CN1330739C - 生产甲醇用煤矿瓦斯气的催化燃烧脱氧工艺方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种生产甲醇用煤矿瓦斯气的催化燃烧脱氧工艺，将煤矿瓦斯气中的甲烷浓缩后作为甲醇生产的原料，在甲烷浓缩操作以前，对煤矿瓦斯气经过催化剂进行催化燃烧脱氧，使瓦斯气中的氧浓度小于1%，然后经热回收—冷却—水分离后再进入甲烷浓缩处理工序。采用本发明的方法，可有效地除去煤矿瓦斯中的氧，以保证甲烷浓缩过程的安全性。

Description

生产甲醇用煤矿瓦斯气的催化燃烧脱氧工艺方法
本发明属于基本有机化工，尤其是采用煤矿瓦斯气为原料生产甲醇的工艺技术领域。
随着我国化学工业的飞速发展，合成气化学产品再国民经济中的地位越来越重要，如由合成气或由此生产的甲醇、甲醛、二甲醚等出发合成乙二醇、乙醇、醋酸等含氧化合物，以及由合成气生产乙烯、丙烯或直接合成石油化学产品。
工业上合成气的来源重要有：天然气(甲烷)、重渣煤、副产物等，其中以天然气为原料制备合成气具有投资少、规模大、环保性好、成本低的优点，该方法已成为世界上合成气的主要来源之一。
煤矿瓦斯气为富含甲烷的气体，其利用具有相当的价值，但由于瓦斯气中甲烷的含量相对较低，空气的含量较大，利用起来相对较难，致使大量的瓦斯气长期未能得到很好的利用，不但造成大量的资源浪费，还造成了环境的污染。
煤矿瓦斯气的利用关键是要找到一种经济的方法将其中的甲烷浓缩到90％以上，对此，西南化工研究设计院发明了变压吸附(PSA)提浓甲烷的技术(中国专利公告CN85103557B)，一般情况下，必须将瓦斯气中的甲烷浓度提高到90％以上，而在甲烷被浓缩过程中，排放废气的氧含量也被浓缩提高，由于废气中不可避免的含有5-15％的甲烷气，致使排放废气的组成处于爆炸气体组成的范围，因此在排气管道内始终存在爆炸的危险，这样，使该技术的进一步推广应用受到限制。
鉴于现有技术的如上缺点，本发明的目的是设计一种煤矿瓦斯气脱氧工艺，使之能克服现有技术的以上缺点，安全有效、低成本地排除爆炸的可能性。
本发明的目的是通过如下的手段实现的。
生产甲醇用煤矿瓦斯气的催化燃烧脱氧工艺方法，将煤矿瓦斯气中的甲烷浓缩后作为甲醇生产的原料，在甲烷浓缩操作以前，对煤矿瓦斯气经过催化剂进行催化燃烧脱氧，使瓦斯气中的氧浓度小于1％，然后经热回收-冷却-水分离后再进入甲烷浓缩处理工序。
采用本发明的工艺后，在进行甲烷浓缩前就有效地降低了氧的浓度，排除了爆炸的危险。本发明的流程简单，不需另加辅助原料，在脱氧过程中虽然有部分甲烷被燃烧消耗，但这部分甲烷转换成为CO2、CO而基本留在甲烷产品气中，损失的仅是少量的氢，而以甲烷为原料生成甲醇时，原料气中的氢含量一般均超过了最佳碳氢比，即氢含量本来就已过量。
本发明的工艺过程流程图如图1所示。
煤矿瓦斯气经脱硫后，按一定的空速送入催化燃烧器，催化燃烧反应温度为200-500℃，反应压力大于常压，反应空速为5000-10000h-1。脱氧后的瓦斯气经除尘、冷却后送到PSA装置进行甲烷浓缩。反应器采用固定床反应器，由于氧化反应的反应热较大，放出的热量可由废热锅炉产生蒸汽输出。
实施例1
原料气组成：CH450％、N240％、O210％。采用钙钛型复合金属氧化物催化剂，反应温度450℃，压力大于常压，空速10000h-1。脱氧后的瓦斯气组成(体积百分数，干基)为：
CH450％、N244.4％、CO24.9％、O2含量不超过1％。
氧脱除率＞90％。
实施例2
原料气组成同1，采用钯(或铂)催化剂，反应温度250℃，压力大于常压，空速5000h-1。脱氧后的瓦斯气组成为：
CH449.5％、N244％、CO23.7％、CO1.8％、O2不超过1％。
氧脱除率＞90％。
实施例1和2除氧后的瓦斯气再在后继常规工艺中完成甲烷气的进一步浓缩，所产生的排放气中的氧气浓度大大降低，低于起爆氧浓度，从而保证了生产的安全进行。

Claims (3)

1、生产甲醇用煤矿瓦斯气的催化燃烧脱氧工艺方法，将煤矿瓦斯气中的甲烷浓缩后作为甲醇生产的原料，在甲烷浓缩操作以前，对煤矿瓦斯气经过催化剂进行催化燃烧脱氧，催化燃烧反应温度为200-500℃，反应压力大于常压，反应空速为5000-10000h-1；使瓦斯气中的氧浓度小于1％，然后经热回收—冷却—水分离后再进入甲烷浓缩处理工序。
2、根据权利要求1所述之生产甲醇用煤矿瓦斯气的催化燃烧脱氧工艺方法，其特征在于，所述催化剂为贵金属催化剂或钙钛型复合金属氧化物催化剂。
3、根据权利要求2所述之生产甲醇用煤矿瓦斯气的催化燃烧脱氧工艺方法，其特征在于，所述贵金属催化剂为钯催化剂或铂催化剂。
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固定床两段法甲烷部分氧化制合成气工艺条件及稳定性的研究 江启滢，市油与天然气化工，第30卷第6期 2001 *

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