一种用煤矸石处理含氧煤层气的方法

摘要

本发明涉及一种用煤矸石处理含氧煤层气的方法，是以含氧煤层气为原料，以煤矸石为催化脱氧剂，在微波加热炉内进行热化学处理，经煤矸石与含氧煤层气作用，以及脱硫净化、变压吸附分离并压缩制成脱氧脱硫甲烷液化气体、液化二氧化碳和液化氮，同时煤矸石脱碳得到硅铝酸盐混合物，液化甲烷和尾气可做燃烧能源，液化二氧化碳可做化工原料，液化氮为惰性保护气体使用，硅铝酸盐混合物可做化工原料，此处理方法工艺先进，数据翔实准确，即利用了煤矸石废料，又处理了含氧煤层气，即治理了煤矸石、煤层气的污染，又制得了新的产物，是一举两得的工艺方法。

主权项

1.一种用煤矸石处理含氧煤层气的方法，其特征在于：使用的化学物质材料为：含氧煤层气、煤矸石，其组合准备用量如下：以千克、米³为计量单位含氧煤层气：以含氧体积分数12.6%计  25m³±0.05m³煤矸石：以含碳质量分数15%计        10kg±0.01kg用煤矸石处理含氧煤层气方法如下：（1）粉碎处理煤矸石将煤矸石置于粉碎机内，进行粉碎，然后用100目筛网过筛；粉碎、过筛重复进行，成粉粒，粉粒直径≤0.15mm；（2）收集储存含氧煤层气将煤矿井下的含氧煤层气通过管路收集于储气罐内储存；（3）煤矸石处理含氧煤层气煤矸石处理含氧煤层气是在微波加热炉内进行的，是在加热、输入含氧煤层气、排出脱氧煤层气、提取硅铝酸盐混合物的过程中完成的，脱氧煤层气经除尘冷却、脱硫净化、变压吸附分离，制成液化甲烷、液化二氧化碳、液化氮；①打开微波加热炉密封盖，将煤矸石加入微波加热炉内，然后关闭微波加热炉密封盖；②开启微波发生器，加热炉内煤矸石，加热温度500℃±2℃；③打开含氧煤层气储气罐进气管，向微波加热炉内输入含氧煤层气，含氧煤层气输入速度0.5m³/min，炉内为0.1MPa，煤矸石中混合的碳与含氧煤层气中混合的氧气将进行化学反应，煤矸石中的碳反应后分离出的硅铝酸盐混合物，反应式如下：式中：C——煤矸石中的碳O₂——含氧煤层气中的氧气CO₂——二氧化碳气体④打开微波加热炉内电动卸料网并处于半开状态，使微波加热炉内反应后分离出的硅铝酸盐混合物缓慢落入气体腔，待产物硅铝酸盐混合物产物卸完之后关闭电动卸料网，然后打开电动卸料板，硅铝酸盐混合物进入产物箱；⑤经微波加热炉反应后的脱氧煤层气由气体管进入除尘冷却箱进行除尘和换热冷却，然后进入脱硫净化箱进行脱硫净化，最后进入变压吸附分离箱进行气体变压吸附分离；⑥经变压吸附分离后的气体为甲烷、二氧化碳、氮气和尾气，将不同气体分别装入压力气瓶中储存，甲烷为无氧脱硫液化甲烷，二氧化碳气体为液化二氧化碳，氮气为液化氮，尾气为液化尾气，尾气中含一氧化碳气体和氢气；（4）化验、分析、表征对制备的产物硅铝酸盐混合物、液化甲烷、液化二氧化碳、液化氮的形貌、色泽、化学成分、化学物理性能进行化验、分析、表征；用气相色谱仪对气体进行分析；结论：硅铝酸盐混合物为灰白色固态粉末，做化学药剂，液化甲烷为液化气体，做燃料，液化二氧化碳，做化工原料，液化氮为惰性气体，做保护性气体使用，尾气做燃料；所述的煤矸石处理含氧煤层气是在微波加热炉内进行的，是在加热、输入含氧煤层气、排出脱氧煤层气、提取硅铝酸盐混合物、除尘冷却、脱硫净化、变压吸附分离状态下完成的；微波加热炉（1）为矩形，微波加热炉（1）上部为进料斗（2），微波加热炉（1）与进料斗（2）之间设有密封盖（4），进料斗（2）上部由进料斗盖（3）盖住；微波加热炉（1）内下部设有网架（7），在网架（7）上设有电动卸料网（6），在微波加热炉（1）内、网架（7）上部为煤矸石（13），在网架（7）下部为气体腔（45），在气体腔（45）下部联接产物箱（9），气体腔（45）与产物箱（9）之间设有电动卸料板（8），打开电动卸料网（6）、电动卸料板（8）即可卸料；产物箱（9）右侧部为产物箱门（43），产物箱（9）内为硅铝酸盐混合物（14）；在微波加热炉（1）的左上部设置煤层气储气罐（16），煤层气储气罐（16）左端联接煤层气管（15），右端由进气管（17）与微波加热炉（1）的气体腔（45）联通，进气管（17）由进气阀（18）控制；微波加热炉（1）内的煤矸石（13）在加热、输入含氧煤层气（11）反应后由气体阀（20）、抽气泵（19）把脱氧煤层气（12）排入除尘冷却箱（21）内，除尘冷却后经气体阀（22）控制排入脱硫净化箱（23），脱硫后经气体阀（24）排入变压吸附分离箱（25），分离后一路由气体阀（26）控制进入甲烷管（27）、甲烷气瓶（40），一路由气体阀（28）控制进入二氧化碳管（29）、二氧化碳气瓶（41），一路由气体阀（30）控制进入氮气管（31）、氮气瓶（42），一路由气体阀（46）控制进入尾气管（47）、尾气瓶（48）；在微波加热炉（1）的左部设有电控箱（32），在电控箱（32）上设有显示屏（33）、指示灯（34）、电源开关（37）、微波控制器（35）、温度调控器（36）、电动卸料网开关（38）、电动卸料板开关（39），并由电缆（10）与微波加热炉（1）联接。