CN102161924A - 一种煤层气用生物质炭低温脱氧法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种含氧煤层气的脱氧提纯技术，具体涉及一种煤层气用生物质炭低温脱氧法。本发明的目的是解决目前煤层气浪费严重且给煤矿开采带来安全隐患，而煤层气脱氧的现有技术存在脱氧条件难控制、甲烷总量难保证、回收甲烷成本高等技术问题。本发明的技术方案为：一种煤层气用生物质炭低温脱氧方法，将煤层气以150～250M3/HR的流速通过生物质炭反应器，煤层气在温度为350～600℃、压力为0.157～0.307MPa条件下进行脱氧反应；所述的生物质炭反应器由生物质炭、正催化剂和负催化剂按照一定的重量比混合制成。本发明具有反应条件容易控制、甲烷总量稳定、回收成本低等优点。

Description

一种煤层气用生物质炭低温脱氧法
技术领域
本发明涉及一种含氧煤层气的脱氧提纯技术，具体涉及一种煤层气用生物质炭低温脱氧法。
背景技术
煤层气是煤矿开采过程中煤岩裂缝中涌出的气体，俗称“瓦斯”，主要成分是甲烷(CH4)，它是一种宝贵的自然资源，被称为第四代新能源。但因煤层气中含有10％左右的氧气，极易发生爆炸，因此它只能在煤矿附近作为燃料使用，不能远距离运输和安全使用，且含氧量在10％左右的煤层气也是世界各国瓦斯爆炸的典型含量范围。
因此为了充分利用煤层气和确保煤矿开采的安全，就必须将煤层气中的氧气含量降低到安全标准范围以内。目前已有的脱氧方法主要有：燃烧法(催化、非催化)、吸附法(变压、变温吸附)、水合物法，溶液法(FeSO4溶液反应)、低温分离法(利用甲烷与氧气的露点不同)等。
公开号CN1919986A公开了“一种煤层气焦炭脱氧工艺”，该工艺利用煤层气中的氧与焦炭或无烟煤中的碳在高温下发生化学反应，达到降低煤层气中氧气含量的目的，属于燃烧法脱氧，该工艺在尽量减少甲烷裂解的情况下，可使反应后煤层气中氧气的净值≤0.5％，但是该工艺在运行过程中很难控制温度，而温度控制不好直接影响了脱氧的效果。
公开号CN101250449A公开了“一种煤层气催化转化脱氧方法”，也属于燃烧法脱氧，该法是在脱硫后的煤层气中加入少量的水蒸气，进而将煤层气中的甲烷转化成CO和H2，该方法通过增加气体的总量，间接降低了氧气的含量，但是该方法减少了有效甲烷的总量。
公告号CN 100358609A公开了“一种煤层气的浓缩方法”该法通过采用变压吸附和膜分离技术，实现了煤层气浓缩甲烷和回收氮气的综合利用，但是该方法采用膜技术，回收成本高。
发明内容
本发明的目的是针对目前煤层气浪费严重且给煤矿开采带来安全隐患，而煤层气脱氧的现有技术存在脱氧条件难控制、甲烷总量难保证、回收甲烷成本高等技术问题，而提供一种有效利用煤层气、减少煤矿开采危险、成本低、脱氧效率高的煤层气用生物质炭低温脱氧法。
本发明为解决上述问题而采取的技术方案为：
一种煤层气用生物质炭低温脱氧方法，将煤层气以150～250M3/HR的流速通过生物质炭反应器，煤层气在温度为350～600℃、压力为0.157～0.307MPa条件下进行脱氧反应；所述的生物质炭反应器由生物质炭、正催化剂和负催化剂按照重量比为1∶0.02～0.04∶0.06～0.14的比例混合制成。
所述正催化剂为一种或两种以上的任意比例的碱土金属氧化物混合物。
优选的正催化剂为氧化镁或氧化钙或1∶3～4的氧化镁和氧化钙的混合物。
所述负催化剂为重量比为2～3∶1的硼砂和铬铁矿的混合物。
为表明该方法的脱氧效果，本发明采用气相色谱对脱氧前后煤层气中的氧气含量进行了检测，结果显示脱氧前煤层气中的氧气含量为10％，脱氧后煤层气中的氧气含量为1％，煤层气中氧气含量的减少充分说明了本发明的脱氧效果是比较显著的；另外本发明反应器中采用废弃的生物质炭、碱土金属氧化物、硼砂和铬铁矿的价格都比较低，在一定程度上降低了回收成本，且反应温度相对于现有技术明显降低，容易控制，本发明反应的实质是煤层气中的氧气与碳反应生成了二氧化碳，整个反应过程对煤层气中的有效成份甲烷并没有影响。因此，与现有技术相比，本发明具有反应条件容易控制、甲烷总量稳定、回收成本低等优点。
附图说明
图1是反应前煤层气中氧气含量的气相色谱图；
图2是反应后煤层气中氧气含量的气相色谱图。
具体实施方式
实施例1
一种煤层气用生物质炭低温脱氧方法，将煤层气以150M3/HR的流速通过由生物质炭、正催化剂氧化镁和重量比为2∶1的硼砂和铬铁矿的混合物组成的负催化剂按照重量比为1∶0.02∶0.06的比例混合制成的生物质炭反应器，煤层气在温度为350℃、压力为0.157MPa条件下进行脱氧反应。负催化剂为重量比为2∶1的硼砂和铬铁矿的混合物。图1是本实施例脱氧前煤层气中氧气含量的气相色谱图，图中氧气的保留时间为0.617，峰面积为2329750m2，氧气在煤层气中的质量百分数为10.2％，图2是本实施例脱氧后煤层气中氧气含量的气相色谱图，图中氧气的保留时间为0.672，峰面积为81541m2，氧气在煤层气中的质量百分数为1.2％，说明本发明方法脱氧效果是比较显著的。
实施例2
一种煤层气用生物质炭低温脱氧方法，将煤层气以200M3/HR的流速通过由生物质炭、正催化剂氧化钙和重量比为2.5∶1的硼砂和铬铁矿的混合物组成的负催化剂按照重量比为1∶0.03∶0.1的比例混合制成的生物质炭反应器，煤层气在温度为450℃、压力为0.285MPa条件下进行脱氧反应。
实施例3
一种煤层气用生物质炭低温脱氧方法，将煤层气以250M3/HR的流速通过由生物质炭、重量比为1∶3的氧化镁和氧化钙的混合物组成的正催化剂和重量比为3∶1的硼砂和铬铁矿的混合物组成的负催化剂按照重量比为1∶0.04∶0.14的比例混合制成的生物质炭反应器，煤层气在温度为600℃、压力为0.307MPa条件下进行脱氧反应。
实施例4
一种煤层气用生物质炭低温脱氧方法，将煤层气以230M3/HR的流速通过由生物质炭、重量比为1∶3.5的氧化镁和氧化钙的混合物组成的正催化剂和重量比为2.8∶1的硼砂和铬铁矿的混合物组成的负催化剂按照重量比为1∶0.04∶0.12的比例混合制成的生物质炭反应器，煤层气在温度为500℃、压力为0.3MPa条件下进行脱氧反应。
实施例5
一种煤层气用生物质炭低温脱氧方法，将煤层气以180M3/HR的流速通过由生物质炭、重量比为1∶4的氧化镁和氧化钙的混合物组成的正催化剂和重量比为3∶1的硼砂和铬铁矿的混合物组成的负催化剂按照重量比为1∶0.04∶0.09的比例混合制成的生物质炭反应器，煤层气在温度为530℃、压力为0.225MPa条件下进行脱氧反应。

Claims (4)

1.一种煤层气用生物质炭低温脱氧方法，其特征是：将煤层气以150～250M3/HR的流速通过生物质炭反应器，煤层气在温度为350～600℃、压力为0.157～0.307MPa条件下进行脱氧反应；所述的生物质炭反应器由生物质炭、正催化剂和负催化剂按照重量比为1∶0.02～0.04∶0.06～0.14的比例混合制成。
2.根据权利要求1所述的煤层气用生物质炭低温脱氧方法，其特征是：所述的正催化剂为一种或两种以上的任意比例的碱土金属氧化物混合物。
3.根据权利要求1所述的煤层气用生物质炭低温脱氧方法，其特征是：所述的负催化剂为重量比为2～3∶1的硼砂和铬铁矿的混合物。
4.根据权利要求1或2所述的煤层气用生物质炭低温脱氧方法，其特征是：所述的正催化剂为氧化镁或氧化钙或重量比为1∶3～4的氧化镁和氧化钙的混合物。
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