CN116554928B - 一种用于替代天然气的lpg混空制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及LPG混空制备领域，具体地说，涉及一种用于替代天然气的LPG混空制备工艺。其包括：S1、制备混合气体(A,B)；S2、将混合气体(A,B)进行加压处理；S3、将预制气体和氢气通过压缩机引入低温等离子体反应器中，进行氢气化反应；S4、将氢化反应后的气体与预制LPG进一步的混合形成LPG混空；采用低温等离子体技术对丙烷和丁烷进行氢气化反应，提高丙烷和丁烷的转化率，有效地降低了能源成本，提高了LPG混空的产量和质量，同时可以避免传统LPG混空制备工艺产生的环境污染问题，本发明采用了低温等离子体技术进行氢气化反应，其反应过程非常平稳，不容易产生副反应或过度反应，得到的产物纯度高、产率高。
Description
技术领域
本发明涉及LPG混空制备领域，具体地说，涉及一种用于替代天然气的LPG混空制备工艺。
背景技术
LPG混空是一种新型燃气制备技术，由LPG和空气混合而成，旨在替代传统的天然气。其燃烧热值可与天然气一致性，同时LPG混空还具有资源丰富的优势，成为了一种重要的替代能源。
目前在制备LPG混空的过程中，关键技术是如何实现LPG和空气的严格按比例范围进行混合，以及混合流程不得逆转操作，以免发生安全操作风险。此前，人们通常采用LPG、空气和氧气三种气体进行混合，但由于氧气需特殊设备才能制备，使得技术更加复杂和昂贵，将LPG和空气/氧气进行流量调节和混合，以生成LPG混空；但是这种混合方法存在的一个显著缺陷是产生大量的氮氧化物，有害于环境和人体健康。而且，氧气的制备需要先制备臭氧，然后使用臭氧制造器将臭氧分解成氧气，整个制备过程在技术和设备上都比较繁琐；鉴于此，急需一种新型的用于替代天然气的LPG混空制备工艺来改善现有技术的不足。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于替代天然气的LPG混空制备工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供一种用于替代天然气的LPG混空制备工艺，包括以下步骤：
S1、将丙烷和丁烷按比例进行混合，形成A混合气体；将丙烷、丁烷和空气按比例混合，形成B混合气体，用来制备LPG预制混空；
S2、将A混合气体进行加压处理，然后分别进入混合塔混合，再利用节能式加热器将混合后的气体加热，然后进行冷却，制得待氢化气体；将B混合气体进行加压处理，然后分别进入混合塔混合，再利用加热器将混合后的气体加热，然后进行冷却，制得预制LPG；
S3、将预制气体和氢气通过压缩机引入低温等离子体反应器中，进行氢气化反应，混合气体进入低温等离子体反应器后，经过等离子体的激发作用，分子中的化学键被断裂，进而发生氢化反应生成甲烷和乙烷；
S4、将氢化反应后的气体与预制LPG进一步的混合，使氢化反应后的气体混合体积和预制LPG的体积相同，形成LPG混空。
作为本技术方案的进一步改进，所述S1中，A混合气体中丙烷和丁烷的混合体积比例为6-7:4-3。
作为本技术方案的进一步改进，所述S1中，B混合气体中(丙烷、丁烷)与空气的混合体积比例为5-6:5-4。
作为本技术方案的进一步改进，所述S2中，将A混合气体混合后的气体加热温度为25-45℃。
作为本技术方案的进一步改进，所述S2中，将B混合气体混合后的气体加热温度为35-45℃。
作为本技术方案的进一步改进，所述S2中，混合设备以混合机为主，设有混合风叶系统和填料层。
作为本技术方案的进一步改进，所述S2中，加热器优选采用节能式加热器。
作为本技术方案的进一步改进，所述S2中，加压处理采用多级增压的方式。
作为本技术方案的进一步改进，所述S3中，氢化反应温度为60-80℃，反应气压为0.1-0.2Mpa，持续时间为1-2h。
作为本技术方案的进一步改进，所述S4中，LPG混空形成后，还需送至脱附塔，经过干燥、过滤等处理即可得到所需的LPG混空。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
该用于替代天然气的LPG混空制备工艺中，采用低温等离子体技术对丙烷和丁烷进行氢气化反应，提高丙烷和丁烷的转化率，有效地降低了能源成本，提高了LPG混空的产量和质量，同时可以避免传统LPG混空制备工艺产生的环境污染问题，本发明工艺具有简单、环保、实用等优点，可应用于各种规模的LPG混空生产中，本发明采用了低温等离子体技术进行氢气化反应，其反应过程非常平稳，不容易产生副反应或过度反应，得到的产物纯度高、产率高。
附图说明
图1为本发明的整体流程框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
根据图1所示，本发明实施例提供一种用于替代天然气的LPG混空制备工艺，包括以下步骤：
步骤一、将丙烷和丁烷按比例进行混合，形成A混合气体，以便后续进行氢气化反应，可以通过调节丙烷和丁烷的流量来控制其混合比例；将丙烷、丁烷和空气按比例混合，形成B混合气体，用来制备LPG预制混空；
其中，A混合气体中丙烷和丁烷的混合体积比例为6-7:4-3；B混合气体中(丙烷、丁烷)和空气的混合体积比例为5-6:5-4；
步骤二、将A混合气体进行加压处理，然后分别进入混合塔混合，再利用加热器将混合后的气体加热至25-45℃，然后进行冷却，制得待氢化气体；将B混合气体进行加压处理，然后分别进入混合塔混合，再利用加热器将混合后的气体加热至35-45℃，然后进行冷却，制得预制LPG；其中混合塔以混合机为主，设有混合风叶系统和填料层；加热器优选采用节能式加热器，能够降低能源消耗；加压处理采用多级增压的方式，能够有效提升混合效果；
步骤三、将预制气体和氢气通过压缩机引入低温等离子体反应器中，进行氢气化反应，混合气体进入低温等离子体反应器后，经过等离子体的激发作用，分子中的化学键被断裂，进而发生氢化反应生成甲烷和乙烷；调整反应温度为60-80℃，反应气压为0.1-0.2Mpa，持续时间为1-2h，可以得到高转化率和高产率的产物，同时可以避免过度反应和副反应的发生；
步骤四、将氢化反应后的气体与预制LPG进一步的混合，使氢化反应后的气体混合体积和预制LPG的体积相同，形成LPG混空；将LPG混空送至脱附塔，经过干燥、过滤等处理即可得到所需的LPG混空，此目的是去除混合气体中的杂质和水分，从而得到更加干净和纯净的LPG混空。
本发明提供的新型LPG混空制备工艺采用低温等离子体技术对丙烷和丁烷进行氢气化反应，提高丙烷和丁烷的转化率，有效地降低了能源成本，提高了LPG混空的产量和质量，同时可以避免传统LPG混空制备工艺产生的环境污染问题，本发明工艺具有简单、环保、实用等优点，可应用于各种规模的LPG混空生产中，本发明采用了低温等离子体技术进行氢气化反应，其反应过程非常平稳，不容易产生副反应或过度反应，得到的产物纯度高、产率高。
根据不同的混合气体(A,B)的配比和工艺参数，通过以下具体的实施例来对本发明提供的用于替代天然气的LPG混空制备工艺进一步说明。
实施例1
步骤一、将丙烷和丁烷按比例7:3进行混合，形成A混合气体；将丙烷、丁烷和空气按比例4.5:5.5混合，形成B混合气体；
步骤二、将A混合气体进行加压处理，然后分别进入混合塔混合，再利用加热器将混合后的气体加热至25℃，然后进行冷却，制得待氢化气体；将B混合气体进行加压处理，然后分别进入混合塔混合，再利用加热器将混合后的气体加热至35℃，然后进行冷却，制得预制LPG；
步骤三、将预制气体和氢气通过压缩机引入低温等离子体反应器中，进行氢气化反应；调整反应温度为40℃，反应气压为0.1Mpa，持续时间为2h；
步骤四、将氢化反应后的气体与预制LPG进一步的混合，使氢化反应后的气体混合体积和预制LPG的体积相同，形成LPG混空；将LPG混空送至脱附塔，经过干燥、过滤等处理即可得到所需的LPG混空。
实施例2
步骤一、将丙烷和丁烷按比例6.5:3.5进行混合，形成A混合气体；将(丙烷、丁烷)和空气按比例5：5混合，形成B混合气体；
步骤二、将A混合气体进行加压处理，然后分别进入混合塔混合，再利用加热器将混合后的气体加热至45℃，然后进行冷却，制得待氢化气体；将B混合气体进行加压处理，然后分别进入混合塔混合，再利用加热器将混合后的气体加热至45℃，然后进行冷却，制得预制LPG；
步骤三、将预制气体和氢气通过压缩机引入低温等离子体反应器中，进行氢气化反应；调整反应温度为80℃，反应气压为0.2Mpa，持续时间为1h；
步骤四、将氢化反应后的气体与预制LPG进一步的混合，使氢化反应后的气体混合体积和预制LPG的体积相同，形成LPG混空；将LPG混空送至脱附塔，经过干燥、过滤等处理即可得到所需的LPG混空。
实施例3
步骤一、将丙烷和丁烷按比例6:4进行混合，形成A混合气体；将(丙烷、丁烷)和空气按比例5.5:4.5混合，形成B混合气体；
步骤二、将A混合气体进行加压处理，然后分别进入混合塔混合，再利用加热器将混合后的气体加热至40℃，然后进行冷却，制得待氢化气体；将B混合气体进行加压处理，然后分别进入混合塔混合，再利用加热器将混合后的气体加热至40℃，然后进行冷却，制得预制LPG；
步骤三、将预制气体和氢气通过压缩机引入低温等离子体反应器中，进行氢气化反应；调整反应温度为70℃，反应气压为0.15Mpa，持续时间为2h；
步骤四、将氢化反应后的气体与预制LPG进一步的混合，使氢化反应后的气体混合体积和预制LPG的体积相同，形成LPG混空；将LPG混空送至脱附塔，经过干燥、过滤等处理即可得到所需的LPG混空。
实施例4
步骤一、将丙烷和丁烷按比例5.5:4.5进行混合，形成A混合气体；将(丙烷、丁烷)和空气按比例6:4混合，形成B混合气体；
步骤二、将A混合气体进行加压处理，然后分别进入混合塔混合，再利用加热器将混合后的气体加热至40℃，然后进行冷却，制得待氢化气体；将B混合气体进行加压处理，然后分别进入混合塔混合，再利用加热器将混合后的气体加热至45℃，然后进行冷却，制得预制LPG；
步骤三、将预制气体和氢气通过压缩机引入低温等离子体反应器中，进行氢气化反应；调整反应温度为80℃，反应气压为0.1Mpa，持续时间为1h；
步骤四、将氢化反应后的气体与预制LPG进一步的混合，使氢化反应后的气体混合体积和预制LPG的体积相同，形成LPG混空；将LPG混空送至脱附塔，经过干燥、过滤等处理即可得到所需的LPG混空。
实施例5
步骤一、将丙烷和丁烷按比例5:5进行混合，形成A混合气体；将(丙烷、丁烷)和空气按比例6.5:3.5混合，形成B混合气体；
步骤二、将A混合气体进行加压处理，然后分别进入混合塔混合，再利用加热器将混合后的气体加热至40℃，然后进行冷却，制得待氢化气体；将B混合气体进行加压处理，然后分别进入混合塔混合，再利用加热器将混合后的气体加热至45℃，然后进行冷却，制得预制LPG；
步骤三、将预制气体和氢气通过压缩机引入低温等离子体反应器中，进行氢气化反应；调整反应温度为60℃，反应气压为0.2Mpa，持续时间为2h；
步骤四、将氢化反应后的气体与预制LPG进一步的混合，使氢化反应后的气体混合体积和预制LPG的体积相同，形成LPG混空；将LPG混空送至脱附塔，经过干燥、过滤等处理即可得到所需的LPG混空。
表1实施例1-5各工艺参数
为了验证本发明实施例制备的LPG混空具有较好的转化率，通过以下试验例来对本发明实施例提供的用于替代天然气的LPG混空制备工艺进行说明。
试验例：将本发明实施例1-5提供的LPG混空进行燃烧热值的实验，并提供LPG混空的转化率，具体件表2；
根据表2所示，本发明实施例1-5提供的LPG混空制备工艺，平均转化率为90.02％，说明转化率较高，采用本发明工艺可以有效的降低能源成本；燃烧热值平均为46.85MJ/m3，明显强于天然气的燃烧热值，因此可以说明，本发明制备的LPG混空可以用于代替天然气使用，并且优于天然气。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本领域技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (7)
1.一种用于替代天然气的LPG混空制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将丙烷和丁烷按比例进行混合，形成A混合气体；将丙烷、丁烷和空气按比例混合，形成B混合气体，用来制备LPG预制混空；
S2、将A混合气体进行加压处理，然后分别进入混合塔混合，再利用节能式加热器将混合后的气体加热，然后进行冷却，制得待氢化气体；将B混合气体进行加压处理，然后分别进入混合塔混合，再利用加热器将混合后的气体加热，然后进行冷却，制得预制LPG；
S3、将预制LPG和氢气通过压缩机引入低温等离子体反应器中，进行氢气化反应，混合气体进入低温等离子体反应器后，经过等离子体的激发作用，分子中的化学键被断裂，进而发生氢化反应生成甲烷和乙烷；
S4、将氢化反应后的气体与预制LPG进一步的混合，使氢化反应后的气体混合体积和预制LPG的体积相同，形成LPG混空；
所述S1中，A混合气体中丙烷和丁烷的混合体积比例为6-7:4-3；
所述S1中，B混合气体中丙烷、丁烷，与空气的混合体积比例为5-6:5-4；
所述S3中，氢化反应温度为60-80℃，反应气压为0.1-0.2Mpa，持续时间为1-2h。
2.根据权利要求1所述的用于替代天然气的LPG混空制备工艺，其特征在于：所述S2中，将A混合气体混合后的气体加热温度为25-45℃。
3.根据权利要求1所述的用于替代天然气的LPG混空制备工艺，其特征在于：所述S2中，将B混合气体混合后的气体加热温度为35-45℃。
4.根据权利要求1所述的用于替代天然气的LPG混空制备工艺，其特征在于：所述S2中，混合设备以混合机为主，设有混合风叶系统和填料层。
5.根据权利要求1所述的用于替代天然气的LPG混空制备工艺，其特征在于：所述S2中，加热器优选采用节能式加热器。
6.根据权利要求1所述的用于替代天然气的LPG混空制备工艺，其特征在于：所述S2中，加压处理采用多级增压的方式。
7.根据权利要求1所述的用于替代天然气的LPG混空制备工艺，其特征在于：所述S4中，LPG混空形成后，还需送至脱附塔，经过干燥、过滤处理即可得到所需的LPG混空。
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