[其他]變壓吸附法富集煤礦瓦斯氣中甲烷

在審

• 申請號: 101985000003557
• 申請日: 1985-04-29
• 公開（公告）號: CN85103557B
• 公開（公告）日: 1987-10-28
• 發明（設計）人: 龔肇元;王寶林;陶鵬萬;古共偉
• 申請（專利權）人: 化學工業部西南化工研究院
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明是提供一種變壓吸附法富集煤礦瓦斯氣中甲烷，它是一種從解吸階段獲得產品氣的變壓吸附法。為了生產高濃度甲烷的產品氣，過程中利用部分產品氣回流去置換床層，以達到進一步富集床層內甲烷的濃度。為了提高甲烷的提取率，把置換后的排出氣作為原料加以回收是必要的。本發明的方法可使低熱值的棄之不用的煤礦瓦斯氣富集到具有高熱值并有廣泛用途的富甲烷氣體。

本發明是關于利用變壓吸附技術將煤礦瓦斯氣分離，使得其中甲烷組分得以富集的方法。

煤礦瓦斯氣是煤礦的伴生氣，每米³煤可產瓦斯氣15～30米³，其典型組分如下（以體積百分數表示）：

CH₄ 20-30%

N₂ 50-60%

O₂+Ar 12-18%

H₂O 飽和

由于它的熱值僅1700-2600千卡/米³左右，無法利用。若能將它富集，使甲烷濃度提高到35-50%（體積），則其熱值約為3000-4300千卡/米³，相當于城市煤氣的熱值水平，可以利用，但是這種富甲烷產品氣中甲烷濃度有限，在工業上應用往往受到限制，如果能將瓦斯氣中甲烷富集到80%以上，以達到相當于天然氣熱值的水平，即熱值約為6800-8000千卡/米³，這種高濃度的富甲烷氣就可用作化工原料或汽車的內燃機用燃料。

本發明目的在于提供一種能將煤礦瓦斯氣富集而得到甲烷濃度為35-96%（體積）的富甲烷產品的變壓吸附方法。

本發明另一目的在于提供一種可制高濃度甲烷產品氣和高甲烷提取率的變壓吸附法。

本發明的其它目的將在下面說明。

眾所周知變壓吸附法是一種從氣體混合物中分離和凈化氣體的技術。是以吸附劑在高壓（吸附壓力）下對吸附質的吸附容量大，而在低壓（解吸壓力）下吸附容量小的特征為依據，由選擇吸附和解吸再生二個階段組成的交替切換循環工藝。早先發展的變壓吸附工藝，例如比較具有代表性的是美國專利3430418所介紹的四塔一次均壓式變壓吸附工藝，它們的特點是在選擇吸附階段氣體混合物在吸附壓力下通過床層，其中雜質組成被吸附在吸附劑上，同時在氣相獲得不含雜質的產品組分，即產品組分都是不易被吸附的組分。解吸再生階段遍常分成三個過程，首先是把停止吸附的塔的壓力順著吸附進行的方向減壓，以進一步回收塔內死空間里的產品組分。然后逆著吸附進行的方向減壓至常壓和在此壓力下用一部分產品氣沖洗床層，以脫附和清除吸附在吸附劑上的雜質組分。最后用產品氣將沖洗完畢的塔加壓到吸附壓力，以準備再次分離和凈化原料氣。具體地說，每個塔都必須經歷吸附、壓力均衡、順向減壓、逆向減壓、沖洗、一次充壓、二次充壓等七個步驟。整個過程是在環境溫度下進行，并至少有兩個塔組成變壓吸附系統，最多的由十至十二個塔組成的系統。最普遍使用的是四塔系統。這種變壓吸附工藝在從富氫混合物中提純氫和從空氣中富集氧的領域應用最廣。

然而變壓吸附法通常所用的幾種吸附劑對煤礦瓦斯氣中甲烷的吸附能力均比其它組分（除水分外）為強，所要得到的產品組分是易吸附組分，而雜質組分是不易被吸附的組分，這就與典型的變壓吸附工藝在實施過程中每一過程的作用和含義完全相反，也就是說在選擇吸附階段吸附劑上吸附的是產品組分，氣相釋放的是雜質組分即廢氣，而產品組分是在解吸再生階段獲得，即產品組分是從吸附相獲得。本發明又一目的是提供一種在解吸再生階段獲得產品的變壓吸附方法，并用這種方法從煤礦瓦斯氣中富集甲烷，以獲得各種甲烷濃度的富甲烷產品氣。