技术领域
[0001] 本
发明涉及
煤层气开采附属装置的技术领域，特别是涉及一种用于
煤层气脱氧的方法。
背景技术
[0002] 煤层气俗称瓦斯，储存在煤层中，煤层气主要
吸附在煤基质颗粒表面，少量游离于煤孔隙或煤层
水中的
烃类物质，其主要成分是甲烷，是一种煤的伴生矿产资源，由于其热值高、燃烧后很洁净，几乎不产生废气，是一种合适的工业、生活
燃料。
[0003] 地下煤层气浓度较高，直接
抽取后稍加处理即可使用，但正是因为煤层气含量较高，在开采过程中易导致瓦斯爆炸，使用安全性较差，故在开采时向地下通入大量空气，大量空气将煤层气浓度降到爆炸范围之外，防止瓦斯爆炸，提高使用安全性，且通入的大量空气保证井下工作人员的生理需氧量，便于井下作业。
[0004] 井下开采出的煤层气含量一般被稀释到10%-40%，其中含有空气，甲烷与氧气具有较宽的爆炸极限，具有很大的安全
风险，在使用之前需要降低煤层气中的氧气含量，使氧气含量降到安全范围内，这就需要对煤层气进行脱氧处理，工业上常采用
焦炭燃烧法去除煤层气中的氧气，使得
碳与氧气反应生成二氧化碳或
一氧化碳，但甲烷会发横裂解，造成甲烷损失，且焦炭燃烧法常需要较高的
温度，随着温度的升高，甲烷与氧气更易发生爆炸，无论从使用合理性还是使用安全性方面都具有较大的局限性，这就需要开发一种安全有效，提高脱氧安全性，降低甲烷损失的脱氧方法。
发明内容
[0005] 为解决上述技术问题，本发明提供一种可降低甲烷损失、提高使用合理性；可提高脱氧温度，提高使用安全性的用于煤层气脱氧的方法。
[0006] 本发明的一种用于煤层气脱氧的方法，包括以下步骤：（1）水油的脱除：将低浓度的煤层气通过吸收塔，吸收塔将煤层气中的水分吸收，得到较为干燥的煤层气，将煤层气继续通过气体
压缩机压缩穿过除雾器，除雾器将煤层气中残留的水分及油分去除，得到干燥的煤层气；
（2）粉尘的去除：将煤层气逐级通过三级
过滤器，将煤层气中的颗粒物杂质去除；
（3）初步膜脱氧：通过
气体压缩机将煤层气连续通过两级中空
纤维膜组件，初步去除煤层气中的氧气；
（4）非金属还原法脱氧：初步脱氧得到的煤层气穿过反应釜，反应釜内加入了含有催化剂的硫化物，调节反应釜内的温度为100-800℃，压
力为一个
大气压，硫化物与煤层气中的氧气反应，生成
硫酸盐而除掉，得到氧气体积百分比含量为0.1%-1%。
[0007] 本发明的一种用于煤层气脱氧的方法，所述步骤（1）中低浓度煤层气中氧气积百分比浓度为6%-17%，甲烷体积百分比浓度为12%-60%。
[0008] 本发明的一种用于煤层气脱氧的方法，优选的，所述步骤（2）中的三级过滤器包括初效过滤器、中效过滤器和精密过滤器，经过三级过滤器的煤层气中残留的粉尘直径小于1微米，减少大颗粒粉尘对后续脱氧工艺的影响。
[0009] 本发明的一种用于煤层气脱氧的方法，优选的，所述步骤（3）中所用的中空纤维膜为微孔聚偏氟乙烯纤维膜，膜孔径为0.01-0.1微米。
[0010] 本发明的一种用于煤层气脱氧的方法，优选的，所述步骤（3）中初步脱氧后的氧气体积百分比含量为5%-10%。
[0011] 本发明的一种用于煤层气脱氧的方法，优选的，所述步骤（4）中所述催化剂包括载体和活性组分，载体为分子筛，活性组分为
铜。
[0012] 本发明的一种用于煤层气脱氧的方法，优选的，所述步骤（4）中反应釜温度为400-500℃。
[0013] 本发明的一种用于煤层气脱氧的方法，优选的，所述步骤（4）中硫化物为硫化钠。
[0014] 与
现有技术相比本发明的有益效果为：随着非金属氧化还原温度的升高，得到的煤层气氧气体积百分比含量逐渐降低，当温度升至300℃时，氧气体积百分比含量升高的幅度逐渐降低，当温度升至600℃时，即为
实施例6，氧气的体积百分比含量基本不变，温度越高，越耗费
能量，且甲烷与氧气之间越易发生爆炸，从节约
能源与安全
角度来看，选用的加热温度为400-500℃，此时得到的煤层气氧气体积百分比含量为0.1%-1%，本方法使用温度较低、压强为一个大气压，降低甲烷与氧气爆炸的可能，提高使用安全性，且温度较低，减少甲烷因自身裂解而发生损失，提高使用合理性。
具体实施方式
[0015] 下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
[0016] 实施例1将氧气积百分比浓度为6%-17%，甲烷体积百分比浓度为12%-60%的低浓度煤层气通过吸收塔，吸收塔将煤层气中的水分吸收，得到较为干燥的煤层气，将煤层气继续通过气体压缩机压缩穿过除雾器，除雾器将煤层气中残留的水分及油分去除，得到干燥的煤层气，将煤层气逐级通过三级过滤器，使得煤层气中残留的粉尘直径小于1微米，通过气体压缩机将煤层气连续通过两级膜孔径为0.01-0.1微米的微孔聚偏氟乙烯纤维膜，初步去除煤层气中的氧气，使得煤层气中氧气体积百分比含量降低至4%-10 %，将初步脱氧得到的煤层气穿过反应釜，反应釜内含有以分子筛为载体，以铜为活性组分的催化剂和硫化钠，调节反应釜内的温度为100℃，压力为一个大气压，硫化钠与煤层气中的氧气反应，生成硫酸钠而除掉，得到氧气体积百分比含量为3%-4%。
[0017] 实施例2将氧气积百分比浓度为6%-17%，甲烷体积百分比浓度为12%-60%的低浓度煤层气通过吸收塔，吸收塔将煤层气中的水分吸收，得到较为干燥的煤层气，将煤层气继续通过气体压缩机压缩穿过除雾器，除雾器将煤层气中残留的水分及油分去除，得到干燥的煤层气，将煤层气逐级通过三级过滤器，使得煤层气中残留的粉尘直径小于1微米，通过气体压缩机将煤层气连续通过两级膜孔径为0.01-0.1微米的微孔聚偏氟乙烯纤维膜，初步去除煤层气中的氧气，使得煤层气中氧气体积百分比含量降低至5%-10%，将初步脱氧得到的煤层气穿过反应釜，反应釜内含有以分子筛为载体，以铜为活性组分的催化剂和硫化钠，调节反应釜内的温度为200℃，压力为一个大气压，硫化钠与煤层气中的氧气反应，生成硫酸钠而除掉，得到氧气体积百分比含量为1%-3%。
[0018] 实施例3将氧气积百分比浓度为6%-17%，甲烷体积百分比浓度为12%-60%的低浓度煤层气通过吸收塔，吸收塔将煤层气中的水分吸收，得到较为干燥的煤层气，将煤层气继续通过气体压缩机压缩穿过除雾器，除雾器将煤层气中残留的水分及油分去除，得到干燥的煤层气，将煤层气逐级通过三级过滤器，使得煤层气中残留的粉尘直径小于1微米，通过气体压缩机将煤层气连续通过两级膜孔径为0.01-0.1微米的微孔聚偏氟乙烯纤维膜，初步去除煤层气中的氧气，使得煤层气中氧气体积百分比含量降低至5%-10%，将初步脱氧得到的煤层气穿过反应釜，反应釜内含有以分子筛为载体，以铜为活性组分的催化剂和硫化钠，调节反应釜内的温度为300℃，压力为一个大气压，硫化钠与煤层气中的氧气反应，生成硫酸钠而除掉，得到氧气体积百分比含量为0.8%-2%。
[0019] 实施例4将氧气积百分比浓度为6%-17%，甲烷体积百分比浓度为12%-60%的低浓度煤层气通过吸收塔，吸收塔将煤层气中的水分吸收，得到较为干燥的煤层气，将煤层气继续通过气体压缩机压缩穿过除雾器，除雾器将煤层气中残留的水分及油分去除，得到干燥的煤层气，将煤层气逐级通过三级过滤器，使得煤层气中残留的粉尘直径小于1微米，通过气体压缩机将煤层气连续通过两级膜孔径为0.01-0.1微米的微孔聚偏氟乙烯纤维膜，初步去除煤层气中的氧气，使得煤层气中氧气体积百分比含量降低至5%-10%，将初步脱氧得到的煤层气穿过反应釜，反应釜内含有以分子筛为载体，以铜为活性组分的催化剂和硫化钠，调节反应釜内的温度为400℃，压力为一个大气压，硫化钠与煤层气中的氧气反应，生成硫酸钠而除掉，得到氧气体积百分比含量为0.2%-1.2%。
[0020] 实施例5将氧气积百分比浓度为6%-17%，甲烷体积百分比浓度为12%-60%的低浓度煤层气通过吸收塔，吸收塔将煤层气中的水分吸收，得到较为干燥的煤层气，将煤层气继续通过气体压缩机压缩穿过除雾器，除雾器将煤层气中残留的水分及油分去除，得到干燥的煤层气，将煤层气逐级通过三级过滤器，使得煤层气中残留的粉尘直径小于1微米，通过气体压缩机将煤层气连续通过两级膜孔径为0.01-0.1微米的微孔聚偏氟乙烯纤维膜，初步去除煤层气中的氧气，使得煤层气中氧气体积百分比含量降低至5%-10%，将初步脱氧得到的煤层气穿过反应釜，反应釜内含有以分子筛为载体，以铜为活性组分的催化剂和硫化钠，调节反应釜内的温度为500℃，压力为一个大气压，硫化钠与煤层气中的氧气反应，生成硫酸钠而除掉，得到氧气体积百分比含量为0.1%-1%。
[0021] 实施例6将氧气积百分比浓度为6%-17%，甲烷体积百分比浓度为12%-60%的低浓度煤层气通过吸收塔，吸收塔将煤层气中的水分吸收，得到较为干燥的煤层气，将煤层气继续通过气体压缩机压缩穿过除雾器，除雾器将煤层气中残留的水分及油分去除，得到干燥的煤层气，将煤层气逐级通过三级过滤器，使得煤层气中残留的粉尘直径小于1微米，通过气体压缩机将煤层气连续通过两级膜孔径为0.01-0.1微米的微孔聚偏氟乙烯纤维膜，初步去除煤层气中的氧气，使得煤层气中氧气体积百分比含量降低至5%-10%，将初步脱氧得到的煤层气穿过反应釜，反应釜内含有以分子筛为载体，以铜为活性组分的催化剂和硫化钠，调节反应釜内的温度为600℃，压力为一个大气压，硫化钠与煤层气中的氧气反应，生成硫酸钠而除掉，得到氧气体积百分比含量为0.1%-1%。
[0022] 实施例7将氧气积百分比浓度为6%-17%，甲烷体积百分比浓度为12%-60%的低浓度煤层气通过吸收塔，吸收塔将煤层气中的水分吸收，得到较为干燥的煤层气，将煤层气继续通过气体压缩机压缩穿过除雾器，除雾器将煤层气中残留的水分及油分去除，得到干燥的煤层气，将煤层气逐级通过三级过滤器，使得煤层气中残留的粉尘直径小于1微米，通过气体压缩机将煤层气连续通过两级膜孔径为0.01-0.1微米的微孔聚偏氟乙烯纤维膜，初步去除煤层气中的氧气，使得煤层气中氧气体积百分比含量降低至5%-10%，将初步脱氧得到的煤层气穿过反应釜，反应釜内含有以分子筛为载体，以铜为活性组分的催化剂和硫化钠，调节反应釜内的温度为700℃，压力为一个大气压，硫化钠与煤层气中的氧气反应，生成硫酸钠而除掉，得到氧气体积百分比含量为0.1%-1%。
[0023] 实施例8将氧气积百分比浓度为6%-17%，甲烷体积百分比浓度为12%-60%的低浓度煤层气通过吸收塔，吸收塔将煤层气中的水分吸收，得到较为干燥的煤层气，将煤层气继续通过气体压缩机压缩穿过除雾器，除雾器将煤层气中残留的水分及油分去除，得到干燥的煤层气，将煤层气逐级通过三级过滤器，使得煤层气中残留的粉尘直径小于1微米，通过气体压缩机将煤层气连续通过两级膜孔径为0.01-0.1微米的微孔聚偏氟乙烯纤维膜，初步去除煤层气中的氧气，使得煤层气中氧气体积百分比含量降低至5%-10%，将初步脱氧得到的煤层气穿过反应釜，反应釜内含有以分子筛为载体，以铜为活性组分的催化剂和硫化钠，调节反应釜内的温度为800℃，压力为一个大气压，硫化钠与煤层气中的氧气反应，生成硫酸钠而除掉，得到氧气体积百分比含量为0.1%-0.9%。
[0024] 通过实施例1-8可以得到下表。 煤层气氧气体积百分比含量（%）
实施例1 3-4
实施例2 1-3
实施例3 0.8-2
实施例4 0.2-1.2
实施例5 0.1-1
实施例6 0.1-1
实施例7 0.1-1
实施例8 0.1-0.9
现有技术 6-9
[0025] 通过上表可以看出，随着非金属氧化还原温度的升高，得到的煤层气氧气体积百分比含量逐渐降低，当温度升至300℃时，氧气体积百分比含量升高的幅度逐渐降低，当温度升至600℃时，即为实施例6，氧气的体积百分比含量基本不变，温度越高，越耗费能量，且甲烷与氧气之间越易发生爆炸，从节约能源与安全角度来看，选用的加热温度为400-500℃，此时得到的煤层气氧气体积百分比含量为0.1%-1%。
[0026] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
