/mol02+4H2 — 2H20, Δ H0298 = -165. OkJ/mol 如何高效回收利用强放热反应放出的大量热能是影响煤层气脱氧エ艺经济性的关键问题。专利申请公开CN101508924A提供了一种煤矿区煤层气催化脱氧エ艺，采用多级反应器进行多级催化脱氧反应，控制每ー级反应器的入口气体温度及入口气体中O2含量，使催化脱氧反应后每ー级反应器的出ロ气体温度均< 660°C。缺点是就出ロ气体温度660 V时，该文献对此部分的热量的利用较低。专利申请公开CN101613627A提供了一种含氧煤层气催化脱氧エ艺，含氧煤层气和以一定循环比返回的煤层气产品气混合进入固定床绝热催化反应器，煤层气中的甲烷与氧气反应生成ニ氧化碳和水。缺点是最終煤层气中氧气体积百分数在O. 2%，脱氧程度不够，不能满足不同エ业用气需要。专利申请公开CN101423783A提供了 ー种含可燃性气体的混合气体催化脱氧エ艺，采用的催化反应器为多个串联绝热反应器或ー个多层绝热反应器，最后ー个反应器为主反应器。其缺点主要是设备投资比较大，材质要求高，操作较为复杂。总体来说，目前的煤层气脱氧エ艺虽然正在日趋成熟，但是它们存在能量回收效率较低、设备投资大、材质要求高和/或操作复杂等问题。因此，需要开发ー种能耗低、易操作、回收热能效率高且管道设备投资少的煤层气脱氧的节能エ艺。
技术实现思路
为此，本专利技术意在提供一种能耗低、易操作、回收热能效率高且管道设备投资少的煤层气脱氧的节能エ艺。具体地，针对热量的利用率较低的问题，本专利技术提出了使用ー个中央废锅，由此可以直接利用换热把这部分热量利用起来，减少热量的损失。另外，为了降低煤层气脱氧反应器与管道连接处的管材要求，提出了用新鮮气稀释反应气；此外，针对不同用气要求，提出了在串联的脱氧反应器中采用不同脱氧精度的催化剂，由此既可以将煤层气中氧气脱除至O. 5% (除另有具体指明外，本文中提及的氧气含量均为体积百分含量)以下，也可以将煤层气中氧气脱除至O. Ippm以下，从而可以满足不同的エ业用气需要。本专利技术提供了一种，所述节能方法包括使用多个串联的脱氧反应器和ー个中央废锅对新鮮煤层气进行脱氧，其中除了获得产品气的最后ー个脱氧反应器之外，从其他脱氧反应器出来的反应气首先与所述新鲜煤层气混合，然后进入所述中央废锅进行换热处理，接着再进入下ー个脱氧反应器。在ー个优选实施方式中，使用2 4个所述脱氧反应器。在ー个优选实施方式中，使用3 4个所述脱氧反应器。在ー个优选实施方式中，进入所述中央废锅的混合气体的温度为200 800°C。在ー个优选实施方式中，进入所述中央废锅的混合气体的温度为500 700°C。在ー个优选实施方式中，从所述中央废锅出来的反应气的温度为200 600°C。在ー个优选实施方式中，从所述中央废锅出来的混合气体的温度为300 400°C。 在ー个优选实施方式中，进ー步包括将所述产品气的一部分用作循环气，并且所述新鲜煤层气在进入第一个脱氧反应器之前与所述循环气混合。在ー个优选实施方式中，进ー步包括所述新鲜煤层气在进入第一个脱氧反应器之前与惰性气体混合。在ー个优选实施方式中，所述惰性气体选自水蒸气或氮气。 在ー个优选实施方式中，使用的所述新鲜煤层气已经过脱硫处理。在ー个优选实施方式中，进入第一个脱氧反应器的气体预先经过换热器进行换热处理。在ー个优选实施方式中，在进入最后一个脱氧反应器之前，从所述中央废锅出来的混合气体经过换热器进行换热处理。在ー个优选实施方式中，还包括在所述最后一个脱氧反应器之后使用冷却系统，并且通过所述冷却系统获得所述产品气。本专利技术的可以减少中央废锅和连接管道的投资成本，提高热量回收和利用效率，并且使得エ艺操作控制更容易，提高了煤层气脱氧エ艺的经济效益。附图说明图I为根据本专利技术ー个实施例的用于煤层气脱氧的エ艺流程图，该图中，E1、E2表示换热器；R1、R2、R3、R4表示脱氧反应器。图2为根据本专利技术另一个实施例的用于煤层气脱氧的エ艺流程图，该图中，E1、E2表不换热器；R1、R2、R3、R4表不脱氧反应器；C表不循环机。具体实施例方式本专利技术通过采用ー个中央废锅以及用新鲜煤层气与经过脱氧的反应气混合，便于饱和蒸汽的收集和过热化的操作控制；同时从中央废锅出来的混合气体(反应气+新鮮煤层气)温度基本相同，有利于多级煤层气脱氧反应器的控制和操作；脱氧反应器出口的反应气温度较低，使得可以降低对脱氧反应器与中央废锅之间的连接管道的材质要求。本专利技术提供了一种用于煤层气脱氧的节能エ艺，所述节能エ艺包括多个串联的脱氧反应器和ー个中央废锅，其中除了最后ー个脱氧反应器之外，利用新鮮煤层气等首先与经过脱氧反应器脱氧后的反应气例如在脱氧反应器的底部或下部混合，以控制从脱氧反应器出来的反应气的温度，然后再进入中央废锅，从而保证各股需要进入中央废锅的气体温度基本一致。针对使用多个煤层气脱氧反应器的エ艺，本专利技术仅采用ー个中央废锅，使得产生的饱和蒸汽规格例如温度稳定一致，有利于饱和蒸汽的收集和过热化的操作控制；同时从中央废锅出来的混合气体温度基本相同，有利于多级煤层气脱氧反应器的操作控制，可以更好地避免反应器内温度过高导致催化剂烧结和热失活的发生，減少由于进入煤层气脱氧反应器的反应气温度低于催化剂起活温度(320°C)使催化剂催化效果降低。由于除了最后ー个脱氧反应器之外，将各个其他脱氧反应器出来的混合后气体控制在较低温度(低于550°C )，所以可以降低对脱氧反应器与中央废锅之间的连接管道的材质要求，減少废锅和管道的投资成本。要说明的是，本专利技术的所述煤层气脱氧エ艺可以有循环气或惰性气体，也可以没有循环气或惰性气体。为了清楚和充分公开的目的，这里以使用一部分产品气作为循环气的煤层气脱氧エ艺为例，简述本专利技术的脱氧エ艺如下新鮮煤层气(主要来源于地下采煤过程中产生的煤层气或经脱硫后的煤层气)在 进入换热器之前，可选地与来自产品气中的一部分的循环气(或添加的其他惰性气体，如水蒸气或氮气等)混合，这样混合后可以使新鮮煤层气中的氧气含量降低，优选通过以ー定比例进行混合，可以使新鮮煤层气中氧气含量降低到特定值以下。然后，该混合气体(新鲜煤层气+循环气或惰性气体)优选进入换热器进行换热，以便使经过换热后的气体温度达到催化剂反应的起活温度例如320°C后，进入脱氧エ艺的第一个反应器进行脱氧反应，在该脱氧反应器中，通过该脱氧反应器中的催化剂反应后，将混合气体中的氧气通过反应而降低到一定值以下。这样反应后的反应气在该第一个脱氧反应器的底部或下部与新鲜煤层气再混合，以使从第一个脱氧反应器出来的反应气的温度降低，然后该混合气体(反应气+新鮮煤层气)进入中央废锅进行换热，例如在中央废锅中用常温水交换该混合气体的部分热量，可以起到同时回收和利用该混合气体的过量热能的作用。经过中央废锅换热后的气体接着进入下一个脱氧反应器以对其中的混合气体进行脱氧反应本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于煤层气脱氧的节能方法，所述节能方法包括使用多个串联的脱氧反应器和一个中央废锅对新鲜煤层气进行脱氧，其中除了获得产品气的最后一个脱氧反应器之外，从其他脱氧反应器出来的反应气首先与所述新鲜煤层气混合，然后进入所述中央废锅进行换热处理，接着再进入下一个脱氧反应器。

【技术特征摘要】
1.一种用于煤层气脱氧的节能方法，所述节能方法包括使用多个串联的脱氧反应器和一个中央废锅对新鲜煤层气进行脱氧，其中除了获得产品气的最后一个脱氧反应器之外，从其他脱氧反应器出来的反应气首先与所述新鲜煤层气混合，然后进入所述中央废锅进行换热处理，接着再进入下一个脱氧反应器。2.根据权利要求I所述的节能方法，其特征在于，使用2 4个所述脱氧反应器。3.根据权利要求2所述的节能方法，其特征在于，使用3 4个所述脱氧反应器。4.根据权利要求I所述的节能方法，其特征在于，进入所述中央废锅的混合气体的温度为200 800°C。5.根据权利要求4所述的节能方法，其特征在于，进入所述中央废锅的混合气体的温度为500 700°C。6.根据权利要求I所述的节能方法，其特征在于，从所述中央废锅出来的反应气的温度为200 6000C ο7.根据权利要求6所述的节能方法，其特征在于，从所述中央废锅出来的混合气体的温度为300 400°C。8.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：王义，王磊，朱攀中，于建涛，常俊石，
申请(专利权)人：新地能源工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：