[发明专利]一种多塔置换真空变压吸附浓缩煤层气甲烷的方法

摘要

本发明涉及低浓度煤层气甲烷浓缩技术领域，是一种二氧化碳置换的多塔真空变压吸附的方法，主要包括加压、CH4吸附、CO2置换、降压、吸附剂真空解吸、真空吹扫等步骤。本发明具有如下优势二氧化碳为工质气体且循环使用，通过置换使甲烷作为塔顶产品并且达到约90％纯度和80％回收率；二氧化碳置换阶段排出的部分含甲烷的不纯气体分别被用作真空解吸吹扫气，吹扫后，吹扫气又分别返回至进料气源和二氧化碳置换气源，循环回收，减少甲烷损失量；多塔串联进行CH4吸附和CO2置换，增加填充床的吸附剂填充量，提高甲烷产率；多塔并联进行吸附剂CO2再生，降低塔内流动相压力降，使吸附剂再生容易。本发明适用于不同甲烷含量的煤层气中甲烷浓缩制备高品质的天然气。

主权项

一种二氧化碳置换的真空变压吸附方法，其特征在于，采用多塔连续循环吸附、二氧化碳置换和真空解吸技术使低浓度甲烷的煤层气变成高品质的天然气燃料；所述方法的每个循环包括如下具体步骤：步骤(1)加压：加压填充塔至吸附阶段设定的操作压力1.1atm～10atm；步骤(2)甲烷吸附：在温度10℃～50℃、上述压力条件下，低浓度煤层气甲烷从填充塔塔底输入含有吸附剂的填充塔内，进行吸附捕集甲烷，当甲烷吸附前锋达到填充塔出口，吸附阶段结束；步骤(3)二氧化碳置换：在温度10℃～50℃、压力1.1atm～10atm条件下，输入二氧化碳，置换塔内已吸附的甲烷和氮气，随着置换进行，从填充塔顶依次排出气体分别储存在三个缓冲罐内，分别为高浓度甲烷产品气、高浓度氮气略含少量甲烷、高浓度甲烷略含少量二氧化碳；塔内甲烷和氮气置换后，填充塔基本上充满二氧化碳；步骤(4)降压：填充塔降压至常压，解吸塔内二氧化碳；步骤(5)真空解吸：采用真空泵抽真空，使填充塔内压力降低为1kPa～15kPa；步骤(6)真空吹扫1：在抽真空压力下，采用少量高浓度甲烷从塔顶吹扫，置换塔中二氧化碳；吹扫气1为步骤(3)得到的高浓度甲烷略含少量二氧化碳；步骤(7)真空吹扫2：在抽真空压力下，采用少量高浓度氮气从塔顶吹扫，置换塔中甲烷；吹扫气2为步骤(3)得到的高浓度氮气略含少量甲烷。