[发明专利]变压吸附提纯甲烷的方法

说明书

本发明涉及一种变压吸附提纯甲烷的方法，采用变压吸附装置提纯原料气中的甲烷，所述变压吸附装置包括至少2个吸附塔，所述吸附塔内装有吸附剂；所述原料气包含甲烷、氮气和其他气体，其中甲烷的体积百分含量大于50％，氮气的体积百分含量小于40％；包括如下步骤：每个所述吸附塔均依次经历吸附阶段、均压阶段以及解吸阶段。上述变压吸附提纯甲烷的方法，采用变压吸附装置提纯原料气中的甲烷，通过将原料气加热至40‑120℃，可以提高氮气的吸附效率，又能保证一定的吸附容量和分离效率。

技术领域

本发明涉及气体混合物的分离提纯技术领域，特别是涉及一种变压吸附提纯甲烷的方法。

背景技术

在甲烷/氮气的分离中可以采用碳分子筛为吸附剂吸附脱除氮气。碳分子筛是速度分离型分子筛，依靠气体在分子筛上不同的吸附速率来分离提纯气体。常规的变压吸附装置较高的运行温度会降低吸附剂性能，因此通常会尽量维持原料气体在常温或低温。

碳分子筛吸附氮气性能和温度相关，环境温度变化，设备工艺性能不稳定。温度低时，碳分子筛吸附氮气速率低不能充分发挥碳分子筛性能，造成碳分子筛用量大，碳分子筛收率不高，设备投资和使用成本高。

因此，现有技术还有待改进。

发明内容

基于此，本发明的目的是提供一种变压吸附提纯甲烷的方法。

具体的技术方案如下：

一种变压吸附提纯甲烷的方法，采用变压吸附装置提纯原料气中的甲烷，所述变压吸附装置包括至少2个吸附塔，所述吸附塔内装有吸附剂；所述原料气包含甲烷、氮气和其他气体，其中甲烷的体积百分含量大于50％，氮气的体积百分含量小于40％；包括如下步骤：

每个所述吸附塔均依次经历吸附阶段、均压阶段以及解吸阶段：

(1)吸附阶段：将所述原料气加热至40-120℃，经所述吸附塔的入口端通入吸附塔，所述原料气经过所述吸附剂，所述原料气中的氮气被所述吸附剂吸附，所述吸附塔的出口端排出产品气；

(2)均压阶段：吸附阶段结束后，该吸附塔通过所述出口端与另一处于解吸阶段的吸附塔进行均压操作，使吸附于所述吸附剂内的气体解吸；

(3)解吸阶段：均压结束后，将解吸出的解吸气通过所述入口端排出；

(4)重复步骤(1)-(3)，所述原料气经过所述吸附塔吸附分离后连续地得到高浓度的产品气。

在其中一些实施例中，所述吸附剂为碳分子筛。

在其中一些实施例中，所述碳分子筛的孔径范围为0.35-0.39。

在其中一些实施例中，所述吸附阶段，将所述原料气加热至40-80℃。

在其中一些实施例中，所述吸附阶段，将所述原料气加热至60-70℃。

在其中一些实施例中，所述吸附阶段的时间为1.5-2.5min，压力为0.4-2.0MPa。

在其中一些实施例中，所述解吸阶段为常压解吸或真空解吸。

在其中一些实施例中，所述其他气体选自一氧化碳、二氧化碳、乙烷、丙烷、氢气或氧气中的一种或几种。

在其中一些实施例中，所述原料气选自煤层气、石油气或沼气。

上述变压吸附提纯甲烷的方法，采用变压吸附装置提纯原料气中的甲烷，通过将原料气加热至40-120℃，可以提高氮气的吸附效率，又能保证一定的吸附容量和分离效率。

上述变压吸附装置使用的吸附剂是速率型吸附剂(碳分子筛)，在吸附周期内，高温时吸附氮气更快，氮气/甲烷分离系数高，对甲烷提纯更有优势。