[发明专利]甲烷气体浓缩方法

说明书

在通过PSA将甲烷气体浓缩的情况下，使甲烷浓度进一步提高。在设置填充有吸附煤矿气体中的甲烷气体的吸附材料（A11～A41）的吸附塔（A1～A4）来进行PSA循环的情况下，对于吸附塔（A1～A4）分别作为中间压状态而设定吸附塔（A1～A4）内压力不同的多个压力状态；作为均压（降压）工序而进行：初级均压（降压）工序，将高压状态的吸附塔（A1～A4）内的气体向比该吸附塔（A1～A4）上部低压的中间压状态的其他吸附塔（A1～A4）上部移送，使吸附塔（A1～A4）内的压力成为高压侧的中间压状态；和最终均压（降压）工序，将处于比低压状态高压的高压侧的中间压状态的吸附塔（A1～A4）内的气体向低压状态的其他吸附塔（A1～A4）移送，使吸附塔（A1～A4）内的压力成为低压侧的中间压状态。

技术领域

本发明涉及一种甲烷气体浓缩方法，设置有4座以上填充有吸附甲烷气体的吸附材料的吸附塔，并且关于上述吸附塔分别执行PSA（变压吸附；Pressure SwingAdsorption）循环，所述PSA循环依次重复以下工序：吸附工序，在大气压附近的高压状态下接受甲烷气体的供给，将甲烷气体吸附到上述吸附材料中；均压（降压）工序，结束吸附工序，将处于高压状态的吸附塔内的气体向更低压状态的其他吸附塔移送，使吸附塔内成为中间压状态；减压工序，在通过均压（降压）工序而使塔内压力下降后，进而将上述吸附材料减压至低压状态，使吸附在上述吸附材料中的甲烷气体解吸并将其回收；均压（升压）工序，结束减压工序，从处于更高压状态的其他吸附塔内接收气体，使吸附塔内成为中间压状态；和升压工序，在通过均压（升压）工序使塔内压力上升后，进而向上述吸附塔内供给升压用气体，将上述吸附材料恢复为能够选择性地吸附甲烷气体的高压状态。

背景技术

在有效利用可燃性气体的情况下，需要从含有可燃性气体的原料气体将空气等气体分离，并将可燃性气体浓缩至适当的浓度范围。提出了各种这样的将可燃性气体浓缩的装置及方法，但是提出有以下发明：作为含甲烷气体而以从煤矿产生的气体（所谓的煤矿气体）作为原料气体，使用吸附材料从该原料气体中将空气（主要含有氮、氧、二氧化碳）分离，将甲烷气体浓缩而利用。

即，在专利文献1中，提出了以下的装置及方法的发明：将与氮相比甲烷气体的吸附速度非常慢的天然沸石作为吸附材料使用（换言之，使用相对于甲烷气体优先地吸附氮、氧、二氧化碳的吸附材料），将煤矿气体通过压缩机等向填充有该吸附材料的吸附塔导入直到成为预定压力，先使煤矿气体中含有的氧、氮、二氧化碳吸附到吸附塔的近前部（下部），使吸附速度慢的甲烷气体吸附到吸附塔的里部（上部），再将该甲烷气体从吸附塔的上部放出直到成为大气压，将甲烷气体浓缩。

由此，能够使用吸附材料从作为原料气体的煤矿气体将空气分离，将甲烷气体浓缩，并将该浓缩的甲烷气体作为燃料等利用。

即，作为PSA循环，设想了设置有控制机构的结构，所述控制机构依次执行：可燃性气体吸附工序，利用供给放出机构向吸附塔供给原料气体并且从吸附塔放出排气；和可燃性气体解吸工序，利用收集机构将解吸的可燃性气体收集。

此外，作为这样的PSA循环，可以考虑通过进行以下两个均压工序，将各吸附塔中的升压、降压所需要的能量效率改善，并且提高要浓缩的气体的回收率：结束吸附工序并将处于高压状态的吸附塔内的气体向更低压状态的其他吸附塔移送来使吸附塔内成为中间压状态的均压工序、和结束减压工序并从处于更高压状态的其他吸附塔内接收气体来使吸附塔内成为中间压状态的均压工序。

另外，在本发明中，在进行均压工序的一对吸附塔中区别记载了以下两个均压工序：对于使气体向其他塔移送而使内部降压的吸附塔为均压（降压）工序，对于接收来自其他塔的气体而使内部升压的吸附塔为均压（升压）工序。