[发明专利]用于从工业气体中除去氧气的方法

说明书

通过从进料气体中除去含硫化合物和硅氧烷，加热进料气体，向加热的进料气体中注入一种或多种用于氧气转化的反应物，在至少一个合适的反应器中进行选择性催化氧气转化，和清洁所得的贫氧气体，从气体进料如垃圾填埋气体、蒸煮器气体或工业CO₂废气中除去氧气。待注入的反应物包括H₂、CO、氨、尿素、甲醇、乙醇和二甲醚(DME)中的一种或多种。

本发明涉及一种通过经由反应物注入的选择性催化氧化而从工业气体中除去氧气的新方法。

更具体地，本发明涉及降低工业气体中氧气含量的可替代途径，其中氧气含量的降低对于气体的增值是至关重要的。本发明的方法集中于填埋气体、蒸煮器气体和工业CO₂废气。如今，通过PSA(变压吸附)、膜或洗涤器技术来实现氧气的去除，上述技术具有非常高的资本支出(CAPEX)以及有价值的组分(例如进入含氧废气的主气体中的甲烷)的大量损失。本发明包括向主气体流中添加组分，例如H₂、CO、甲醇、氨或乙醇，并将所得气流引入到至少一个催化反应器。在所述反应器中，氧气通过催化剂被选择性地转化为CO₂和水。

从燃料气体流中除去氧气通常是天然气网中气体分配的要求，并且当使用该气体作为车辆运输燃料时也有这样的要求。此外，除去氧气对于利用其他工业气体流，例如从含氧废气中生产商业级或工业级CO₂，也是至关重要的。

US 3.361.531描述了通过在固体材料接触物质中的吸收而从含氧环境和气体混合物中除去氧气。更具体地，使选自碳酸铜、碳酸锰和碳酸铁的化合物在低于约500℃的升高温度下与含氢气体接触，从而将碳酸盐还原成相应的氧化物化合物。使该氧化物化合物在大约环境温度与所述含氧环境接触，从而吸收氧气并氧化该氧化物化合物。

在中小型项目中(通常至多10,000Nm³/h气体)，当今工业中占主导地位的技术是基于PSA和膜的技术，而蒸馏和低温分离是更大规模应用中的主要技术。

对于蒸煮器气体和填埋气体净化工业中的应用，气体流量在500至10,000Nm³/h的范围内，并且基于PSA和膜的技术占主导地位。除了通常禁止性的CAPEX之外，PSA和膜技术具有高的操作成本，这是由于其复杂性和气体压缩以及从进料气流进入含氧废气流的有价值的烃(例如甲烷)的大量损失。

在根据本发明的方法中，在从气体中除去含硫化合物和硅氧烷之后，将一种或多种适于催化氧化的组分注入到含氧的主气流中。选择组分和催化剂，使得催化剂使用料流中的氧气来氧化注入的组分，且基本上不氧化气流中的有价值组分，例如甲烷。

待注入的组分可以包括H₂、CO、氨、尿素、乙醇和二甲醚(DME)等中的一种或多种。

活性催化剂可以包括金属形式或金属氧化物形式的选自钒、钨、铬、铜、锰、钼、铂、钯、铑和钌中的金属，其负载在选自氧化铝、二氧化钛、二氧化硅和二氧化铈及其组合的载体上。

工业气体中的硫杂质会在发电设备内部产生腐蚀性环境，或者甚至使可能存在的催化剂中毒。此外，存在于燃气发动机的进料气体中的硫化氢会引起润滑油的降解，并导致需要频繁维护。此外，如果要将气体输送到天然气管道或用作车辆燃料，则需要去除H₂S。

清洁气体的另一个原因是其他杂质，例如硅氧烷，可能沉积在发热和发电设备中，并对内部部件造成严重损坏。