專利名稱：焦?fàn)t氣提純天然氣工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及煉焦工業(yè)的副產(chǎn)品處理，具體地說涉及從焦?fàn)t氣提純出天然 氣的工藝。
技術(shù)背景焦?fàn)t氣是指用幾種煙煤配制成煉焦用煤，在煉焦?fàn)t中經(jīng)過高溫干餾后， 在產(chǎn)出焦炭和焦油產(chǎn)品的同時(shí)所產(chǎn)生的一種可燃性氣體，是煉焦工業(yè)的副產(chǎn) 品。焦?fàn)t氣是混合物，其產(chǎn)率和組成因煉焦用煤質(zhì)量和焦化過程條件不同而有所差別， 一般每噸干煤可生產(chǎn)焦?fàn)t氣300-350m3 (標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))。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?，F(xiàn)在 很多工業(yè)城市在煉焦過程中，將產(chǎn)生的大量焦?fàn)t氣直接點(diǎn)燃燒掉，造成了能 源的浪費(fèi)。根據(jù)以上問題，本發(fā)明提出了一種焦?fàn)t氣提純天然氣工藝，能夠 從煉焦過程產(chǎn)生的焦?fàn)t氣中提純出天然氣，并且有助于焦?fàn)t氣的凈化排放， 從而改善人類生存環(huán)境。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供了一種焦?fàn)t氣提純天然氣工藝，其包括a、對(duì)焦?fàn)t氣進(jìn)行 預(yù)處理；b、在預(yù)處理之后的焦?fàn)t氣中加入適量氧氣，以鉑/二氧化硅/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(jìn)行氧氣和氫氣反應(yīng) 以除去焦?fàn)t氣中的氫氣；和c、采用變壓吸附裝置對(duì)步驟b脫除氫氣之后的 氣體進(jìn)行處理以脫除氧氣、氮?dú)夂投趸?。其中，將聚四氟乙烯乳液涂覆到單晶態(tài)的二氧化硅表面，再將鉑沉積在 載體表面，以獲得鉑/二氧化硅/聚四氟乙烯催化劑。其中，步驟b中，分?jǐn)?shù) 次加入氧氣，所加入氧氣的量與焦?fàn)t氣中的氫氣含量的摩爾比為1: 2。其中， 在步驟b中，采取冷卻水噴淋反應(yīng)器外表面降溫，使氫氧反應(yīng)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 用于脫除氧氣、氮?dú)?、二氧化碳，每段均由多臺(tái)緩沖罐和吸附塔所組成。其 中，變壓吸附脫氧氣、氮?dú)?、二氧化碳的壓力在常壓?個(gè)大氣壓，溫度3在40 6(TC。其中，步驟a包括將焦?fàn)t氣經(jīng)過自循環(huán)水池除去氣體中含有 的灰塵及顆粒雜質(zhì)；利用脫硫液，在精脫硫塔中在常溫常壓條件下進(jìn)行脫硫 反應(yīng)以除去焦?fàn)t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(jìn)行吸收。其中，所述脫硫液是由雙 氧水、過氧化氯等強(qiáng)氧化劑與穩(wěn)定劑混合制成的。


圖1是本發(fā)明的整體工藝流程圖。
具體實(shí)施方式
焦?fàn)t氣經(jīng)洗滌、脫硫、脫苯、常溫氫氧催化脫氫、變壓吸附脫氮?dú)?、?氣、二氧化碳?xì)怏w后，所得氣體符合國(guó)家天然氣標(biāo)準(zhǔn)GB17820-1999。 根據(jù)本發(fā)明，焦?fàn)t氣提純天然氣工藝如下1、焦?fàn)t氣洗滌、脫硫、脫苯:將焦?fàn)t氣經(jīng)過自循環(huán)水池、精脫硫塔、精 脫苯塔與其中的介質(zhì)充分接觸以達(dá)到除去焦?fàn)t氣中灰塵、硫化物、苯系物質(zhì)。 焦?fàn)t氣通過自循環(huán)水池，除去氣體中含有的灰塵及顆粒雜質(zhì)。脫硫反應(yīng)在精 脫硫塔中在常溫常壓條件下進(jìn)行。采用雙氧水、過氧化氯等強(qiáng)氧化劑與穩(wěn)定 劑混合制成脫硫液，能夠迅速氧化焦?fàn)t氣中的硫化物分子，通過氧化反應(yīng)將 其脫除。脫硫過程中存在的主要化學(xué)反應(yīng)H2S + 022— — H2S04 + H20;脫硫液 需根據(jù)反應(yīng)狀況定期更換。在精脫苯塔中，采用異戊烷作為苯吸收劑，將氣 體中所含的苯吸收下來(lái)，脫苯過程在常溫常壓下進(jìn)行，苯吸收劑需根據(jù)反應(yīng) 狀況定期更換。焦?fàn)t氣經(jīng)上述工序后，主要組分為甲烷、氫氣、氮?dú)夂蜕倭?氧氣、二氧化碳。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在對(duì)焦?fàn)t氣進(jìn)行洗滌、脫硫、脫苯 之后，接下來(lái)對(duì)洗滌、脫硫、脫苯之后的焦?fàn)t氣進(jìn)行脫氫處理。2常溫氫氧催化劑脫氫在經(jīng)過洗滌、脫硫、脫苯后的焦?fàn)t氣中加入適量氧氣，采用鉑/二氧化 硅/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(yīng)， 而不和甲烷反應(yīng)，不產(chǎn)生火焰，沒有爆炸的危險(xiǎn)。聚四氟乙烯為一種疏水性 高的載體，二氧化硅具有很高的耐溫性能，將聚四氟乙烯乳液涂覆到單晶態(tài) 的二氧化硅表面，得到疏水性良好且耐高溫的載體。將鉑沉積在載體表面， 制得鉑/二氧化硅/聚四氟乙烯催化劑。氫氧化合反應(yīng)在催化反應(yīng)器中進(jìn)行，加入氧氣的量總計(jì)為氫氣含量的1/2 (摩爾含量)，分?jǐn)?shù)次加入氧氣，讓氫氧反應(yīng)逐步進(jìn)行，直至氣體中沒有氫氣。氫氧化合反應(yīng)為放熱反應(yīng)，在反應(yīng)過程中反應(yīng)器外表面需采取冷卻水噴淋降溫措施，保持反應(yīng)溫度在20—90。C 之間。催化劑不參加反應(yīng)，但隨著氫氧化合反應(yīng)時(shí)間增加會(huì)逐漸失去活性， 催化劑失去活性后要及時(shí)更換新的催化劑。鉑/二氧化硅/聚四氟乙烯催化劑 的活性保持時(shí)間為3—4個(gè)月。3、 脫氧氣、氮?dú)夂投趸疾捎米儔何窖b置脫除氧氣、氮?dú)夂投趸?，使焦?fàn)t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、脫氫后的焦?fàn)t氣送往PSA-1單元、PSA-2單元和PSA-3 單元分別脫除氧氣、氮?dú)?、二氧化碳，每個(gè)變壓吸附單元均由多臺(tái)緩沖罐和 多臺(tái)吸附塔組成，流程任意時(shí)刻都有吸附塔處于吸附狀態(tài)，其余處于再生、 置換狀態(tài)，可實(shí)現(xiàn)焦?fàn)t氣的連續(xù)分離與提純。例如，若PSA-1段內(nèi)有6個(gè)吸附塔，分別以塔l、塔2、塔3、塔4、塔 5、塔6表示，在某一時(shí)刻，塔l、塔2處于吸附狀態(tài)，塔3、塔4處于再生 狀態(tài)，塔5、塔6處于置換狀態(tài)；當(dāng)塔l、塔2吸附飽和后，進(jìn)入再生狀態(tài)， 此時(shí)塔5、塔6置換結(jié)束，進(jìn)入吸附狀態(tài)，塔3、塔4再生結(jié)束，進(jìn)入置換 狀態(tài)；當(dāng)塔5、塔6吸附飽和后，進(jìn)入再生狀態(tài)，此時(shí)塔3、塔4置換結(jié)束， 進(jìn)入吸附狀態(tài)，塔l、塔2再生結(jié)束，進(jìn)入置換狀態(tài)；當(dāng)塔3、塔4吸附飽 和后，進(jìn)入再生狀態(tài)，此時(shí)塔l、塔2置換結(jié)束，進(jìn)入吸附狀態(tài)，塔5、塔6 再生結(jié)束，進(jìn)入置換狀態(tài)；如此往復(fù)循環(huán)，總有2個(gè)塔處于吸附狀態(tài)，可實(shí) 現(xiàn)焦?fàn)t氣的連續(xù)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?dú)?、二氧化碳的壓力變化范圍在常壓?個(gè)大氣壓 之間，溫度條件在40 60。C之間。經(jīng)三段變壓吸附之后所得到的氣體符合 國(guó)家天然氣標(biāo)準(zhǔn)GB17820-1999。4、 壓縮部分焦?fàn)t氣經(jīng)洗滌、脫硫、脫苯、脫氫、脫氧氣、脫氮?dú)?、脫二氧化碳后，所得氣體成分符合國(guó)家天然氣標(biāo)準(zhǔn)GB17820-1999，再經(jīng)壓縮后，采用天然氣 運(yùn)輸車運(yùn)送至天然氣加氣站或供給工業(yè)、民用客戶使用。
權(quán)利要求
1、一種焦?fàn)t氣提純天然氣工藝，其包括a、對(duì)焦?fàn)t氣進(jìn)行預(yù)處理；b、在預(yù)處理之后的焦?fàn)t氣中加入適量氧氣，以鉑/二氧化硅/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(jìn)行氧氣和氫氣反應(yīng)以除去焦?fàn)t氣中的氫氣；c、采用變壓吸附裝置對(duì)步驟b脫除氫氣之后的氣體進(jìn)行處理以脫除氧氣、氮?dú)夂投趸肌?br> 2、 如權(quán)利要求1的所述焦?fàn)t氣提純天然氣工藝，其中，將聚四氟乙烯 乳液涂覆到單晶態(tài)的二氧化硅表面，再將鉑沉積在載體表面，以獲得鈾/二 氧化硅/聚四氟乙烯催化劑。
3、 如權(quán)利要求1的所述焦?fàn)t氣提純天然氣工藝，其中，步驟b中，分 數(shù)次加入氧氣，所加入氧氣的量與焦?fàn)t氣中的氫氣含量的摩爾比為1:2。
4、 如權(quán)利要求3的所述焦?fàn)t氣提純天然氣工藝，其中，在步驟b中， 采取冷卻水噴淋降溫，保持反應(yīng)溫度在20—90°C之間。
5、如前述權(quán)利要求任意之一的所述焦?fàn)t氣提純天然氣工藝，進(jìn)一步包 括步驟對(duì)步驟c所獲得的氣體進(jìn)行壓縮，以獲得待使用的天然氣。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種焦?fàn)t氣提純天然氣工藝，其包括a.對(duì)焦?fàn)t氣進(jìn)行預(yù)處理；b.在預(yù)處理之后的焦?fàn)t氣中加入適量氧氣，以鉑/二氧化硅/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(jìn)行氧氣和氫氣反應(yīng)以除去焦?fàn)t氣中的氫氣；和c.采用變壓吸附裝置對(duì)步驟b脫除氫氣之后的氣體進(jìn)行處理以脫除氧氣、氮?dú)夂投趸肌?br> 文檔編號(hào)B01J31/28GK101591578SQ200910088599
公開日2009年12月2日 申請(qǐng)日期2009年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月10日
發(fā)明者昱 趙 申請(qǐng)人:昱 趙