CN104478646A - 一种分离浓缩焦炉煤气中甲烷的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种分离浓缩焦炉煤气中甲烷的方法。该方法包括如下步骤：将增压后的焦炉煤气通入至经冷却后的四氢呋喃水溶液中，所述焦炉煤气中的甲烷与所述四氢呋喃水溶液反应生成固体水合物，所述反应在反应器中进行；反应结束后，排空所述反应器中的气体；加热所述固体水合物使之分解，得到甲烷，即实现对焦炉煤气中甲烷的分离。本发明相对于低温深冷分离方法降低了气体分离系统所需能耗(低温分离通常在-160℃左右，而本发明专利操作温度基本为常温操作)；相对传统分离方法，本发明方法所需设备简单，总投资相对小；焦炉煤气压力损失小，可保证富甲烷气体在高压下升温分解，保证气体压力，避免二次升压。
Description
技术领域
本发明涉及一种分离浓缩焦炉煤气中甲烷的方法，属于煤化工技术领域。
背景技术
目前对于焦炉煤气中氢气和甲烷分离一般采用变压吸附和低温深冷分离方法。变压吸附方法分离焦炉煤气，甲烷气体压力损失大，能耗高；而低温分离方法需要复杂的冷剂循环系统，控制系统复杂，运行成本较高。因此需要提供一种操作方便且分离效率高的焦炉煤气的分离方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种分离浓缩焦炉煤气中甲烷的方法，本发明方法的操作方便、安全可靠、效率高且适应性强。
本发明所提供的分离浓缩焦炉煤气中甲烷的方法，包括如下步骤：
将增压后的焦炉煤气通入至经冷却后的四氢呋喃水溶液中，所述焦炉煤气中的甲烷与所述四氢呋喃水溶液反应生成固体水合物，所述反应在反应器中进行；反应结束后，排空所述反应器中的气体；加热所述固体水合物使之分解，得到甲烷，即实现对焦炉煤气中甲烷的分离浓缩。
上述的方法中，通过生成固体水合物，使焦炉煤气中的甲烷气体储存在固体水合物中，而使焦炉煤气中的氢气在气相中富集。
上述的方法中，将所述焦炉煤气增压至1.0～3.0MPaG，具体可为1.2～2.5MPaG、1.2MPaG或2.5MPaG。
上述的方法中，所述四氢呋喃水溶液经冷却后的温度可为1～15℃，具体可为5～8℃、5℃或8℃。
上述的方法中，所述四氢呋喃水溶液中，四氢呋喃的质量含量可为1～10％，具体可为4～6％、4％或6％。
上述的方法中，所述固体水合物分解的温度可为25～50℃，如25～30℃、25℃或、30℃，压力为0～2.0MPaG，如1.1～1.5MPaG、1.1MPaG或1.5MPaG；具体可根据分解温度、气体组成以及后续工艺流程确定；压力的控制通常通过出口阀门的开度进行。
上述的方法中，所述反应器可为固定床反应器。
上述的方法中，所述固定床反应器中设有进气分布器、液体冷却系统和液体升温系统，通过所述进气分布器对焦炉煤气进行均匀分布，通过液体冷却系统对所述四氢呋喃水溶液进行冷却，通过所述液体升温系统对所述固体水合物进行加热使之分解。
相较于传统的焦炉煤气中氢气和甲烷的分离方法，本发明分离焦炉煤气中甲烷的方法具有如下优点：
1、本发明相对于低温深冷分离方法降低了气体分离系统所需能耗(低温分离通常在-160℃左右，而本发明专利操作温度基本为常温操作)；
2、相对传统分离方法，本发明方法所需设备简单，总投资相对小；
3、焦炉煤气压力损失小，可保证富甲烷气体在高压下升温分解，保证气体压力，避免二次升压。
附图说明
图1为本发明分离焦炉煤气中甲烷的方法的流程示意图。
具体实施方式
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例1、
按照图1所示的流程图对焦炉煤气中的氢气和甲烷进行分离。
焦炉煤气经过增压至1.2MPaG后，通入冷却到5℃的四氢呋喃水溶液(其质量含量为4％)中，焦炉煤气中甲烷与四氢呋喃水溶液反应，生产固体水合物，则使焦炉煤气中的甲烷气体储存在固体水合物中，焦炉煤气中的氢气在气相中富集。上述反应在固体床反应器中进行，其中设置进气分布器、液体冷却系统和液体升温系统，利用进气分布器对通入的焦炉煤气进行分布，利用液体冷却系统对四氢呋喃水溶液进行冷却。待液相中四氢呋喃水溶液基本完全反应后，停止向反应器中通入焦炉煤气，并排空气相中残余的焦炉煤气。通过液体升温系统，提高反应器中固体水合物的温度至25℃，使固体水合物分解，释放甲烷气体，得到高浓度的甲烷气体。
本实施例中，原料气焦炉煤气的组成如表1中所示；反应后的气相(即氢气提浓后的气相)组成如表1中所示；固体水合物分解后的气体(即释放甲烷后的气体)组成如表1中所示。
本实施例中的工艺条件也列于表1中。
由表1中的数据可知，经过本发明的分离方法，可将焦炉煤气中甲烷浓度从25mol％提浓至71mol％，实现焦炉煤气中甲烷气体的富集。
表1 实施例1中焦炉煤气的组成、反应条件以及反应结果
实施例2、
按照图1所示的流程图对焦炉煤气中的氢气和甲烷进行分离
焦炉煤气经过增压至2.5MPaG后，通入冷却到8℃的四氢呋喃水溶液(其质量含量为6％)中，焦炉煤气中甲烷与四氢呋喃水溶液反应，生产固体水合物，则使焦炉煤气中的甲烷气体储存在固体水合物中，焦炉煤气中的氢气在气相中富集。上述反应在固体床反应器中进行，其中设置进气分布器、液体冷却系统和液体升温系统，利用进气分布器对通入的焦炉煤气进行分布，利用液体冷却系统对四氢呋喃水溶液进行冷却。待液相中四氢呋喃水溶液基本完全反应后，停止向反应器中通入焦炉煤气，并排空气相中残余的焦炉煤气。通过液体升温系统，提高反应器中固体水合物的温度至30℃，使固体水合物分解，释放甲烷气体，得到高浓度的甲烷气体。
本实施例中，原料气焦炉煤气的组成如表2中所示；反应后的气相(即氢气提浓后的气相)组成如表2中所示；固体水合物分解后的气体(即释放甲烷后的气体)组成如表2中所示。
本实施例中的工艺条件也列于表2中。
表2 实施例2中焦炉煤气的组成、反应条件以及反应结果
由表2中的数据可知，经过本发明的分离方法，可将焦炉煤气中甲烷浓度从20mol％提浓至64.33mol％，实现焦炉煤气中甲烷气体的富集。
Claims (7)
1.一种分离浓缩焦炉煤气中甲烷的方法，包括如下步骤：
将增压后的焦炉煤气通入至经冷却后的四氢呋喃水溶液中，所述焦炉煤气中的甲烷与所述四氢呋喃水溶液反应生成固体水合物，所述反应在反应器中进行；反应结束后，排空所述反应器中的气体；加热所述固体水合物使之分解，得到甲烷，即实现对焦炉煤气中甲烷的分离。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：将所述焦炉煤气增压至1.0～3.0MPaG。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述四氢呋喃水溶液经冷却后的温度为1～15℃。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于：所述四氢呋喃水溶液中，四氢呋喃的质量含量为1～10％。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于：所述固体水合物分解的温度为25～50℃，压力为0～2.0MPaG。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于：所述反应器为固定床反应器。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述固定床反应器中设有进气分布器、液体冷却系统和液体升温系统。
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| CN1762930A (zh) * | 2005-09-23 | 2006-04-26 | 中国石油大学(北京) | 分离乙烯裂解气的二次水合+深冷分离组合工艺 |
| JP2007321002A (ja) * | 2006-05-30 | 2007-12-13 | Chugoku Electric Power Co Inc:The | 高純度メタンガス製造装置 |
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| Title |
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| 朱红莉等: "从含氢气体中分离提浓氢气技术的研究进展", 《青岛科技大学学报》 * |
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