CN1451721A - 生产甲醇用煤矿瓦斯气的非催化燃烧脱氧工艺 - 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非催化燃烧脱氧工艺，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，对煤矿瓦斯气进行非催化燃烧脱氧处理，将瓦斯气通过炽热的焦炭层脱氧，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非催化燃烧脱氧工艺
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主要有：天然气(甲烷)、重渣煤、炼铁副产物等，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，作为化工利用起来相对较难，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非催化燃烧脱氧工艺，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，对煤矿瓦斯气进行非催化燃烧脱氧处理，将瓦斯气通过炽热的焦炭层脱氧，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、不用催化剂、不需另加辅助原料，在脱氧过程中甲烷基本不损耗。另需指出的是，本发明方法在脱氧过程中将氧转化成对后续甲醇生产有用的CO2和CO，使得氧元素得到充分利用，提高了原料气中碳的含量，解决或部分解决了后续以甲烷合成气生产甲醇中的碳氢不平衡的问题。
本发明的工艺过程流程图如图1所示。
煤矿瓦斯气经计量后，按一定的空速通过炽热的焦炭层，氧遇炭后燃烧生成了CO2，一部分CO2被碳还原而生成了CO。靠炭的燃烧将瓦斯气提高到反应温度，并使反应床层保持在反应温度。反应床层的温度靠炭的氧化燃烧放热和CO2还原吸热达到平衡而得到控制。脱氧后的瓦斯气经除尘、冷却后送到PSA装置进行甲烷浓缩。
本发明提出的反应器为固定床反应器或流化床反应器，碳为冶金焦、沥青焦、铸造焦等。
本发明所用的煤矿瓦斯气典型组成(体积分数)为：甲烷30％-50％；N2：36％-56％；O2：8％-15％；焦炭的固定碳含量(质量分数)不小于80％。
一般情况下，脱氧典型操作条件为：碳层温度为550℃-1000℃，以600℃-800℃较优。停留时间控制在0.1-2s，压力为常压-0.1Mpa(G)。在此操作条件下，脱氧后的瓦斯气的典型组成中含有一定量的CH4、N2、CO2和少量CO、H2和微量O2的混合气。
实施例1
于直径25mm的反应管中，装填粒度3-4mm的焦炭，在600-800℃的反应温度下，将含甲烷28.5％、氮65.8％、氧5.7％的瓦斯气通入反应器，接触时间0.5-1s，脱氧尾气用气相色谱分析组成含量，得脱氧后的瓦斯气组成为：
CH428.8％、N266.4％、CO23.6％、CO1.2％和微量O2、H2。
实施例2
操作条件同1，瓦斯气组成：CH454％、N236％、O210％、脱氧尾气用气相色谱分析组成含量，得脱氧后的瓦斯气组成为：
CH452.6％、N237.4％、CO27.0％、CO1.8％、H21.2％和微量O2。
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 (2)

1、生产甲醇用煤矿瓦斯气的非催化燃烧脱氧工艺，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，对煤矿瓦斯气进行非催化燃烧脱氧处理，将瓦斯气通过炽热的焦炭层脱氧，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。
2、根据权利要求1所述之生产甲醇用煤矿瓦斯气的非催化燃烧脱氧工艺，其特征在于，燃烧脱氧反应温度550-1000℃，；压力为常压-0.1Mpa，接触时间0.1-2S。
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