热在步骤(a)中的反应器流；以及
[0035](f)测量出口温度T2并通过调整绕过热交换器的原料的量来控制入口温度Tu
[0036]应理解，通过控制出口温度T2，控制入口温度T1ο将冷的分流的流与加热的原料流混合使反应器的温度T1能够被控制。当甲烷浓度增加时，可以增加分流的气体量，否则其将会导致反应器中出口温度的增加。
[0037]如上讨论的催化剂和温度与以上本发明的第一方面有关。
[0038]在任一布置方案中，可以提供燃烧启动加热器(fired start-up heater)或其他合适的加热方法以将反应器加热至操作条件。
[0039]如果催化剂失活，则反应器的出口瓦斯将会最终包含甲烷。出口瓦斯中甲烷的存在是可以检测到的。这些过程随后可以允许系统经操作以使得!^可以增加，直至从检测器去除的气流中不再有甲烷被察觉到。
[0040]从反应器获得的气流中的甲烷浓度可以通过任何合适的手段检测到。在一布置方案中，可以使用非色散红外吸收分析仪测量甲烷浓度，该非色散红外吸收分析仪利用对低至Ippm或更低的甲烷连续监控的固态检测器。
[0041 ] 瓦斯原料流可以含有小于约I摩尔％的甲烷，或小于约0.5摩尔%，或小于约0.1摩尔％的甲烷。
[0042]可以使用任何合适的瓦斯流速。在一布置方案中，可以有约20，000L瓦斯/L催化剂/hr的气时空速，以及约小于20m/s的在催化剂的正面的线速度。
[0043]尽管已经参考对来自煤矿的乏风瓦斯中的甲烷的处理来描述本发明，但应理解，其同样地适用于其中存在低浓度甲烷的其他流。
[0044]现在将参考附图，以举例的方式描述本发明，其中:
[0045]图1是根据本发明的第一方面的流程图的示意图；和
[0046]图2是根据本发明的第二方面的流程图的示意图。
[0047]本领域技术人员应理解，附图是示意的并且在工业设备中可能需要其他设备项目，例如，回流罐、栗、真空栗、温度传感器、压力传感器、减压阀、控制阀、流量控制器、流量控制阻尼器、管道系统、阻火器、液位控制器、容纳槽、储存罐等。设备的此类辅助项目的提供不形成本发明的任何部分并且依据常规的化工实践。
[0048]如图1所说明的，使用风机2从在管线I中的矿井中移除瓦斯并在此与任选的补充甲烷(其通常为富含甲烷的气体3的形式)混合，或与由风机13提供的在管线4中的任选的补充空气混合，并随后被供给至热交换器5，在热交换器5中被加热至温度!^，并随后在管线6中被供给至反应器7。在反应器中，甲烷被转变成二氧化碳和水。随后在管线8中从反应器中去除瓦斯流，其在放热反应期间将已经被加热至温度T2，经过热交换器5与在管线I中进入的原料相对，以使得从反应器中去除的瓦斯流被冷却并使原料流被加热。随后在管线9中移除冷却的产物瓦斯。
[0049]控制器10监控检测器11和12测量的温度TjPT2并且随后视情况控制补充甲烷和补充空气。
[0050]在图2所说明的替代布置方案中，使用主风机22从矿井中移除原料21并随后将其传送至热交换器23，其在热交换器23中被加热。一部分原料可以在管线24中被分流而绕过热交换器，并随后与加热的原料混合。阀25控制旁路。补充空气可以在管线26中使用风机27加入旁路流中。在启动时，可以在管线38中加入甲烷，经过启动燃烧器31。在正常操作期间，可以经由管线38和绕过启动燃烧器的39加入甲烷。
[0051]随后将流在管线28中供给至反应器29，在反应器29中发生反应。随后将瓦斯流在管线32中从反应器29中移除，随后其被传送经过热交换器23，在热交换器23中从反应器29中移除的瓦斯流被冷却，同时加热原料瓦斯。随后在管线33中释放冷瓦斯。
[0052]控制器34监控检测器35和36测量的温度TjPT2以及出口甲烷分析仪37，并且随后使用阀25控制旁路的量并控制加入管线26中的补充空气的量。
【主权项】
1.用于从具有2摩尔％或小于2摩尔％的甲烷浓度的进料瓦斯中移除甲烷的方法，所述方法包括步骤: (a)任选地将原料瓦斯与补充甲烷或补充空气混合； (b)将原料瓦斯和任选的补充气体传送经过热交换器以将所述瓦斯的温度提高至氧化反应器的期望的入口温度T1; (c)将来自步骤(b)的加热的流传送至包含氧化催化剂的氧化反应器，其中使甲烷氧化； (d)从所述反应器中移除包含氧化反应的产物的瓦斯流，所述瓦斯流处于高于入口温度!^的出口温度T2; (e)将在步骤(d)中移除的所述瓦斯流传送经过热交换器与来自步骤(b)的反应器流相对，以允许从在步骤(d)中移除的所述瓦斯流中回收热量并利用其加热在步骤(b)中的所述反应器流；以及 (f)测量所述出口温度T2并通过调整在步骤(a)中加入的补充甲烷和/或补充空气的相对量来控制所述入口温度T1。2.如权利要求1所述的方法，其中将所述出口温度!^与预设的期望的温度进行比较并且调整所述原料中甲烷或空气的浓度，以使得所述入口温度!^经调整，从而随之而来的由反应引起的温度升高导致!^接近期望的温度。3.用于从具有2摩尔％或小于2摩尔％的甲烷浓度的原料瓦斯中移除甲烷的方法，所述方法包括步骤: (a)将原料瓦斯传送经过热交换器以将所述瓦斯的温度提高至氧化反应器的期望的入口温度T1; (b)用任选的补充空气任选地分流一部分所述原料以绕过所述热交换器； (C)将来自步骤(a)的加热的流和来自步骤(b)的任何分流的原料传送至包含氧化催化剂的氧化反应器，其中使甲烷氧化； (d)从所述反应器中移除包含氧化反应的产物的瓦斯流，所述瓦斯流处于高于入口温度!^的出口温度T2; (e)将在步骤(d)中移除的所述瓦斯流传送经过所述热交换器与来自步骤(a)的所述反应器流相对，以允许从在步骤(d)中移除的所述瓦斯流中回收热量并利用其加热在步骤(a)中的所述反应器流；以及 (f)测量所述出口温度T2并通过调整绕过所述热交换器的原料的量来控制所述入口温度Ti。4.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述催化剂包含在担体上的钯和/或铂。5.如权利要求4所述的方法，其中所述担体是氧化的担体。6.如权利要求1至5中任一项所述的方法，其中所述催化剂担体呈现为蜂窝构型。7.如权利要求4或5所述的方法，其中所述温度!^优选为至少350°C。8.如权利要求4所述的方法，其中所述温度T2为6500C或小于650°C。9.如权利要求1至7中任一项所述的方法，其中所述瓦斯原料流含有小于I摩尔％的甲烷，或小于0.5摩尔％，或小于约0.1摩尔％的甲烷。
【专利摘要】本发明涉及用于从具有2摩尔％或小于2摩尔％的甲烷浓度的原料瓦斯中移除甲烷的方法，所述方法包括步骤：(a)任选地将原料瓦斯与补充甲烷或补充空气混合；(b)将原料瓦斯和任选的补充气体传送经过热交换器以将瓦斯的温度提高至氧化反应器的期望的入口温度T1；(c)将来自步骤(b)的加热的瓦斯流传送至包含氧化催化剂的氧化反应器，其中使甲烷氧化；(d)从反应器中移除包含氧化反应的产物的瓦斯流，所述瓦斯流处于高于入口温度T1的出口温度T2；(e)将在步骤(d)中移除的瓦斯流传送经过热交换器与来自步骤(b)的反应器气流相对，以允许从在步骤(d)中去除的气流中回收热量并利用其加热在步骤(b)中的反应器流；以及(f)测量出口温度T2并通过调整在步骤(a)中加入的补充甲烷和/或补充空气的相对量来控制入口温度T1，在所述方法中可以包括以下步骤来替代步骤(a)和(f)：(b2)用任选的补充空气任选地分流一部分原料以绕过热交换器；(f2)测量出口温度T2并通过调整绕过热交换器的原料的量来控制入口温度T1。
【IPC分类】B01D53/86
【公开号】CN105611991
【申请号】CN201480055257
【发明人】大卫·沃森, 约翰·史温尼
【申请人】约翰逊·马泰·戴维技术有限公司
【公开日】2016年5月25日
【申请日】2014年10月17日
【公告号】CA2924264A1, WO2015059453A1