[发明专利]一种含氧煤层气催化脱氧工艺

权利要求书

1.一种含氧煤层气催化脱氧工艺，包括系统低温起动过程、工艺流程 及工艺操作参数；

具体如下：

通过向含氧煤层气原料气中引入预热到25-50℃的小股氢气，在脱氧催 化剂上与氧气反应，燃烧放热预热催化剂床层达到甲烷催化燃烧的起燃温 度；稳态操作时，初始含氧煤层气和循环返回的煤层气产品气混合进入装 有贵金属整体结构催化剂的固定床绝热脱氧反应器，煤层气中的甲烷与氧 气在催化剂作用下反应生成二氧化碳和水，产品气经过换热/冷却以降温并 脱除其所含的水分，得到合格的煤层气产品气；部分产品气以一定循环比 返回至脱氧反应器入口与初始含氧煤层气混合以控制脱氧反应器入口的煤 层气氧浓度；其特征在于：

（1-1）含氧煤层气中氧气的体积百分比浓度为1%-15%；

（1-2）合格的煤层气产品气中氧气体积百分比浓度小于0.2%；

（1-3）脱氧反应器的操作压力为0-10MPa，稳态操作时催化剂床层的 入口温度为250-450℃，催化剂床层的出口温度为450-650℃，体积反应空 速为1,000-80,000hr^-1；

（1-4）煤层气产品气经过至少两级换热/冷却使其温度降至30-50℃并 脱除其所含的水分；

（1-5）循环返回的煤层气产品气与初始含氧煤层气的体积流量之比为 0∶1至6∶1。

2.按照权利要求1所述含氧煤层气催化脱氧工艺，其特征在于：所述 合格的煤层气产品气中氧气体积百分比浓度小于0.1%。

3.按照权利要求1所述含氧煤层气催化脱氧工艺，其特征在于：所述 贵金属整体结构催化剂是指含有铂族贵金属Pd、Pt、Ru、Rh、Ir中的一种 或几种催化活性组分，载体为堇青石蜂窝陶瓷、莫来石蜂窝陶瓷、Al₂O₃蜂 窝陶瓷、金属蜂窝、金属泡沫一些结构规整惰性材料的催化剂。

4.按照权利要求1所述含氧煤层气催化脱氧工艺，其特征在于：所述 脱氧反应器的操作压力为0.01-0.03MPa，稳态操作时催化剂床层的入口温 度为285-325℃，催化剂床层的出口温度为550-650℃，体积反应空速为 30,000-50,000hr^-1。

5.按照权利要求1所述含氧煤层气催化脱氧工艺，其特征在于：所述 换热/冷却装置包括至少一个高温的气气换热器或废热锅炉，以及至少一个 低温的气液换热器。

6.按照权利要求1所述含氧煤层气催化脱氧工艺，其特征在于：所述 循环返回的煤层气产品气与初始含氧煤层气的体积流量之比为0∶1至4∶ 1。

7.按照权利要求1所述含氧煤层气催化脱氧工艺，其特征在于：所述 低温起动过程是通过直接向初始煤层气原料气中引入小股氢气，煤层气中 的氧气和氢气在脱氧催化剂上燃烧放热预热床层到250-450℃，达到甲烷的 催化燃烧的起燃温度。

8.按照权利要求1所述含氧煤层气催化脱氧工艺，其特征在于：所述 低温起动过程是通过向经过加热器预热的初始煤层气原料气中引入小股氢 气，煤层气中的氧气和氢气在脱氧催化剂上燃烧放热预热床层到 250-450℃，达到甲烷的催化燃烧的起燃温度。

9.按照权利要求1所述含氧煤层气催化脱氧工艺，其特征在于：所述 循环返回的煤层气产品气是经过换热/冷却脱水后的煤层气产品气，该股气 体和高温反应气体换热以进行预热，然后和常温原料气混合进入反应器。

10.按照权利要求1所述含氧煤层气催化脱氧工艺，其特征在于：所 述循环返回的煤层气产品气是脱氧反应器出口的高温气体，该股气体和常 温原料气混合进入反应器。

11.按照权利要求5所述含氧煤层气催化脱氧工艺，其特征在于：所 述高温气气换热器或废热锅炉是将脱氧反应器出口气体温度冷却至 150-500℃。