焦爐氣提純天然氣工藝的製作方法

2023-09-20 20:14:30 7

專利名稱：焦爐氣提純天然氣工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及煉焦工業的副產品處理，具體地說涉及從焦爐氣提純出天然 氣的工藝。
技術背景焦爐氣是指用幾種煙煤配製成煉焦用煤，在煉焦爐中經過高溫乾餾後， 在產出焦炭和焦油產品的同時所產生的一種可燃性氣體，是煉焦工業的副產 品。焦爐氣是混合物，其產率和組成因煉焦用煤質量和焦化過程條件不同而有所差別， 一般每噸幹煤可生產焦爐氣300-350m3 (標準狀態)。其主要成分 為氫氣(55%-60%)和甲垸(23%-27%)，另外還含有少量的其它成分。現在 很多工業城市在煉焦過程中，將產生的大量焦爐氣直接點燃燒掉，造成了能 源的浪費。根據以上問題，本發明提出了一種焦爐氣提純天然氣工藝，能夠 從煉焦過程產生的焦爐氣中提純出天然氣，並且有助於焦爐氣的淨化排放， 從而改善人類生存環境。 發明內容本發明提供了一種焦爐氣提純天然氣工藝，其包括a、對焦爐氣進行 預處理；b、在預處理之後的焦爐氣中加入適量氧氣，以鉑/二氧化矽/聚四 氟乙烯催化劑作為常溫氫氧化合催化劑使得在常溫下進行氧氣和氫氣反應 以除去焦爐氣中的氫氣；和c、採用變壓吸附裝置對步驟b脫除氫氣之後的 氣體進行處理以脫除氧氣、氮氣和二氧化碳。其中，將聚四氟乙烯乳液塗覆到單晶態的二氧化矽表面，再將鉑沉積在 載體表面，以獲得鉑/二氧化矽/聚四氟乙烯催化劑。其中，步驟b中，分數 次加入氧氣，所加入氧氣的量與焦爐氣中的氫氣含量的摩爾比為1: 2。其中， 在步驟b中，採取冷卻水噴淋反應器外表面降溫，使氫氧反應溫度在20—90。C 之間。其中，所述變壓吸附裝置分為三段PSA-1、 PSA-2和PSA-3段，分別 用於脫除氧氣、氮氣、二氧化碳，每段均由多臺緩衝罐和吸附塔所組成。其 中，變壓吸附脫氧氣、氮氣、二氧化碳的壓力在常壓至6個大氣壓，溫度3在40 6(TC。其中，步驟a包括將焦爐氣經過自循環水池除去氣體中含有 的灰塵及顆粒雜質；利用脫硫液，在精脫硫塔中在常溫常壓條件下進行脫硫 反應以除去焦爐氣中的硫化物分子；和在精脫苯塔中，利用異戊烷作為苯吸 收劑，在常溫常壓下將氣體中所含的苯進行吸收。其中，所述脫硫液是由雙 氧水、過氧化氯等強氧化劑與穩定劑混合製成的。


圖1是本發明的整體工藝流程圖。
具體實施方式
焦爐氣經洗滌、脫硫、脫苯、常溫氫氧催化脫氫、變壓吸附脫氮氣、氧 氣、二氧化碳氣體後，所得氣體符合國家天然氣標準GB17820-1999。 根據本發明，焦爐氣提純天然氣工藝如下1、焦爐氣洗滌、脫硫、脫苯:將焦爐氣經過自循環水池、精脫硫塔、精 脫苯塔與其中的介質充分接觸以達到除去焦爐氣中灰塵、硫化物、苯系物質。 焦爐氣通過自循環水池，除去氣體中含有的灰塵及顆粒雜質。脫硫反應在精 脫硫塔中在常溫常壓條件下進行。採用雙氧水、過氧化氯等強氧化劑與穩定 劑混合製成脫硫液，能夠迅速氧化焦爐氣中的硫化物分子，通過氧化反應將 其脫除。脫硫過程中存在的主要化學反應H2S + 022— — H2S04 + H20;脫硫液 需根據反應狀況定期更換。在精脫苯塔中，採用異戊烷作為苯吸收劑，將氣 體中所含的苯吸收下來，脫苯過程在常溫常壓下進行，苯吸收劑需根據反應 狀況定期更換。焦爐氣經上述工序後，主要組分為甲烷、氫氣、氮氣和少量 氧氣、二氧化碳。根據本發明的實施例，在對焦爐氣進行洗滌、脫硫、脫苯 之後，接下來對洗滌、脫硫、脫苯之後的焦爐氣進行脫氫處理。2常溫氫氧催化劑脫氫在經過洗滌、脫硫、脫苯後的焦爐氣中加入適量氧氣，採用鉑/二氧化 矽/聚四氟乙烯催化劑作為常溫氫氧化合催化劑，在常溫下氧氣和氫氣反應， 而不和甲烷反應，不產生火焰，沒有爆炸的危險。聚四氟乙烯為一種疏水性 高的載體，二氧化矽具有很高的耐溫性能，將聚四氟乙烯乳液塗覆到單晶態 的二氧化矽表面，得到疏水性良好且耐高溫的載體。將鉑沉積在載體表面， 製得鉑/二氧化矽/聚四氟乙烯催化劑。氫氧化合反應在催化反應器中進行，加入氧氣的量總計為氫氣含量的1/2 (摩爾含量)，分數次加入氧氣，讓氫氧反應逐步進行，直至氣體中沒有氫氣。氫氧化合反應為放熱反應，在反應過程中反應器外表面需採取冷卻水噴淋降溫措施，保持反應溫度在20—90。C 之間。催化劑不參加反應，但隨著氫氧化合反應時間增加會逐漸失去活性， 催化劑失去活性後要及時更換新的催化劑。鉑/二氧化矽/聚四氟乙烯催化劑 的活性保持時間為3—4個月。3、 脫氧氣、氮氣和二氧化碳採用變壓吸附裝置脫除氧氣、氮氣和二氧化碳，使焦爐氣中的甲烷含量 提純到90%以上。本裝置變壓吸附(PSA)分為三段，即PSA-1、 PSA-2和PSA-3 段。洗滌、脫苯、脫硫、脫氫後的焦爐氣送往PSA-1單元、PSA-2單元和PSA-3 單元分別脫除氧氣、氮氣、二氧化碳，每個變壓吸附單元均由多臺緩衝罐和 多臺吸附塔組成，流程任意時刻都有吸附塔處於吸附狀態，其餘處於再生、 置換狀態，可實現焦爐氣的連續分離與提純。例如，若PSA-1段內有6個吸附塔，分別以塔l、塔2、塔3、塔4、塔 5、塔6表示，在某一時刻，塔l、塔2處於吸附狀態，塔3、塔4處於再生 狀態，塔5、塔6處於置換狀態；當塔l、塔2吸附飽和後，進入再生狀態， 此時塔5、塔6置換結束，進入吸附狀態，塔3、塔4再生結束，進入置換 狀態；當塔5、塔6吸附飽和後，進入再生狀態，此時塔3、塔4置換結束， 進入吸附狀態，塔l、塔2再生結束，進入置換狀態；當塔3、塔4吸附飽 和後，進入再生狀態，此時塔l、塔2置換結束，進入吸附狀態，塔5、塔6 再生結束，進入置換狀態；如此往復循環，總有2個塔處於吸附狀態，可實 現焦爐氣的連續分離與提純。原料氣中的甲烷組分被停留在吸附劑的表面，從吸附塔的頂部收集得 到。變壓吸附脫氧氣、氮氣、二氧化碳的壓力變化範圍在常壓至6個大氣壓 之間，溫度條件在40 60。C之間。經三段變壓吸附之後所得到的氣體符合 國家天然氣標準GB17820-1999。4、 壓縮部分焦爐氣經洗滌、脫硫、脫苯、脫氫、脫氧氣、脫氮氣、脫二氧化碳後，所得氣體成分符合國家天然氣標準GB17820-1999，再經壓縮後，採用天然氣 運輸車運送至天然氣加氣站或供給工業、民用客戶使用。
權利要求
1、一種焦爐氣提純天然氣工藝，其包括a、對焦爐氣進行預處理；b、在預處理之後的焦爐氣中加入適量氧氣，以鉑/二氧化矽/聚四氟乙烯催化劑作為常溫氫氧化合催化劑使得在常溫下進行氧氣和氫氣反應以除去焦爐氣中的氫氣；c、採用變壓吸附裝置對步驟b脫除氫氣之後的氣體進行處理以脫除氧氣、氮氣和二氧化碳。
2、 如權利要求1的所述焦爐氣提純天然氣工藝，其中，將聚四氟乙烯 乳液塗覆到單晶態的二氧化矽表面，再將鉑沉積在載體表面，以獲得鈾/二 氧化矽/聚四氟乙烯催化劑。
3、 如權利要求1的所述焦爐氣提純天然氣工藝，其中，步驟b中，分 數次加入氧氣，所加入氧氣的量與焦爐氣中的氫氣含量的摩爾比為1:2。
4、 如權利要求3的所述焦爐氣提純天然氣工藝，其中，在步驟b中， 採取冷卻水噴淋降溫，保持反應溫度在20—90°C之間。
5、如前述權利要求任意之一的所述焦爐氣提純天然氣工藝，進一步包 括步驟對步驟c所獲得的氣體進行壓縮，以獲得待使用的天然氣。
全文摘要
本發明公開了一種焦爐氣提純天然氣工藝，其包括a.對焦爐氣進行預處理；b.在預處理之後的焦爐氣中加入適量氧氣，以鉑/二氧化矽/聚四氟乙烯催化劑作為常溫氫氧化合催化劑使得在常溫下進行氧氣和氫氣反應以除去焦爐氣中的氫氣；和c.採用變壓吸附裝置對步驟b脫除氫氣之後的氣體進行處理以脫除氧氣、氮氣和二氧化碳。
文檔編號B01J31/28GK101591578SQ200910088599
公開日2009年12月2日 申請日期2009年7月10日 優先權日2009年7月10日
發明者昱 趙 申請人:昱 趙