[发明专利]除去氧气

说明书

本发明涉及从气态烃中除去游离氧气的方法。

气态烃例如天然气、LPG或LNG可含有少量的游离氧气，即O₂气 体。可通过使用气态烃作为解吸塔气体或通过与空气共混而无意中引 入游离氧气。例如，作为维护后的贫清洗、空气泄漏到解吸塔泵中、 使用天然气作为解吸塔气体用于气体干燥器、使用天然气作为解吸塔 气体用于注水的结果，天然气可含有游离氧气，和来自在孔中注入的 流体中所溶解的空气。由这些过程所回收的天然气中的游离氧气的量 可为70-100ppm(体积)。或者，可通过为降低所谓的“空气平衡” 中的发热量而与空气的共混过程来而游离氧气引入到LPG或LNG中。 用这种方式引入到LPG或LNG中的游离氧气的量可以多达0.5体积％。

游离氧气的存在是有潜在危险的，在处理含有游离氧气的气态烃 时主要关心之处是对处理设备的腐蚀，该腐蚀导致昂贵的更换和维护。 因此希望将游离氧气含量限制在几个ppm或更低。

通过在燃烧催化剂上加热所述气态烃使游离氧气直接燃烧需要 300℃或更高的温度，将大量的气体加热到这个温度然后将其冷却用于 后续应用不切实际。

我们已经发明了克服这些困难的方法。

因此，本发明提供了减少气态烃料流中的游离氧气的方法，包括 以下步骤：

(i)由烃生成含有氢气的气体混合物，

(ii)将所述气体混合物与含有游离氧气的气态烃料流混合，和

(iii)使所得到的烃气体混合物流过将存在于所述气态烃中的至 少一部分游离氧气转化为蒸汽的转化催化剂。

所述含有氢气的气体混合物可通过C2+烷烃在氧化或贵金属催化 剂上的催化脱氢(cDH)而生成。术语“C2+烷烃”是指分子式为C_nH_2n+2且n≥2的烷烃，优选乙烷、丙烷、丁烷、戊烷和己烷中的一种或多 种。主要类型的烷烃脱氢催化剂是第8族金属，特别是负载在ZnAl₂O₄、 MgAl₂O₄或氧化铝上的铂/锡、位于氧化铝或二氧化锆上的氧化铬和/或 者作为负载的氧化物或者存在于沸石中的镓。使用促进的氧化铝上的 Pt/Sn和氧化铝上的Cr₂O₃在高于500℃、优选高于600℃下轻链烷烃 被最佳地脱氢。使用促进的氧化铝上的Pt/Sn在400-500℃之间的温 度下长链链烷烃被最佳地脱氢。尽管有效地用于从烃生成氢气，为了 保持活性，可能需要定期用空气对催化剂进行再生以烧掉碳沉积(焦 炭)。

所述含有氢气的气体混合物可包含一种或多种在所述转化催化剂 上呈惰性的气体，例如氮气，或可包含在所述催化剂上具有反应性的 气体，即可与游离氧气反应的气体和由此将游离氧气从所述烃料流中 除去。所述含有氢气的气体优选还包含一氧化碳。

例如，可通过烃的部分燃烧来生成含有氢气和含有一氧化碳的气 体混合物。烃与含有氧气的气体(例如空气，氧气或富氧空气)的部 分燃烧产生含有氢气和一氧化碳以及其它气体例如未反应的C2+烃、 甲烷、二氧化碳和氮气的气体混合物。部分燃烧，也称作部分氧化， 可使用任何已知的部分氧化方法来进行。可通过在燃烧炉内使用含有 氧气的气体在不存在燃烧催化剂的条件下的火焰燃烧、通过所谓的非 催化部分氧化(POx)来进行烃的部分燃烧，或优选可在较低温度下在 部分氧化催化剂的存在下通过所谓的催化部分氧化(cPOx)来进行。 在cPOx中，催化剂优选是负载在惰性载体例如二氧化硅、氧化铝、二 氧化钛或二氧化锆上的Rh、Ni、Pd或Pt催化剂，该催化剂具有<20wt％ 的金属或这些金属的合金组合。