[发明专利]一种天然气中杂质的去除方法及用于该方法的设备

说明书

技术领域

本发明属于天然气提纯领域，尤其涉及一种天然气中杂质的去除方法及该方法所用的设备。

背景技术

物理法制备太阳能级多晶硅是目前研究的热点，物理法使用的原料是冶金硅，目前物理法制备太阳能级多晶硅不能大规模生产应用，主要是因为现用技术不能有效、经济的去除冶金硅中的硼、磷杂质。研究表明，冶金硅中的硼、磷杂质主要来自原料炭质还原剂和硅石中的硼、磷杂质，尤其是碳质还原剂。减少原料中硼、磷杂质含量可以直接减少冶金硅中的硼、磷杂质含量，因此减少碳质还原剂和硅石中硼、磷含量是获得硼、磷含量极少冶金硅的有效途径。冶金硅冶炼使用的炭质还原剂主要有木炭、石油焦、焦煤等，这些物质硼、磷含量都较高，而且没有很好的方法去除其中的硼、磷。炭黑是一种优质还原剂，工业上通过天然气裂解生产炭黑已大规模应用，因此通过天然气提纯、裂解制炭黑是获得高纯优质还原剂的一种有效方法。

天然气中的杂质，主要涉及B₂H₆、PH₃、AsH₃和H₂S等热分解温度低于甲烷的微量组分。CH₄常温下稳定，在1300℃以上分解成炭黑和氢气。磷烷在室温下稳定，在约375℃开始分解，在约600℃完全分解。乙硼烷在室温能缓慢分解，温度越高越不稳定，分解加速，到500℃时完全分解成氢和硼。砷烷在室温下稳定，在230-240℃下开始分解。硫化氢在300℃开始分解。

工业上气体微量杂质的去除方法主要有吸附法、精馏法以及它们的组合。

中国专利CN101475859公开了一种沼气制备无硫天然气的方法，包括如下步骤：

a、去除杂质，所述去除杂质即为将制备好的沼气通过控制阀输入一固气分离装置并控制器压力范围为0.5Mpa-2Mpa之间，将所述沼气中的气体与粉尘等杂质相分离，含原料杂质的沼气气流进入分离装置进行固气和气液分离，粉尘等杂质从分离器下部出口放出，分离后的沼气由分离装置输出；

b、脱硫，所述脱硫是指通过一脱硫塔将所述经过步骤a处理的沼气进行去除其中的含硫气体；

c、加压推动，所述加压推动是指通过一加压装置将所述经过步骤b处理后的沼气加压并向后推动，将其流速控制为8-20m/s；

d、吸收置换，所述吸收置换是指将经过上述步骤处理的沼气通过一吸收塔以溶液置换的方式将所述沼气中含二氧化碳气体进行吸收置换；

e、冷却脱水，所述冷却脱水即为将上述步骤处理后的沼气进行冷却并完成脱水，并将其含水量控制为相对湿度80%以下；

f、精滤，所述精滤即为将经过所述步骤e处理的沼气通过一精滤装置进行进一步过滤，以去除沼气中的其他杂质，并将经过精滤处理的沼气制备成为甲烷的含量为85-99%之间的无硫天然气。

上述专利涉及的主要是对沼气进行初步净化处理，同时精滤主要一个过滤过程，对杂质的去除能力有限，同时专利中没有涉及硼、磷、砷等杂质的去除，要去除其中微量杂质还需使用其他气体除杂技术。

发明内容

本发明为解决天然气除杂方法的除杂效率低及的技术问题，提供一种除杂效率高的天然气除杂方法及用于该除杂方法的设备。

本发明提供了一种天然气中杂质的去除方法，该方法为将天然气通入管式加热炉中进行热分解后去除固体杂质；所述热分解的温度为800-1200℃，所述管式加热炉的加热区的长度为0.5-3m，天然气的流量为0.1-5L/min。

本发明还提供了一种用于本发明所述的方法的设备，该设备包括管式加热炉和与管式加热炉一端连通的粉尘收集器。

本发明采用热分解去除磷烷、硼烷、砷烷、硫化氢等分解温度低于天然气甲烷的微量杂质，工艺简单，相比低温精馏能耗少，热分解去除杂效率高，不使用吸附剂，不会带入新杂质。

附图说明

图1为本发明的设备的示意图。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。