[发明专利]应用双筒体移动床反应器的煤层气非催化脱氧工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种煤层气脱氧工艺，具体地说是一种应用双筒体移动床反应器的煤层气非催化脱氧工艺的技术方案。

背景技术

煤层气又称瓦斯，主要成分为CH₄，是一种高热值的优质清洁能源，直接排放造成资源浪费；而且CH₄是一种温室气体，其温室效应约为CO₂的21倍，煤层气的排放还会加剧温室效应。因此加大煤层气的开发利用，具有良好的经济效益和环境效益。

含氧煤层气中的氧使得在煤层气的利用过程中存在爆炸危险。因此含氧煤层气利用的关键技术是脱氧。目前的脱氧方法主要有两种：一种是物理方法脱氧，包括低温深冷，变压吸附、膜分离以及气体磁力分离法等；一种是化学方法脱氧，分为催化法脱氧和非催化法脱氧。催化法脱氧的原理是CH₄在催化剂表面和O₂发生燃烧反应，生成CO₂、CO和H₂O从而除去煤层气中的O₂。此法适用于矿井风排瓦斯的催化燃烧或抽放瓦斯中氧气浓度5％左右煤层气的脱氧。非催化法的原理是通过焦炭与煤层气中的O₂发生燃烧反应，来脱除煤层气中的O₂。此法反应温度太高，会有部分甲烷燃烧、裂解。焦炭燃烧法适用原料气中氧气浓度在5％～15％的煤层气。这种方法经济有效、操作简单，可以将氧含量降至1%以下，保证甲烷的损失很少或不损失。

CN 101914402 A公开了“一种固定床煤层气非催化脱氧方法及装置”。该工艺中煤层气经煤层气进气管进入炉体内，与脱氧燃料进行脱氧反应，反应完的气体经喷淋塔冷却除尘后由出气管离开反应器。该工艺所采用的反应器外侧设有水夹套，通过控制水夹套中水的流量来控制炉体内的温度。该工艺的不足之处在于：炉体外侧所设置的水夹套仅围炉壁，换热面积小，导热效率低，反应器内部温度分布不均匀；存在低温区，并且低温区的焦炭燃烧不充分，随灰排出，造成焦炭浪费。

CN 102206521 A公开了“一种煤矿区煤层气（CMM）双压催化脱氧工艺”，该工艺将原料气一分为二：一部分原料气经鼓风机加压至0.08Mpa（G）后进入蓄热式脱氧反应器进行脱氧反应。反应完的气体一份为二：一部分产品气与另一部分原料气混合，经压缩机加压至0.6Mpa~0.8Mpa（G）后进入绝热反应器进行脱氧反应，另一部分产品气返回至蓄热式脱氧反应器与原料气混合，进入蓄热式反应器进行脱氧反应。其中蓄热式脱氧反应器由两个相同的反应器组成，并定时切换进行脱氧反应。该工艺的不足之处在于：蓄热式脱氧反应器和绝热反应器内均未设置换热装置，导致反应器内产生局部高温，造成甲烷裂解或燃烧；采用的催化脱氧法本身是以损耗甲烷来脱除氧气，会增加甲烷损耗。

发明内容

本发明针对现有脱氧工艺中存在的不足，提供一种应用双筒体移动床反应器的煤层气非催化脱氧工艺，以解决现有技术中存在的脱氧反应温度高、脱氧反应不充分而导致脱氧率低的问题。

实现上述目的和解决上述问题所采取的措施是一种应用双筒体移动床反应器的煤层气非催化脱氧工艺，其所述工艺采用的双筒体移动床反应器是“Y”型双筒体与设置于“Y”型双筒体间的倒“Y”型结构在反应段相交通而构成；其所述工艺处理的原料是含氧量为3%~17%的煤层气，其所述工艺采用的脱氧剂是粒径为25~50mm的半焦或是长焰煤，其所述煤层气与脱氧剂在单位时间的进料质量比为（4.54~17.14）/1；其所述煤层气的脱氧工艺按下列步骤进行：

（1）将煤层气加压至0.01~0.1Mpa，送入预热器预热到280～320℃，再由底部进入双筒体移动床反应器的反应段，与进入的脱氧剂发生脱氧反应；反应温度为290～310℃，反应后的气体经反应器的蓄热段降温至95～105℃后，由双筒体移动床反应器上部输出，并进入冷却器冷却至25~35℃。