[发明专利]一种煤矿风排瓦斯低浓度甲烷氧化脱除系统

权利要求书

1.一种煤矿风排瓦斯低浓度甲烷氧化脱除系统，其特征在于，包括：引风除尘装置(1)、甲烷氧化反应器(2)、碳捕集反应器(3)、钙基吸附剂供料器(4)和热交换器(5)；引风除尘装置(1)与甲烷氧化反应器(2)通过风道连接，甲烷氧化反应器(2)通过气道连接碳捕集反应器(3)，碳捕集反应器(3)还连接钙基吸附剂供料器(4)，甲烷氧化反应器(2)还通过气道连接热交换器(5)；

甲烷氧化反应器(2)内装填催化剂，碳捕集反应器(3)内装填钙基吸收剂。

2.根据权利要求1所述煤矿风排瓦斯低浓度甲烷氧化脱除系统，其特征在于：催化剂的床层上设有感应加热装置；催化剂的反应温度范围为300～450℃。

3.根据权利要求1所述煤矿风排瓦斯低浓度甲烷氧化脱除系统，其特征在于：催化剂为蜂窝陶瓷负载催化剂。

4.根据权利要求3所述煤矿风排瓦斯低浓度甲烷氧化脱除系统，其特征在于：蜂窝陶瓷负载催化剂的组分为纳米氧化铜、不锈钢颗粒和堇青石蜂窝陶瓷；其中纳米氧化铜的质量百分比为10％～20％，不锈钢颗粒的质量百分比为10～30％，堇青石蜂窝陶瓷的质量百分比为50～80％；纳米氧化铜作为氧化反应催化剂，不锈钢颗粒作为加热体，堇青石蜂窝陶瓷作为载体材料。

5.根据权利要求3所述煤矿风排瓦斯低浓度甲烷氧化脱除系统，其特征在于：蜂窝陶瓷负载催化剂的组分为15％的纳米氧化铜、30％的不锈钢颗粒和55％的堇青石蜂窝陶瓷。

6.根据权利要求1所述煤矿风排瓦斯低浓度甲烷氧化脱除系统，其特征在于：钙基吸收剂的反应温度范围为80～200℃。

7.一种如权利要求1所述煤矿风排瓦斯低浓度甲烷氧化脱除系统的构建方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

步骤1、制备催化剂；

步骤1.1、首先配置Cu(NO₃)₂溶液、氨水和NaOH溶液；然后在设定温度和搅拌条件下向Cu(NO₃)₂溶液中缓慢滴加氨水；随后向所得混合溶液中滴加配置的NaOH溶液至该混合溶液的pH值为9～10，得到蓝色的悬浊前驱体溶液；最后进行多次离心沉淀，每次离心后去除上层清液，并按与所去除上层清液相同的体积补足去离子水；

步骤1.2、取步骤1.1制得的蓝色的悬浊前驱体溶液，通过离心沉淀获得蓝色沉淀浆液；将蓝色沉淀浆液移入反应釜中，以一定升温速率升温至设定温度并保温；反应釜中的蓝色沉淀浆液冷却后，将生成的黑色浆液进行离心分离并进行干燥，获得黑色粉末，该黑色粉末为纳米氧化铜催化剂；

步骤1.3、将不锈钢颗粒放入聚乙二醇溶液中，并在搅拌的条件下将堇青石蜂窝陶瓷在加入不锈钢颗粒的聚乙二醇溶液中浸渍一段时间，取出后将堇青石蜂窝陶瓷烘干，然后分次进行高温煅烧处理；

步骤1.4、将步骤1.2制备的黑色粉末与无水乙醇混合，并在搅拌的条件下将步骤1.3制备的堇青石蜂窝陶瓷放入黑色粉末与无水乙醇的混合溶液中进行浸渍处理，然后再次烘干，获得催化剂；

步骤2、制备钙基吸收剂，所述钙基吸收剂为氧化钙；

步骤2.1、取Ca(OH)₂粉末与聚乙二醇水溶液在常温下混合，形成粘稠团块，随后放入挤出机中，将粘稠团块挤压形成条状前驱体产物；

步骤2.2、将步骤2.1中挤压成型的条状前驱体放入滚圆机中，通过滚圆机旋转使得条状前驱体在力的作用下形成的颗粒产物；

步骤2.3、将步骤2.2中形成的颗粒产物进行干燥处理，随后进行煅烧处理，获得钙基吸收剂。