一种中甲烷浓度瓦斯变压吸附提浓甲烷的方法

摘要

本发明公布了一种低浓度甲烷气体提浓的方法，使用串联吸附工艺。一种含甲烷成分浓度4～25％的混合气称为原料气，其甲烷浓度提高到至少30％最高100％的方法，其特征在于，使用变压吸附气体分离工艺，并且经过以下的步骤：(1)原料气压力0.02～0.4MPa；使用多级变压吸附工艺提浓甲烷：第一级，吸附出口气体甲烷浓度降低到原料气甲烷浓度的20～70％；第二级，吸附出口气体甲烷浓度降低到1％以下；(2)使用第一级的抽空气体作为第三级原料气体，由此提高第三级抽空气体中的甲烷浓度达到至少30％最高100％；(3)将第二级的抽空气体作为第一级的原料气；(4)第三级吸附出口气体作为第一级的原料气。瓦斯气、炉窑气、焦炉气、裂解气放空气、其它放空气采用该方法分离甲烷可以降低成本。

说明书

一、技术领域

本发明涉及气体分离领域，是一种使用变压吸附技术分离气体混合物中部分组分的方法。

二、背景技术

对于瓦斯气回收甲烷组分的技术，惯常使用的方法为深冷回收。由于需要庞大的设备和较多的操作能耗，因此，工业推广由于经济原因比较困难。

使用低浓度气体作为化工原料，一般由于有效成分分压低，反应推动力小，不利于设备利用率的提高，因此，必须通过提高气体浓度或提高气体压力来实现有效成分分压提高。低浓度气体压缩，势必消耗大量的无用功，因此，提高气体浓度，成为一个有效的途径。

变压吸附技术用于提浓甲烷技术在很多的使用环境都有应用，但是，由于在实际应用中，由于瓦斯分离过程产生5-25％的爆炸极限气体，因此，少有工业应用研究。

三、发明内容

为了提高甲烷浓度，本发明利用多级串联吸附的策略，用来提高气体回收率，同时避免爆炸气体直接压缩产生的危险。

为了减少能耗，可以使用较低的吸附压力。在使用变压吸附方法回收低浓度有效气体之前，必须保证原料气压力0.02～0.4MPa(表)，经过预处理，除去高沸点组分。

将含甲烷26-80％瓦斯气在较低的压力0.02～0.4MPa下送入吸附塔，在第一级吸附塔中，甲烷被吸附剂吸附，而比原料气甲烷浓度较低的第一级吸附流出气直接送入第二级吸附塔；在第二级吸附塔中，甲烷被吸附剂吸附，抽空气可以作为第一级原料气，而第二级吸附流出气浓度低于1％，直接送入废气系统；第一级抽空气体作为第三级吸附塔原料气体，甲烷被吸附剂吸附，抽空气体浓度直接提高到至少95％最多100％作为成品气输出，吸附流出气可以用作第一级原料气；

利用抽空解吸吸附塔。

可以使用本级或者下一级抽空解吸气回流置换吸附塔死空间的非甲烷气体，由此提高吸附塔抽空解吸气中甲烷浓度。

这样，第三级的抽空气体甲烷浓度可以达到95～100％。

本发明所称的变压吸附工艺，可以是2～12个吸附塔组成每一级。

四、具体实施方式

实施例1：某瓦斯气甲烷浓度30％，需要提高甲烷浓度到95％以上。

(1)经过压缩到压力为0.12MPa(表)，经过预净化，除去原料气中的比甲烷沸点低的成分；(2)第一级进口原料气甲烷浓度30％，第一级吸附塔流出气甲烷浓度15％，第一级抽空气甲烷浓度77％；第二级进口原料气为第一级吸附塔流出气，甲烷浓度15％，第二级吸附塔流出气甲烷浓度0.2％，第二级抽空气甲烷浓度40％返回第一级作为原料气；第三级进口原料气为第一级吸附塔抽空气，甲烷浓度77％，第三级吸附塔流出气甲烷浓度28％返回第一级作为原料气，第三级抽空气甲烷浓度96％作为产品气输出。

每级都采用3个吸附塔。

实施例2：某瓦斯气甲烷浓度60％，需要提高甲烷浓度到99％以上。

(1)经过压缩到压力为0.2MPa(表)，经过预净化，除去原料气中的比甲烷沸点低的成分；(2)第一级进口原料气甲烷浓度60％，第一级吸附塔流出气甲烷浓度22％，第一级抽空气甲烷浓度88％；第二级进口原料气为第一级吸附塔流出气，甲烷浓度22％，第二级吸附塔流出气甲烷浓度0.9％，第二级抽空气甲烷浓度54％返回第一级作为原料气；第三级进口原料气为第一级吸附塔抽空气，甲烷浓度88％，第三级吸附塔流出气甲烷浓度67％，第三级抽空气甲烷浓度99％作为产品气输出。

每级都采用4个吸附塔。

实施例3：某瓦斯气甲烷浓度40％，需要提高浓度到99％以上。

(1)经过压缩到压力为0.4MPa(表)，经过预净化，除去原料气中的比甲烷沸点低的成分；(2)第一级进口原料气甲烷浓度40％，第一级吸附塔流出气甲烷浓度4％，第一级抽空气甲烷浓度76％；第二级进口原料气为第一级吸附塔流出气，甲烷浓度4％，第二级吸附塔流出气甲烷浓度0.1％，第二级抽空气甲烷浓度33％返回第一级作为原料气；第三级进口原料气为第一级吸附塔抽空气，甲烷浓度76％，第三级吸附塔流出气甲烷浓度43％，第三级抽空气甲烷浓度99％作为产品气输出。

每级都采用4个吸附塔。

本专利经过实际使用在瓦斯气回收甲烷，效果十分明显，有效降低了气体回收过程中的能耗，节约了成本。