CN1390627A - 高表面活性炭变压吸附分离甲烷/氮气混合物的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种以高表面活性炭为分离吸附剂，变压吸附分离甲烷与氮混合物的方法。这种方法的核心是利用高表面活性炭增大甲烷与氮吸附能力的差异，达到变压吸附所需的分离系数，通过变压吸附工艺实现二者的分离。此项甲烷与氮的分离技术，在常温和1.0MPa以下压力操作，故能耗与成本低廉。可用于工业气体中的甲烷/氮分离、煤层气开发、提高沼气的热值，以及降低煤矿中瓦斯浓度等目的。

Description

高表面活性炭变压吸附分离甲烷/氮气混合物的方法

                       技术领域

本发明涉及一种甲烷与氮气混合物的分离方法，属于气体分离技术。

                       背景技术

在许多天然的可燃气体中，甲烷是主要成份，氮气是主要杂质。许多工业气流亦然，二者的分离是非常重要的。对于工业气流中的氮/甲烷分离要求，一般是由下一步加工程序决定的。就天然气流而论，氮/甲烷分离对于我国开发利用煤层气是关键技术之一。煤层气中甲烷的含量不等，而且产气量随时间递减。如能方便地将甲烷与杂质分离，不但可以提升煤层气的热值，而且便于提浓后煤层气的储运。其中氮气是主要杂质中最难分离的成份。同样，沼气中作为可燃成份的甲烷含量只有50％左右，主要杂质是氮气和二氧化碳。如能提高沼气中的甲烷含量，则将大大提高沼气的热值，业便于对大规模生产的沼气的储运。二氧化碳与甲烷的分离相对容易，但氮气与甲烷的分离则很难。

氮与甲烷的临界温度都很低。化学性质稳定，物理性质相近，因此很难低成本地分离。变压吸附是能耗最低、最廉价的分离方法，问题是要找到一种适宜的吸附剂。国际著名的吸附学者Rutheven近来著文指出，开发有效的氮/甲烷分离吸附剂是面临的一项挑战，可见此项分离任务之难度。

                          发明内容

为实现低成本的变压吸附分离氮气与甲烷混合物，本专利采用高表面活性炭作为吸附剂，达到了变压吸附工艺对吸附剂的分离要求。利用变压吸附工艺分离氮气/甲烷混合物，通过变压吸附循环，实现氮气与甲烷的分离。在吸附塔内除装填用于净化目的的普通吸附剂外，装填比表面积在1700m²/g以上、以微孔为主的高表面活性炭作为氮气与甲烷的分离吸附剂。在变压吸附循环中，吸附压力在0.4-1.0MPa，脱附压力为常压。

本发明是通过下述方案加以实现的。在变压吸附流程中，无论采用几个吸附塔，塔中均以高表面活性炭作为氮气/甲烷的分离吸附剂。通过在较高压力下的吸附，将氮气分离出来，通过在较低压力下的解吸，将甲烷脱附出来，并实现吸附剂的再生。为使吸附剂再生完全，采用氮气流逆向吹扫吸附剂床层。

本发明的优点在于：1、通过采用高表面活性炭作为氮气/甲烷的分离吸附剂，使得采用变压吸附工艺分离这对关键组份成为可能。2、因为采用变压吸附分离工艺，使得氮气/甲烷的分离成本低廉。

                      具体实施方式

例如采用一个4-塔变压吸附流程，吸附塔中装填高表面活性炭作为氮气/甲烷的分离吸附剂，应用于低甲烷含量煤层气的甲烷增浓。经过干燥的煤层气在一定压力下(例如0.4MPa)进入吸附塔底部，塔顶流出氮气。吸附步骤之后，降低吸附塔压力至常压，脱出吸附的甲烷。在常压下利用所得氮气逆向吹扫吸附床，提高吸附剂再生深度，以便开始下一个吸附步骤。

Claims (2)

1.一种用于分离氮气/甲烷混合物的吸附剂，其特征在于，比表面积在1700m²/g以上、具有发达的微孔结构的活性炭。

2.一种利用权利要求1所述吸附剂的分离氮气/甲烷混合物的变压吸附方法，其特征在于，吸附压力为0.4-1.0MPa，在常压下脱附并辅以氮气吹扫使吸附剂再生。