UA97818C2

UA97818C2 - Concentration device and method for methane concentration

Info

Publication number: UA97818C2
Application number: UAA200905467A
Authority: UA
Inventors: Кенджи Секи; Итсуо Шито; Кетсухико Хирао
Original assignee: Осака Гес Ко., Лтд.
Priority date: 2006-10-31
Filing date: 2007-11-10
Publication date: 2012-03-26
Also published as: CN101617031B; UA97380C2; CN101617030B; CN101617031A; CN101617030A

Abstract

An inflammable gas concentration device includes: an adsorption tower (2) filled by an adsorbent (3) which adsorbs an inflammable gas; supply means (4) for supplying a raw gas (G) containing an inflammable gas and air to the adsorption tower (2) via a supply path (30) and discharging an exhaust gas (OG) in the raw gas (G) which has not been adsorbed to the adsorbent (3) outside the adsorption tower (2) via a discharge path (31); collection means (5) which reduces the pressure in the adsorption tower (2) lower than the atmospheric pressure so as to desorb the inflammable gas adsorbed by the adsorbent (3) and collects it via a collection path (32); and control means (6) which successively performs an inflammable gas adsorption step for supplying the raw gas (G) to the adsorption tower (2) by the supply means (4) and discharging the exhaust gas (OG) from the adsorption tower (2) and an inflammable gas desorption step for collecting the inflammable gas desorbed by the collection means (5).

Description

Даний винахід стосується концентраційного пристрою для горючого газу та способу концентрування горючого газу для подачі неочищеного газу, який містить горючий газ та повітря, до адсорбційної колони, і адсорбування та концентрування горючого газу.The present invention relates to a combustible gas concentration device and a combustible gas concentration method for supplying crude gas containing combustible gas and air to an adsorption column, and adsorbing and concentrating the combustible gas.

Для ефективного застосування горючого газу як палива або в іншій подібній якості необхідно відокремити повітря та інші гази від неочищеного газу, який включає горючий газ, і концентрувати горючий газ до відповідних меж. Різні пристрої та способи пропонувалися для концентрування такого горючого газу, і у Патентному документі 1, наприклад, описується спосіб, згідно з яким газ (так званий шахтний газ), який трапляється у вугільних шахтах і містить газ метан як горючий газ, застосовують як неочищений газ, повітря (яке містить, головним чином, азот, кисень та діоксид вуглецю) відокремлюють від неочищеного газу, застосовуючи адсорбент, і газ метан концентрують і використовують.For the efficient use of combustible gas as a fuel or in another similar capacity, it is necessary to separate air and other gases from the raw gas, which includes the combustible gas, and to concentrate the combustible gas to appropriate limits. Various devices and methods have been proposed for concentrating such combustible gas, and Patent Document 1, for example, describes a method whereby gas (so-called mine gas) occurring in coal mines and containing methane gas as combustible gas is used as raw gas , the air (which contains mainly nitrogen, oxygen and carbon dioxide) is separated from the raw gas using an adsorbent, and the methane gas is concentrated and used.

Зокрема, у Патентному документі 1 пропонується пристрій та спосіб, завдяки яким природний цеоліт, який надзвичайно повільно адсорбує газ метан порівняно з азотом, застосовують як адсорбент (іншими словами, застосовують адсорбент, який адсорбує азот, кисень та діоксид вуглецю з пріоритетом відносно газу метану), шахтний газ вводять при заданому тиску через застосування компресора або іншого подібного пристрою до адсорбційної колони, заповненої адсорбентом, кисень, азот та діоксид вуглецю, включені до шахтного газу, адсорбуються спочатку у передній частині (нижній частині) адсорбційної колони, газ метан, який має повільнішу швидкість адсорбції, адсорбується у внутрішній частині (верхній частині) адсорбційної колони, газ метан вивільнюється з верхньої частини адсорбційної колони до досягнення атмосферного тиску, і газ метан концентрується.In particular, Patent Document 1 proposes an apparatus and a method by which a natural zeolite, which adsorbs methane gas extremely slowly compared to nitrogen, is used as an adsorbent (in other words, an adsorbent that adsorbs nitrogen, oxygen, and carbon dioxide with priority over methane gas is used) , mine gas is introduced at a given pressure through the use of a compressor or other similar device to an adsorption column filled with an adsorbent, oxygen, nitrogen, and carbon dioxide included in the mine gas are adsorbed first in the front part (lower part) of the adsorption column, methane gas, which has slower adsorption rate, is adsorbed in the inner part (upper part) of the adsorption column, the methane gas is released from the upper part of the adsorption column until atmospheric pressure is reached, and the methane gas is concentrated.

Таким чином, повітря відокремлюють від шахтного газу як неочищеного газу, застосовуючи адсорбент, газ метан концентрують, і концентрований газ метан може застосовуватись як паливо або з іншою подібною метою.Thus, the air is separated from the mine gas as crude gas using an adsorbent, the methane gas is concentrated, and the concentrated methane gas can be used as fuel or for other similar purposes.

ІПатентний документ 1) Японська викладена патентна заявка Ме58-198591Patent document 1) Japanese patent application Me58-198591

Опис винаходуDescription of the invention

Горючий газ зазвичай є потенційно вибухонебезпечним, і вибух вважається можливим, коли горючий газ є включеним у неочищений газ або інший подібний газ у заданому діапазоні концентрації. Діапазон концентрації може бути різним, залежно від типу горючого газу, алеCombustible gas is usually potentially explosive, and an explosion is considered possible when the flammable gas is included in crude gas or other similar gas within a given concentration range. The concentration range may be different depending on the type of combustible gas, but

Зо зазвичай горючий газ є включеним у межах приблизно від 5 до 20 об'єми. 95. Вибух так само вважається можливим у певному діапазоні концентрації і у разі вищеописаного газу метану.Usually combustible gas is included in the range of about 5 to 20 volumes. 95. An explosion is also considered possible in a certain concentration range in the case of the above-described methane gas.

Потенційна можливість вибуху горючого газу вважається наявною також у разі, коли задана концентрація газоподібного кисню є присутньою у неочищеному газі або іншому подібному газі додатково до заданої концентрації горючого газу. Цей діапазон концентрації передбачає від 10 об'єми. 95 або вище включеного газоподібного кисню.The potential for a combustible gas explosion is also considered to exist when a given concentration of gaseous oxygen is present in raw gas or other similar gas in addition to the given concentration of combustible gas. This concentration range assumes from 10 volumes. 95 or higher of incorporated gaseous oxygen.

Таким чином, належна увага повинна приділятися діапазонові концентрації газоподібного кисню та горючого газу при переробці газу, який включає горючий газ. Зокрема, якщо газ включає горючий газ або газоподібний кисень у діапазоні концентрації, наближеному до того, в якому існує можливість вибуху, важливо, щоб концентрація горючого газу або газоподібного кисню регулювалася таким чином, щоб не перебувати у вищезгаданому діапазоні концентрації.Therefore, due consideration should be given to the concentration range of gaseous oxygen and combustible gas when processing gas that includes combustible gas. In particular, if the gas includes flammable gas or oxygen gas in a concentration range close to that in which there is a possibility of explosion, it is important that the concentration of the flammable gas or oxygen gas be controlled so as not to be in the aforementioned concentration range.

Згідно з винаходом, описаним у Патентному документі 1, хоча газ метан після концентрування має відносно високу концентрацію (концентрація метану приблизно 60 об'єми. 95) і перебуває поза межами вибухонебезпечного діапазону концентрації, газ метан міститься у відносно низькій концентрації (концентрація метану 44 об'єми. 96 або нижче) у відпрацьованому газі після того, як газ метан стає певною мірою видаленим з шахтного газу (який має концентрацію метану приблизно 44 об'єми. 95 та концентрацію газоподібного кисню приблизно 12 об'єми. 95), і газоподібний кисень також є включеним у заданій концентрації (концентрація газоподібного кисню приблизно 12 об'єми. 95 або вище). Таким чином, існує ймовірність перебування газу метану або газоподібного кисню у вибухонебезпечному діапазоні концентрації, і трапляються проблеми, які полягають у наявності ризику вибуху відпрацьованого газу.According to the invention described in Patent Document 1, although methane gas after concentration has a relatively high concentration (methane concentration of about 60 vol. 95) and is outside the explosive concentration range, methane gas is contained in a relatively low concentration (methane concentration of 44 vol. 'vol. 96 or below) in the waste gas after the methane gas has become somewhat removed from the mine gas (which has a methane concentration of about 44 vol. 95 and an oxygen gas concentration of about 12 vol. 95), and the gaseous oxygen is also included in a given concentration (gaseous oxygen concentration of about 12 volumes. 95 or higher). Thus, there is a possibility of methane gas or oxygen gas being present in an explosive concentration range, and problems arise which are the presence of a risk of exhaust gas explosion.

Концентрація газу метану є надзвичайно високою (концентрація газу метану приблизно 99 об'єми. 96), коли шахтний газ перебуває у шахті, але оскільки домішується повітря, коли шахтний газ виходить природним шляхом, або при застосуванні вакуумного насоса або іншого подібного пристрою для видобування шахтного газу для застосування, виникає стан, у якому концентрація метану є низьке (залежно від умов, стан, якому газ метан є включеним, наприклад, у середній кількості приблизно від 20 до 40 об'єми. Об).The concentration of methane gas is extremely high (methane gas concentration about 99 vol. 96) when the mine gas is in the mine, but because air is mixed in when the mine gas escapes naturally, or when a vacuum pump or other similar device is used to extract the mine gas gas for use, there is a state in which the concentration of methane is low (depending on the conditions, a state in which methane gas is included, for example, in an average amount of about 20 to 40 volumes. Vol).

Таким чином, коли шахтний газ у концентрації, наближеній до діапазону концентрації, в якому існує можливість вибуху, вводять до адсорбційної колони за допомогою компресора або бо іншого подібного пристрою, як у винаході, описаному у Патентному документі 1, тиск шахтного газу збільшується, і виникають проблеми, які полягають в існуванні ризику вибуху у діапазонах концентрації, які Є ширшими за вищезгаданий діапазон концентрації.Thus, when mine gas at a concentration close to the concentration range in which there is a possibility of an explosion is introduced into the adsorption column by means of a compressor or other similar device, as in the invention described in Patent Document 1, the pressure of the mine gas increases and there are the problems of the existence of a risk of explosion in concentration ranges that ARE wider than the aforementioned concentration range.

Зокрема, необов'язково перевагу віддають концентруванню газу метану через застосування компресора всередині вугільної шахти.In particular, preference is not necessarily given to the concentration of methane gas through the use of a compressor inside a coal mine.

Можливість вибуху концентраційного пристрою для газу метану, як вказується у Патентному документі 1, трапляється не лише у концентраційному пристрої для газу метану, але також може траплятися у концентраційному пристрої для горючого газу взагалі.The possibility of explosion of the methane gas concentrator, as indicated in Patent Document 1, does not only occur in the methane gas concentrator, but may also occur in the combustible gas concentrator in general.

Даний винахід було розроблено з врахуванням вищеописаних проблем, і метою даного винаходу є забезпечення способу, який дозволяє здійснювати концентрування до високої концентрації з одночасним запобіганням концентрації у вибухонебезпечному діапазоні при концентруванні горючого газу.The present invention was developed taking into account the above-described problems, and the purpose of the present invention is to provide a method that allows concentration to a high concentration while simultaneously preventing concentration in the explosive range when concentrating combustible gas.

Перший аспект концентраційного пристрою для горючого газу згідно з даним винаходом для досягнення вищезазначених цілей включає адсорбційну колону, заповнену адсорбентом для адсорбування горючого газу; подавальний засіб для подачі неочищеного газу, який містить повітря та горючий газ, до адсорбційної колони через подавальну лінію та вивантаження відпрацьованого газу у неочищеному газі, який не було адсорбовано до адсорбенту, за межі адсорбційної колони через вивантажувальну лінію; збиральний засіб для зниження тиску в адсорбційній колоні до рівня, нижчого за атмосферний тиск, та десорбування горючого газу, адсорбованого адсорбентом, і збирання горючого газу через збиральну лінію; та пристрій керування для послідовного здійснення етапу адсорбції горючого газу з подачею неочищеного газу до адсорбційної колони та вивантажуванням відпрацьованого газу з адсорбційної колони за допомогою подавального засобу і етапу десорбції горючого газу зі збиранням горючого газу, десорбованого збиральним засобом.The first aspect of the concentration device for combustible gas according to the present invention to achieve the above objectives includes an adsorption column filled with an adsorbent for adsorbing combustible gas; feed means for supplying raw gas containing air and combustible gas to the adsorption column through the feed line and discharging waste gas in the raw gas that has not been adsorbed to the adsorbent outside the adsorption column through the discharge line; collection means for reducing the pressure in the adsorption column to a level lower than atmospheric pressure and desorbing the combustible gas adsorbed by the adsorbent and collecting the combustible gas through the collection line; and a control device for successive implementation of the combustible gas adsorption stage with the supply of raw gas to the adsorption column and the discharge of spent gas from the adsorption column using the feeding means and the combustible gas desorption stage with the collection of the combustible gas desorbed by the collecting means.

Згідно з описаним вище першим аспектом, етап адсорбції горючого газу з адсорбуванням горючого газу з неочищеного газу, який подається до адсорбційної колони, до адсорбенту та вивантаження відпрацьованого газу, не адсорбованого до адсорбенту у неочищеному газі з адсорбційної колони, назовні за допомогою подавального засобу, та етап десорбції горючого газу зі зниженням тиску всередині адсорбційної колони до рівня, нижчого за атмосферний тиск, через застосування збирального засобу, і десорбування та збирання горючого газу, адсорбованого адсорбентом, здійснюють послідовно через контроль за допомогою пристрою керування.According to the first aspect described above, the combustible gas adsorption step of adsorbing the combustible gas from the raw gas fed to the adsorption column to the adsorbent and discharging the waste gas not adsorbed to the adsorbent in the raw gas from the adsorption column to the outside by means of a feed means, and the stage of desorption of the combustible gas with a decrease in the pressure inside the adsorption column to a level lower than atmospheric pressure due to the use of a collection agent, and the desorption and collection of the combustible gas adsorbed by the adsorbent are carried out sequentially through control using a control device.

На етапі адсорбції горючого газу горючий газ як такий, таким чином, може бути адсорбований до адсорбенту, і концентрація горючого газу у відпрацьованому газі може бути встановлена у найнижчому діапазоні концентрації який перебуває поза межами вибухонебезпечного діапазону.In the combustible gas adsorption step, the combustible gas itself can thus be adsorbed to the adsorbent, and the concentration of the combustible gas in the exhaust gas can be set to the lowest concentration range that is outside the explosive range.

Оскільки тиск адсорбційної колони є зниженим до рівня, нижчого за атмосферний тиск, і горючий газ десорбується на етапі десорбції горючого газу, концентрація горючого газу може бути встановлена на рівні вищому за вибухонебезпечний діапазон, концентрація кисню водночас може бути знижена, і концентрація зібраного й концентрованого горючого газу може бути встановлена на рівні поза межами вибухонебезпечного діапазону з одночасним збільшенням швидкості видобування горючого газу.Since the pressure of the adsorption column is reduced to a level lower than atmospheric pressure, and the combustible gas is desorbed in the combustible gas desorption step, the concentration of the combustible gas can be set to a level higher than the explosive range, the oxygen concentration can be reduced at the same time, and the concentration of the collected and concentrated combustible gas can be set at a level outside the explosive range with a simultaneous increase in the rate of extraction of combustible gas.

Крім того, оскільки подавальний засіб одночасно подає неочищений газ до адсорбційної колони і вивантажує відпрацьований газ з адсорбційної колони, і застосовують адсорбент, який має високу ефективність адсорбції горючого газу при тиску, наближеному до атмосферного, неочищений газ може подаватися до адсорбційної колони шляхом простого дуття або в інший подібний спосіб без застосування компресора або іншого подібного пристрою, і забезпечується запобігання збільшення тиску неочищеного газу до концентрації у вибухонебезпечному діапазоні, яке за інших умов може викликатися за допомогою компресора або іншого подібного пристрою під час подачі неочищеного газу.In addition, since the feeding means simultaneously supplies the raw gas to the adsorption column and discharges the waste gas from the adsorption column, and uses an adsorbent that has a high efficiency of adsorbing the combustible gas at close to atmospheric pressure, the raw gas can be fed to the adsorption column by simple blowing or in another similar way without the use of a compressor or other similar device, and it is ensured that the pressure of the raw gas does not increase to a concentration in the explosive range, which would otherwise be caused by a compressor or other similar device during the supply of the raw gas.

Другий аспект концентраційного пристрою для горючого газу згідно з даним винаходом стосується концентраційного пристрою для горючого газу згідно з першим аспектом, у якому адсорбент є адсорбентом метану для адсорбування газу метану як горючого газу і є принаймні одним адсорбентом, вибраним з групи, до якої належать активоване вугілля, цеоліт, силікагель та металоорганічний комплекс, який має середній діаметр мікропор від 4,5 до 15 А, вимірянийA second aspect of a combustible gas concentration device according to the present invention relates to a combustible gas concentration device according to the first aspect, wherein the adsorbent is a methane adsorbent for adsorbing methane gas as a combustible gas and is at least one adsorbent selected from the group consisting of activated carbon , zeolite, silica gel, and an organometallic complex that has an average micropore diameter of 4.5 to 15 Å, measured

МР-способом, та адсорбцію газу метану 20 Мсс/г або вище при атмосферному тиску і 298 К.MR method, and adsorption of methane gas 20 Msec/g or higher at atmospheric pressure and 298 K.

Згідно з описаним вище другим аспектом, адсорбент метану, здатний вибірково адсорбувати газ метан при атмосферному тиску і 298 К, застосовують як адсорбент, і, таким чином, забезпечується можливість належного адсорбування газу метану до адсорбенту метану навіть при атмосферному тиску і 298 К.According to the above-described second aspect, a methane adsorbent capable of selectively adsorbing methane gas at atmospheric pressure and 298 K is used as an adsorbent, and thus the possibility of proper adsorption of methane gas to the methane adsorbent even at atmospheric pressure and 298 K is ensured.

Зокрема, коли адсорбція метану при атмосферному тиску і 298 К є меншою за 20 Мес/г, ефективність адсорбції метану при низькому тиску (зокрема, приблизно при атмосферному тиску) знижується, концентрація метану у газі метані після концентрування знижується, і кількість адсорбенту повинна бути збільшена, а також збільшений розмір пристрою з метою підтримання ефективності адсорбції. Верхня межа вищезгаданої адсорбції метану конкретно не обмежується, але адсорбція метану, яка у даний час досягається в адсорбенті метану, становить приблизно 40 Мес/г або нижче.In particular, when methane adsorption at atmospheric pressure and 298 K is less than 20 Mes/g, the efficiency of methane adsorption at low pressure (in particular, at about atmospheric pressure) decreases, the concentration of methane in methane gas after concentration decreases, and the amount of adsorbent should be increased , as well as the increased size of the device in order to maintain the adsorption efficiency. The upper limit of the above-mentioned methane adsorption is not specifically limited, but the methane adsorption currently achieved in the methane adsorbent is about 40 Mes/g or lower.

Якщо середній діаметр мікропор, виміряний МР-способом (метод молекулярного зонда) є меншим за 4,5 А, адсорбція газоподібного кисню та газоподібного азоту збільшується, концентрація метану у газі метані після концентрування знижується, середній діаметр мікропор наближається до діаметра молекули метану, швидкість адсорбції знижується, ефективність адсорбції метану знижується, і адсорбція стає неможливою. З іншого боку, якщо середній діаметр мікропор, виміряний МР-способом, є більшим за 15 А, ефективність адсорбції метану при низькому тиску (зокрема, приблизно при атмосферному тиску) знижується, концентрація метану у газі метані після концентрування знижується, і кількість адсорбенту повинна бути збільшена, а також збільшений розмір пристрою з метою підтримання ефективності адсорбції.If the average diameter of the micropores measured by the MR method (molecular probe method) is less than 4.5 A, the adsorption of gaseous oxygen and gaseous nitrogen increases, the concentration of methane in the methane gas after concentration decreases, the average diameter of the micropores approaches the diameter of the methane molecule, the adsorption rate decreases, the efficiency of methane adsorption decreases, and adsorption becomes impossible. On the other hand, if the average diameter of the micropores measured by the MR method is greater than 15 Å, the adsorption efficiency of methane at low pressure (in particular, at about atmospheric pressure) decreases, the concentration of methane in the methane gas after concentration decreases, and the amount of adsorbent should be increased, as well as the increased size of the device in order to maintain the adsorption efficiency.

Таким чином, адсорбентом в оптимальному варіанті є принаймні один адсорбент, вибраний з групи, до якої належать активоване вугілля, цеоліт, силікагель та металоорганічний комплекс, який має середній діаметр мікропор від 4,5 до 15 А, виміряний МР-способом, та адсорбцію газу метану 20 Мес/г або вище при атмосферному тиску і 298 К.Thus, the adsorbent in an optimal embodiment is at least one adsorbent selected from the group consisting of activated carbon, zeolite, silica gel, and an organometallic complex having an average micropore diameter of 4.5 to 15 Å as measured by the MR method and gas adsorption methane 20 Mes/g or higher at atmospheric pressure and 298 K.

Третій аспект концентраційного пристрою для горючого газу згідно з даним винаходом стосується концентраційного пристрою для горючого газу згідно з першим або другим аспектом, у якому адсорбент є адсорбентом метану для адсорбування газу метану як горючого газу, у якому об'єм мікропор, які мають середній діаметр мікропор 10 А або менше, виміряний НК- способом, становить 50 об'єми. 95 або більше від загального об'єму мікропор.A third aspect of a combustible gas concentration device according to the present invention relates to a combustible gas concentration device according to the first or second aspect, in which the adsorbent is a methane adsorbent for adsorbing methane gas as a combustible gas, in which the volume of micropores having an average micropore diameter 10 A or less, measured by the NC method, is 50 volumes. 95 or more of the total volume of micropores.

Згідно з описаним вище третім аспектом, оскільки об'єм мікропор, які мають середній діаметр мікропор 10 А або менше, виміряний НК-способом (метод Ногуаїй-Кама?ое), становить 50 об'єми. 95 або більше від загального об'єму мікропор, кількість газу метану, яка може бути адсорбована навіть при атмосферному тиску, збільшується, і газ метан може достатньою міроюAccording to the third aspect described above, since the volume of micropores having an average diameter of micropores of 10 Å or less, measured by the NC method (Noguai-Kama?oe method), is 50 volumes. 95 or more of the total micropore volume, the amount of methane gas that can be adsorbed even at atmospheric pressure increases, and the methane gas can sufficiently

Зо адсорбуватися. Конкретної нижньої межі для вищезгаданого середнього діаметра мікропор не існує, і він є достатнім, якщо об'єм мікропор, які мають середній діаметр мікропор 10 А або менше, становить 50 95 або більше від загального об'єму мікропор.To be adsorbed. There is no specific lower limit for the above-mentioned average micropore diameter, and it is sufficient if the volume of micropores having an average micropore diameter of 10 Å or less is 50 95 or more of the total micropore volume.

Четвертий аспект концентраційного пристрою для горючого газу згідно з даним винаходом стосується концентраційного пристрою для горючого газу згідно з першим або другим аспектом,A fourth aspect of a combustible gas concentrator according to the present invention relates to a combustible gas concentrator according to the first or second aspect,

З5 у якому адсорбент є адсорбентом метану для адсорбування газу метану як горючого газу, і адсорбція азоту при 77 К є такою, що адсорбція азоту при відносному тиску 0,013, що відповідає середньому діаметрові мікропор 10 А, виміряному НК-способом, становить 50 об'єми. 95 або більше від адсорбції азоту при відносному тиску 0,99, що відповідає загальному об'ємові мікропор. Термін "відносний тиск" стосується коефіцієнта тиску по відношенню до тиску насиченої пари при температурі вимірювання.C5 in which the adsorbent is a methane adsorbent for adsorbing methane gas as a combustible gas, and nitrogen adsorption at 77 K is such that nitrogen adsorption at a relative pressure of 0.013, which corresponds to an average micropore diameter of 10 A, measured by the NC method, is 50 volumes . 95 or more from nitrogen adsorption at a relative pressure of 0.99, which corresponds to the total volume of micropores. The term "relative pressure" refers to the pressure ratio relative to the saturated vapor pressure at the measurement temperature.

Згідно з четвертим аспектом, адсорбція азоту у стані низького тиску, який є відносним тиском 0,013, що відповідає середньому діаметрові мікропор 10 А, виміряному НК-способом (метод Ногмаїй-Кау/а7оє), як адсорбція азоту при 77 К, встановлюється на 50 об'єми. 95 або вище від адсорбції азоту у стані, наближеному до тиску насиченої пари при 77 К, який є відносним тиском 0,99, що відповідає загальному об'ємові мікропор.According to the fourth aspect, nitrogen adsorption in a low pressure state, which is a relative pressure of 0.013, corresponding to an average diameter of micropores of 10 Å, measured by the NC method (Nogmaii-Kau/a7oye method), as nitrogen adsorption at 77 K, is set to 50 let's eat 95 or higher from nitrogen adsorption in a state close to the saturated vapor pressure at 77 K, which is a relative pressure of 0.99, corresponding to the total volume of micropores.

Адсорбція при відносному тиску 0,99 представляє загальний об'єм мікропор, а адсорбція при відносному тиску 0,013 представляє об'єм мікропор, які мають середній діаметр мікропор 10Adsorption at a relative pressure of 0.99 represents the total volume of micropores, and adsorption at a relative pressure of 0.013 represents the volume of micropores that have an average micropore diameter of 10

А або менше, і співвідношення цих значень означає, що співвідношення мікропор, які мають середній діаметр мікропор 10 А або менше, є вищим, так само, як було описано вище. В результаті газ метан при тиску, наближеному до атмосферного, може бути легко й ефективно концентрований навіть якщо змішаний газ з газу метану та повітря застосовують як неочищений газ.A or less, and the ratio of these values means that the ratio of micropores having an average micropore diameter of 10 A or less is higher, as described above. As a result, methane gas at a pressure close to atmospheric can be easily and efficiently concentrated even if the mixed gas of methane gas and air is used as raw gas.

П'ятий аспект концентраційного пристрою для горючого газу згідно з даним винаходом стосується концентраційного пристрою для горючого газу згідно з будь-яким з перших чотирьох аспектів, який включає засіб виявлення завершення адсорбції для виявлення стану горючого газу у вивантажувальній лінії; причому пристрій керування виконує перемикання з етапу адсорбції горючого газу на етап десорбції горючого газу залежно від результатів виявлення засобу виявлення завершення адсороції.A fifth aspect of a combustible gas concentrator according to the present invention relates to a combustible gas concentrator according to any of the first four aspects, which includes means for detecting the end of adsorption to detect the state of the combustible gas in the discharge line; and the control device switches from the combustible gas adsorption stage to the combustible gas desorption stage depending on the detection results of the adsorption completion detection means.

Згідно з описаним вище п'ятим аспектом, пристрій керування може виконувати перемикання з етапу адсорбції горючого газу на етап десорбції горючого газу залежно від результатів виявлення засобу виявлення завершення адсорбції.According to the fifth aspect described above, the control device can perform switching from the combustible gas adsorption stage to the combustible gas desorption stage depending on the detection results of the adsorption completion detection means.

Таким чином, виявляється стан горючого газу у вивантажувальній лінії, і якщо є можливим визначення завершення адсорбції горючого газу, може здійснюватися етап десорбції горючого газу відразу після етап адсорбції горючого газу та запобігання вивантаженню горючого газу, який не був адсорбований, до вивантажувальної лінії у зв'язку з завершенням адсорбції.Thus, the state of the combustible gas in the discharge line is detected, and if it is possible to determine the completion of the adsorption of the combustible gas, the step of desorption of the combustible gas can be carried out immediately after the step of adsorption of the combustible gas and prevent the discharge of the combustible gas that was not adsorbed to the discharge line in the due to the end of adsorption.

Шостий аспект концентраційного пристрою для горючого газу згідно з даним винаходом стосується концентраційного пристрою для горючого газу згідно з будь-яким з перших п'яти аспектів, причому пристрій керування виконує етап адсорбції горючого газу після подачі повітря до адсорбційної колони, у якій було завершено етап десорбції горючого газу.A sixth aspect of a combustible gas concentrator according to the present invention relates to a combustible gas concentrator according to any of the first five aspects, wherein the control device performs a combustible gas adsorption step after supplying air to the adsorption column in which the desorption step has been completed combustible gas.

Згідно з описаним вище шостим аспектом, пристрій керування виконує етап адсорбції горючого газу після подачі повітря до адсорбційної колони, у якій було завершено етап десорбції горючого газу.According to the sixth aspect described above, the control device performs the combustible gas adsorption step after supplying air to the adsorption column in which the combustible gas desorption step has been completed.

Повітря при відносно високому тиску (при тиску, наближеному до атмосферного) подають до адсорбційної колони, яка перебуває у стані, у якому етап десорбції горючого газу є завершеним, і тиск є зниженим до рівня, нижчого за атмосферний тиск, і тиск може бути підвищений до тиску, наближеного до атмосферного (далі іноді називається етапом підвищення тиску повітря), і може бути створене середовище, у якому горючий газ як об'єкт адсорбції легко адсорбується, коли етап адсорбції горючого газу виконується в адсорбційній колоні.Air at a relatively high pressure (at a pressure close to atmospheric) is supplied to the adsorption column, which is in a state in which the desorption stage of the combustible gas is completed, and the pressure is reduced to a level lower than atmospheric pressure, and the pressure can be increased to pressure close to atmospheric (hereinafter sometimes referred to as the step of increasing the air pressure), and an environment in which the combustible gas as an adsorption object is easily adsorbed can be created when the combustible gas adsorption step is performed in the adsorption column.

Сьомий аспект концентраційного пристрою для горючого газу згідно з даним винаходом стосується концентраційного пристрою для горючого газу згідно з шостим аспектом, причому пристрій керування також подає зібраний горючий газ до адсорбційної колони після подачі повітря до адсорбційної колони, а потім виконує етап адсорбції горючого газу.The seventh aspect of the combustible gas concentration device according to the present invention relates to the combustible gas concentration device according to the sixth aspect, and the control device also supplies the collected combustible gas to the adsorption column after supplying air to the adsorption column, and then performs the combustible gas adsorption step.

Згідно з описаним вище сьомим аспектом, пристрій керування також може подавати висококонцентрований горючий газ, зібраний на етапі десорбції горючого газу до адсорбційної колони, у якій етап десорбції горючого газу є завершеним, після подачі повітря до адсорбційної колони, з наступним втіленням етапу адсорбції горючого газу.According to the above-described seventh aspect, the control device can also supply the highly concentrated combustible gas collected in the combustible gas desorption step to the adsorption column, in which the combustible gas desorption step is completed, after supplying air to the adsorption column, followed by the implementation of the combustible gas adsorption step.

Зокрема, повітря при відносно високому тиску (при тиску, наближеному до атмосферного)In particular, air at a relatively high pressure (at a pressure close to atmospheric)

Зо подають до адсорбційної колони, яка перебуває у стані, у якому етап десорбції горючого газу є завершеним, і тиск є зниженим до рівня, нижчого за атмосферний тиск, і тиск може бути підвищений до заданого тиску, а потім може подаватися висококонцентрований горючий га», і тиск може бути підвищений від заданого тиску до тиску, наближеного до атмосферного.Zo is fed to the adsorption column, which is in a state in which the combustible gas desorption step is completed, and the pressure is reduced to a level lower than atmospheric pressure, and the pressure can be increased to a predetermined pressure, and then highly concentrated combustible gas can be fed. and the pressure can be increased from the set pressure to near atmospheric pressure.

Неочищений газ та горючий газ у концентрації, вищій за концентрацію неочищеного газу, таким чином, можуть подаватися до адсорбенту коли етап адсорбції горючого газу виконується в адсорбційній колоні, і швидкість концентрування горючого газу може бути підвищена порівняно з випадком, у якому подається лише неочищений газ. Через підвищення тиску всередині адсорбційної колони до тиску, наближеного до атмосферного, може бути створене середовище, у якому горючий газ, який є об'єктом адсорбції, легко адсорбується. Також можна не здійснювати підвищення тиску через повітря з метою підвищення швидкості концентрування, але якщо до адсорбційної колони подається лише висококонцентрований горючий газ, лише висококонцентрований горючий газ адсорбується на етапі адсорбції горючого газу, горючий газ відразу досягає заданої концентрації і вивантажується з вивантажувальної лінії, і неочищений газ не може належним чином адсорбуватися. Таким чином, необхідно вводити повітря для підвищення тиску до заданого значення.The crude gas and the combustible gas at a concentration higher than the concentration of the crude gas can thus be supplied to the adsorbent when the combustible gas adsorption step is performed in the adsorption column, and the concentration rate of the combustible gas can be increased compared to the case where only the crude gas is supplied. By increasing the pressure inside the adsorption column to a pressure close to atmospheric, an environment can be created in which the combustible gas, which is the object of adsorption, is easily adsorbed. It is also possible not to increase the pressure through the air in order to increase the concentration rate, but if only highly concentrated combustible gas is fed to the adsorption column, only highly concentrated combustible gas is adsorbed in the combustible gas adsorption stage, the combustible gas immediately reaches a given concentration and is discharged from the discharge line, and untreated the gas cannot be properly adsorbed. Thus, it is necessary to introduce air to increase the pressure to a given value.

Восьмий аспект концентраційного пристрою для горючого газу згідно з даним винаходом стосується концентраційного пристрою для горючого газу згідно з будь-яким з перших семи аспектів, який включає продувальну лінію для сполучення адсорбційної колони та резервуара- сховища для зберігання горючого газу; причому пристрій керування виконує продувальний етап циркулювання частини висококонцентрованого горючого газу у резервуарі-сховищі через продувальну лінію до адсорбційної колони, у якій було завершено етап адсорбції горючого газу, перед етапом десорбції горючого газу.An eighth aspect of a combustible gas concentrator according to the present invention relates to a combustible gas concentrator according to any of the first seven aspects, which includes a purge line for connecting an adsorption column and a combustible gas storage tank; and the control device performs the purging stage of circulating part of the highly concentrated combustible gas in the storage tank through the purging line to the adsorption column, in which the combustible gas adsorption stage was completed, before the combustible gas desorption stage.

Згідно з описаним вище восьмим аспектом, пристрій керування виконує продувальний етап циркулювання частини висококонцентрованого горючого газу, який зберігається у резервуарі- сховищі, через продувальну лінію для сполучення резервуара-сховища та адсорбційної колони до адсорбційної колони, у якій було завершено етап адсорбції горючого газу, перед етапом десорбції горючого газу.According to the eighth aspect described above, the control device performs a purging step of circulating a portion of the highly concentrated combustible gas stored in the storage tank through a purging line to connect the storage tank and the adsorption column to the adsorption column in which the combustible gas adsorption step has been completed, before stage of combustible gas desorption.

При цій структурі після завершення етап адсорбції горючого газу і перед початком етапу десорбції горючого газу відпрацьований газ (який вважається таким, що містить здебільшого 60 газоподібний азот та газоподібний кисень) всередині адсорбційної колони, у якому горючий газ є майже відсутнім, таким чином, витісняється з адсорбційної колони і вивантажується у вивантажувальну лінію висококонцентрованим горючим газом, який зберігається у резервуарі- сховищі, через втілення продувального етапу. Оскільки концентрація горючого газу в адсорбційній колоні підвищується, і продування здійснюється висококонцентрованим горючим газом, адсорбція горючого газу збільшується, що забезпечує запобігання зниженню концентрації горючого газу, зібраного на наступному етапі десорбції горючого газу.With this structure, after the completion of the combustible gas adsorption step and before the beginning of the combustible gas desorption step, the exhaust gas (which is considered to contain mostly nitrogen gas and oxygen gas) inside the adsorption column, in which the combustible gas is almost absent, is thus displaced from adsorption column and is discharged into the discharge line by highly concentrated combustible gas, which is stored in the storage tank, through the embodiment of the purge stage. As the concentration of the combustible gas in the adsorption column increases, and the purging is carried out with a highly concentrated combustible gas, the adsorption of the combustible gas increases, which ensures that the concentration of the combustible gas collected in the next stage of desorption of the combustible gas is prevented from decreasing.

Дев'ятий аспект концентраційного пристрою для горючого газу згідно з даним винаходом стосується концентраційного пристрою для горючого газу згідно з восьмим аспектом, причому пристрій керування виконує рециркуляційний етап рециркулювання висококонцентрованого горючого газу до подавальної лінії через ліню видобування продувального газу для сполучення та з'єднання вивантажувальної лінії та подавальної лінії, перед етапом десороції горючого газу і після вивантаження висококонцентрованого горючого газу, який циркулює до адсорбційної колони, до вивантажувальної лінії з адсорбційної колони на продувальному етапі.A ninth aspect of the combustible gas concentrator according to the present invention relates to the combustible gas concentrator according to the eighth aspect, and the control device performs a recirculation step of recirculating the highly concentrated combustible gas to the feed line through the purge gas extraction line to connect and connect the discharge line and the supply line, before the stage of desorption of combustible gas and after the discharge of highly concentrated combustible gas, which circulates to the adsorption column, to the discharge line from the adsorption column at the purge stage.

Згідно з описаним вище дев'ятим аспектом, пристрій керування може виконувати рециркуляційний етап рециркулювання горючого газу до подавальної лінії через ліню видобування продувального газу для сполучення та з'єднання вивантажувальної лінії та подавальної лінії, перед етапом десорбції горючого газу і після витіснення газу всередині адсорбційної колони висококонцентрованим горючим газом, який циркулює до адсорбційної колони на продувальному етапі, і вивантаження горючого газу до вивантажувальної лінії з адсорбційної колони.According to the ninth aspect described above, the control device can perform the recirculation step of recirculating the combustible gas to the feed line through the purge gas extraction line to connect and connect the discharge line and the feed line, before the desorption step of the combustible gas and after displacing the gas inside the adsorption column highly concentrated combustible gas, which circulates to the adsorption column in the purge stage, and the discharge of combustible gas to the discharge line from the adsorption column.

Висококонцентрований горючий газ, який застосовують для вивантаження газу всередині адсорбційної колони на продувальному етапі, таким чином, може знову циркулювати до подавальної лінії без вивантаження у простір за межами адсорбційної колони через вивантажувальну лінію, забезпечується запобігання марній витраті горючого газу, концентрованого до високої концентрації, і горючий газ, який було концентровано до більш високої концентрації ніж у неочищеного газу, також може бути застосований при концентруванні для додаткового прискорення концентрування горючого газу.The highly concentrated combustible gas used to discharge the gas inside the adsorption column in the purge step can thus be recirculated to the feed line without being discharged into the space outside the adsorption column through the discharge line, the wasteful consumption of the combustible gas concentrated to a high concentration is prevented, and combustible gas that has been concentrated to a higher concentration than the raw gas may also be used in the concentration to further accelerate the concentration of the combustible gas.

Десятий аспект концентраційного пристрою для горючого газу згідно з даним винаходом стосується концентраційного пристрою для горючого газу згідно з будь-яким з перших семиA tenth aspect of a combustible gas concentrator according to the present invention relates to a combustible gas concentrator according to any of the first seven

Зо аспектів, причому адсорбційна колона складається з двох башт, і пристрій керування виконує етап адсорбції горючого газу та етап десорбції горючого газу у почерговому режимі між двома адсорбційними колонами.In aspects, the adsorption column consists of two towers, and the control device performs the combustible gas adsorption step and the combustible gas desorption step alternately between the two adsorption columns.

Згідно з описаним вище десятим аспектом, пристрій керування здійснює втілення етапу адсорбції горючого газу та етапу десорбції горючого газу у почерговому режимі між двома баштами адсорбційної колони, концентрований горючий газ може збиратися безперервно, і підвищується здатність до вироблення горючого газу.According to the tenth aspect described above, the control device implements the combustible gas adsorption step and the combustible gas desorption step alternately between the two towers of the adsorption column, the concentrated combustible gas can be collected continuously, and the ability to produce combustible gas is increased.

Одинадцятий аспект концентраційного пристрою для горючого газу згідно з даним винаходом стосується концентраційного пристрою для горючого газу згідно з восьмим або дев'ятим аспектом, причому адсорбційна колона складається з певної кількості башт, і пристрій керування послідовно виконує етап адсорбції горючого газу, продувальний етап та етап десорбції горючого газу між певною кількістю адсорбційних колон.The eleventh aspect of the combustible gas concentration device according to the present invention relates to the combustible gas concentration device according to the eighth or ninth aspect, wherein the adsorption column is composed of a certain number of towers, and the control device sequentially performs the combustible gas adsorption step, the purge step, and the desorption step combustible gas between a certain number of adsorption columns.

Згідно з одинадцятим аспектом, пристрій керування забезпечує послідовне втілення етапу адсорбції горючого газу, продувального етапу та етапу десорбції горючого газу між адсорбційними колонами, які складаються з певної кількості башт, концентрований горючий газ може збиратися безперервно, і висококонцентрований горючий газ може вироблятися на продувальному етапі. Таким чином, збільшується здатність до вироблення висококонцентрованого горючого газу.According to the eleventh aspect, the control device provides sequential implementation of the combustible gas adsorption step, the purge step, and the combustible gas desorption step between the adsorption columns consisting of a certain number of towers, the concentrated combustible gas can be collected continuously, and the highly concentrated combustible gas can be produced in the purge step. Thus, the ability to produce highly concentrated combustible gas increases.

Дванадцятий аспект концентраційного пристрою для горючого газу згідно з даним винаходом стосується концентраційного пристрою для горючого газу згідно з десятим або одинадцятим аспектом, причому пристрій керування виконує етап вирівнювання тиску між однією адсорбційною колоною, у якій етап десорбції горючого газу є завершеним, та іншою адсорбційною колоною, у якій етап адсорбції горючого газу є завершеним, причому газ в іншій адсорбційній колоні тече до однієї адсорбційної колони через лінію сполучення адсорбційних колон для сполучення між ними, перед етапом адсорбції горючого газу в одній адсорбційній колоні і перед етапом десорбції горючого газу в іншій адсорбційній колоні.A twelfth aspect of a combustible gas concentration device according to the present invention relates to a combustible gas concentration device according to the tenth or eleventh aspect, wherein the control device performs a pressure equalization step between one adsorption column in which the combustible gas desorption step is completed and another adsorption column, in which the combustible gas adsorption step is complete, and the gas in the other adsorption column flows to one adsorption column through the coupling line of the adsorption columns for communication between them, before the combustible gas adsorption step in one adsorption column and before the combustible gas desorption step in the other adsorption column.

Згідно з описаним вище дванадцятим аспектом, пристрій керування може забезпечувати втілення етапу вирівнювання тиску проточного газу в одній адсорбційній колоні з іншої адсорбційної колони через лінію сполучення адсорбційних колон для сполучення однієї адсорбційної колони та іншої адсорбційної колони, перед етапом адсорбції горючого газу в 60 одній адсорбційній колоні і перед етапом десорбції горючого газу в іншій адсорбційній колоні.According to the above-described twelfth aspect, the control device can provide the embodiment of the step of equalizing the pressure of the flowing gas in one adsorption column from another adsorption column through the coupling line of the adsorption columns to connect one adsorption column and the other adsorption column, before the step of adsorbing the combustible gas in one adsorption column 60 and before the combustible gas desorption stage in another adsorption column.

Газ в іншій адсорбційній колоні, таким чином, тече через лінію сполучення адсорбційних колон, з іншої адсорбційної колони, яка перебуває у стані відносно високого тиску (при тиску, наближеному до атмосферного), перед етапом десорбції горючого газу і після завершення етапу адсорбції горючого газу, до однієї адсорбційної колони, яка перебуває у стані відносно низького тиску (від приблизно атмосферного тиску до вакууму), перед етапом адсорбції горючого газу і після завершення етапу десорбції горючого газу; тиск всередині обох адсорбційних колон може врівноважуватися на етапі вирівнювання тиску; і може бути створене середовище, у якому горючий газ, який є об'єктом адсорбції, легко адсорбується, коли тиск всередині однієї адсорбційної колони підвищується, і етап адсорбції горючого газу виконується в одній адсорбційній колоні.The gas in the other adsorption column thus flows through the connection line of the adsorption columns, from the other adsorption column, which is in a state of relatively high pressure (at a pressure close to atmospheric), before the stage of desorption of the combustible gas and after the completion of the stage of adsorption of the combustible gas, to one adsorption column, which is in a state of relatively low pressure (from approximately atmospheric pressure to vacuum), before the stage of adsorption of combustible gas and after the completion of the stage of desorption of combustible gas; the pressure inside both adsorption columns can be balanced at the pressure equalization stage; and an environment in which the combustible gas that is the object of adsorption is easily adsorbed can be created when the pressure inside one adsorption column increases, and the step of adsorbing the combustible gas is performed in one adsorption column.

Коли висококонцентрований горючий газ одержують на етапі десорбції горючого газу, концентрація одержаного продукту переробки природного газу збільшується зі зниженням тиску всередині адсорбційної колони. Таким чином, тиск всередині адсорбційної колони перед етапом десорбції горючого газу може бути додатково знижений через втілення етапу вирівнювання тиску, і досягається вища концентрація горючого газу порівняно з випадком, коли етап вирівнювання тиску не виконується.When highly concentrated combustible gas is obtained at the stage of combustible gas desorption, the concentration of the resulting natural gas processing product increases as the pressure inside the adsorption column decreases. Thus, the pressure inside the adsorption column before the combustible gas desorption step can be further reduced by implementing a pressure equalization step, and a higher concentration of combustible gas is achieved compared to the case where the pressure equalization step is not performed.

Тринадцятий аспект концентраційного пристрою для горючого газу згідно 3 даним винаходом стосується концентраційного пристрою для горючого газу згідно з будь-яким з перших дванадцяти аспектів, який включає лінію повторної подачі для сполучення подавальної лінії та резервуара-сховища для зберігання зібраного горючого газу; причому пристрій керування на етапі адсорбції горючого газу змішує й подає до адсорбційної колони неочищений газ, який тече через подавальну лінію, та частину висококонцентрованого горючого газу, який тече через подавальну лінію з резервуара-сховища через лінію повторної подачі.A thirteenth aspect of a combustible gas concentrator according to 3 of the present invention relates to a combustible gas concentrator according to any of the first twelve aspects, which includes a resupply line for connecting the supply line and a storage tank for storing the collected combustible gas; and the control device in the combustible gas adsorption stage mixes and supplies to the adsorption column the crude gas flowing through the feed line and a part of the highly concentrated combustible gas flowing through the feed line from the storage tank through the resupply line.

Згідно з описаним вище тринадцятим аспектом, навіть у випадках, коли концентрація горючого газу у неочищеному газі є низькою, неочищений газ може змішуватися з висококонцентрованим горючим газом, який циркулює через лінію повторної подачі з резервуара-сховища у подавальній лінії перед його подачею до адсорбційної колони, і може подаватися до адсорбційної колони після підвищення концентрації неочищеного газу до певного ступеня.According to the thirteenth aspect described above, even in cases where the concentration of combustible gas in the crude gas is low, the crude gas can be mixed with the highly concentrated combustible gas that circulates through the re-feed line from the storage tank in the feed line before it is fed to the adsorption column, and can be fed to the adsorption column after increasing the crude gas concentration to a certain degree.

Зо Концентрація горючого газу після концентрування, який збирається у резервуарі-схови щі, таким чином, може бути доведений до ще вищої концентрації, і забезпечується ефективне запобігання досягненню концентрацією неочищеного газу та горючого газу після концентрування вибухонебезпечного діапазону.The concentration of the combustible gas after concentration, which is collected in the storage tank, can thus be brought to an even higher concentration, and the concentration of raw gas and combustible gas after concentration is effectively prevented from reaching the explosive range.

Перший аспект способу концентрування горючого газу згідно з даним винаходом для досягнення вищезазначених цілей включає втілення етапу адсорбції горючого газу з подачею неочищеного газу, який містить повітря та горючий газ, через подавальну лінію до адсорбційної колони, заповненої адсорбентом для адсорбування горючого газу, та вивантаженням відпрацьованого газу у неочищеному газі, який не було адсорбовано адсорбентом, за межі адсорбційної колони через вивантажувальну лінію; та наступне втілення етапу десорбції горючого газу зі зниженням тиску в адсорбційній колоні до рівня, нижчого за атмосферний тиск, десорбуванням горючого газу, адсорбованого адсорбентом, і збиранням горючого газу через збиральну лінію.A first aspect of the combustible gas concentration method according to the present invention to achieve the above objectives includes implementing a combustible gas adsorption step of supplying raw gas containing air and combustible gas through a feed line to an adsorption column filled with an adsorbent for adsorbing the combustible gas and discharging the waste gas in the raw gas, which was not adsorbed by the adsorbent, outside the adsorption column through the discharge line; and the subsequent embodiment of the stage of desorption of the combustible gas with the reduction of the pressure in the adsorption column to a level lower than atmospheric pressure, the desorption of the combustible gas adsorbed by the adsorbent, and the collection of the combustible gas through the collection line.

Згідно з описаним вище першим аспектом, етап десорбції горючого газу зі зниженням тиску всередині адсорбційної колони до рівня, нижчого за атмосферний тиск, і десорбуванням та збиранням горючого газу, адсорбованого до адсорбенту, може виконуватися послідовно після втілення етапу адсорбції горючого газу з адсорбуванням горючого газу з неочищеного газу, який подається до адсорбційної колони, до адсорбенту, та вивантаженням відпрацьованого газу у неочищеному газі, який не було адсорбовано до адсорбенту, за межі адсорбційної колони.According to the first aspect described above, the combustible gas desorption step of reducing the pressure inside the adsorption column to a level below atmospheric pressure and desorbing and collecting the combustible gas adsorbed to the adsorbent can be performed sequentially after the embodiment of the combustible gas adsorption step of adsorbing the combustible gas from raw gas, which is fed to the adsorption column, to the adsorbent, and by discharging the spent gas in the raw gas, which was not adsorbed to the adsorbent, outside the adsorption column.

Горючий газ як такий, таким чином, може бути адсорбований до адсорбенту, і концентрація горючого газу у відпрацьованому газі може бути встановлена у найнижчому діапазоні концентрації і на рівні концентрації, який перебуває поза межами вибухонебезпечного діапазону.The combustible gas as such can thus be adsorbed to the adsorbent, and the concentration of the combustible gas in the waste gas can be set at the lowest concentration range and at a concentration level that is outside the explosive range.

Оскільки тиск адсорбційної колони є зниженим до рівня, нижчого за атмосферний тиск, і горючий газ десорбується, концентрація горючого газу може бути встановлена на рівні, вищому за вибухонебезпечний діапазон, концентрація кисню водночас може бути знижена, і концентрація зібраного й концентрованого горючого газу може бути встановлена на рівні поза межами вибухонебезпечного діапазону з одночасним збільшенням швидкості видобування горючого газу.Since the pressure of the adsorption column is reduced to a level lower than atmospheric pressure and the combustible gas is desorbed, the concentration of the combustible gas can be set to a level higher than the explosive range, the oxygen concentration can be reduced at the same time, and the concentration of the collected and concentrated combustible gas can be set at a level outside the explosive range with a simultaneous increase in the extraction rate of combustible gas.

Крім того, оскільки неочищений газ подають до адсорбційної колони одночасно з бо вивантаженням відпрацьованого газу з адсорбційної колони, і застосовують адсорбент, який має високу ефективність адсорбції горючого газу при тиску, наближеному до атмосферного, неочищений газ може подаватися до адсорбційної колони шляхом простого дуття або в інший подібний спосіб без застосування компресора або іншого подібного пристрою, і забезпечується запобігання збільшення тиску неочищеного газу до концентрації у вибухонебезпечному діапазоні, яке за інших умов може викликатися за допомогою компресора або іншого подібного пристрою під час подачі неочищеного газу.In addition, since the raw gas is supplied to the adsorption column at the same time as the waste gas is discharged from the adsorption column, and an adsorbent is used that has a high efficiency of adsorbing the combustible gas at a pressure close to atmospheric, the raw gas can be fed to the adsorption column by simple blowing or in other similar method without the use of a compressor or other similar device, and it is ensured that the increase in pressure of the raw gas to a concentration in the explosive range, which would otherwise be caused by a compressor or other similar device during the supply of the raw gas, is prevented.

Другий аспект способу концентрування горючого газу згідно з даним винаходом стосується способу концентрування горючого газу згідно з першим аспектом, який включає втілення продувального етапу циркулювання частини висококонцентрованого горючого газу який знаходиться у резервуарі-сховищі для зберігання горючого газу, через продувальну лінію до адсорбційної колони, у якій було завершено етап адсорбції горючого газу, перед втіленням етапу десорбції горючого газу.The second aspect of the method of concentrating combustible gas according to the present invention relates to the method of concentrating combustible gas according to the first aspect, which includes the implementation of a purging stage of circulating part of the highly concentrated combustible gas, which is in a storage tank for storing combustible gas, through a purging line to an adsorption column in which the combustible gas adsorption stage was completed before the combustible gas desorption stage was implemented.

Згідно з описаним вище другим аспектом, існує можливість втілення продувального етапу циркулювання частини висококонцентрованого горючого газу, який зберігається у резервуарі- сховищі, через продувальну лінію для сполучення резервуара-сховища та адсорбційної колони до адсорбційної колони, у якій було завершено етап адсорбції горючого газу, перед втіленням етапу десорбції горючого газу.According to the second aspect described above, it is possible to implement a purging step of circulating a part of the highly concentrated combustible gas stored in the storage tank through a purging line to connect the storage tank and the adsorption column to the adsorption column in which the combustible gas adsorption step has been completed, before embodiment of the combustible gas desorption stage.

При цій структурі після завершення етапу адсорбції горючого газу і перед початком етапу десорбції горючого газу відпрацьований газ (який вважається таким, що містить здебільшого газоподібний азот та газоподібний кисень) всередині адсорбційної колони, у якій горючий газ є майже відсутнім, таким чином, витісняється з адсорбційної колони і вивантажується у вивантажувальну лінію висококонцентрованим горючим газом, який зберігається у резервуарі- сховищі, через втілення продувального етапу. Оскільки концентрація горючого газу в адсорбційній колоні підвищується, і продування здійснюється висококонцентрованим горючим газом, адсорбція горючого газу збільшується, що забезпечує запобігання зниженню концентрації горючого газу, зібраного на наступному етапі десорбції горючого газу.With this structure, after the completion of the combustible gas adsorption step and before the beginning of the combustible gas desorption step, the exhaust gas (which is considered to contain mostly nitrogen gas and oxygen gas) inside the adsorption column, in which the combustible gas is almost absent, is thus displaced from the adsorption columns and is discharged into the discharge line by highly concentrated combustible gas, which is stored in the storage tank, through the implementation of the purging stage. As the concentration of the combustible gas in the adsorption column increases, and the purging is carried out with a highly concentrated combustible gas, the adsorption of the combustible gas increases, which ensures that the concentration of the combustible gas collected in the next stage of desorption of the combustible gas is prevented from decreasing.

Третій аспект способу концентрування горючого газу згідно з даним винаходом стосується способу концентрування горючого газу згідно з другим аспектом, який включає втілення рециркуляційного етапу рециркулювання горючого газу до подавальної лінії через лінюA third aspect of the combustible gas concentration method according to the present invention relates to the combustible gas concentration method according to the second aspect, which includes implementing a recirculation step of recirculating the combustible gas to the supply line through a line

Зо видобування продувального газу перед втіленням етапу десорбції горючого газу і після вивантаження горючого газу, який циркулює до адсорбційної колони, до вивантажувальної лінії з адсорбційної колони на продувальному етапі.From extraction of purging gas before implementation of the stage of desorption of combustible gas and after discharge of combustible gas, which circulates to the adsorption column, to the discharge line from the adsorption column at the purging stage.

Згідно з описаним вище третім аспектом, існує можливість втілення рециркуляційного етапу рециркулювання горючого газу до подавальної лінії через ліню видобування продувального газу для сполучення та з'єднання вивантажувальної лінії та подавальної лінії, перед втіленням етапу десорбції горючого газу і після витіснення газу всередині адсорбційної колони висококонцентрованим горючим газом, який циркулює до адсорбційної колони на продувальному етапі, і вивантаження горючого газу до вивантажувальної лінії з адсорбційної колони.According to the above-described third aspect, there is a possibility of implementing a recirculation step of recirculating the combustible gas to the feed line through the purge gas extraction line to connect and connect the discharge line and the feed line, before implementing the desorption step of the combustible gas and after displacing the gas inside the adsorption column with highly concentrated fuel gas that circulates to the adsorption column at the purge stage, and the discharge of combustible gas to the discharge line from the adsorption column.

Короткий опис фігурA brief description of the figures

Фіг.1 є схематичним структурним зображенням, на якому показано структуру концентраційного пристрою для горючого газу згідно з Варіантом втілення 1;Fig. 1 is a schematic structural view showing the structure of a concentration device for combustible gas according to Embodiment 1;

Фіг.2 є діаграмою, на якій показано адсорбційні характеристики адсорбенту метану За у представленому варіанті застосування;Fig. 2 is a diagram showing the adsorption characteristics of methane adsorbent Za in the presented version of application;

Фіг.3 є блок-схемою, на якій показано функціонування концентраційного пристрою для горючого газу у Варіанті втілення 1;Fig. 3 is a block diagram showing the operation of the concentration device for combustible gas in Embodiment 1;

Фіг.4 є графіком, на якому показано зміну концентрації метану у відпрацьованому газі Об залежно від часу на етапі адсорбції газу метану;Fig. 4 is a graph showing the change in the concentration of methane in the exhaust gas Ob depending on time at the stage of adsorption of methane gas;

Фіг.5 є графіком, на якому показано зміну концентрації метану у газі метані після концентрування Ро залежно від часу на етапі десорбції газу метану;Fig. 5 is a graph showing the change in the concentration of methane in methane gas after the concentration of Po as a function of time at the stage of desorption of methane gas;

Фіг.б є графіком, на якому показано зміну концентрації метану у газі метані після концентрування РО залежно від тиску всередині адсорбційної колони 2 на етапі десорбції газуFig. b is a graph showing the change in the concentration of methane in methane gas after the concentration of RO depending on the pressure inside the adsorption column 2 at the stage of gas desorption

Гс10) метану;Gs10) methane;

Фіг.7 є схематичною структурною діаграмою, на якій показано структуру концентраційного пристрою для горючого газу згідно з Варіантом втілення 2;Fig.7 is a schematic structural diagram showing the structure of a concentration device for combustible gas according to Embodiment 2;

Фіг.8 є блок-схемою, на якій показано функціонування концентраційного пристрою для горючого газу у Варіанті втілення 2;Fig.8 is a block diagram showing the operation of the concentration device for combustible gas in Embodiment 2;

Фіг.9 є графіком, на якому показано зв'язок між кількістю продувального газу при кожній концентрації метану та концентрацією метану у газі метані після концентрування РО у Варіанті втілення 2;Fig. 9 is a graph showing the relationship between the amount of purge gas at each methane concentration and the methane concentration in the methane gas after RO concentration in Embodiment 2;

Фіг.10 є схематичною структурною діаграмою, на якій показано структуру концентраційного пристрою для горючого газу згідно з Варіантом втілення 3;Fig. 10 is a schematic structural diagram showing the structure of a concentration device for combustible gas according to Embodiment 3;

Фіг.11 є блок-схемою, на якій показано функціонування концентраційного пристрою для горючого газу згідно з Варіантом втілення 3;Fig. 11 is a block diagram showing the operation of the concentration device for combustible gas according to Embodiment 3;

Фіг.12 є блок-схемою, на якій показано функціонування концентраційного пристрою для горючого газу згідно з Варіантом втілення 3;Fig. 12 is a block diagram showing the operation of the concentration device for combustible gas according to Embodiment 3;

Фіг.13 є схематичною структурною діаграмою, на якій показано структуру концентраційного пристрою для горючого газу згідно з Варіантами втілення з4 поб; іFig. 13 is a schematic structural diagram, which shows the structure of the concentration device for combustible gas according to the Variants of embodiment c4 pob; and

Фіг.14 є графіком, на якому показано зв'язок між концентрацією метану у шахтному газі о та концентрацією метану у газі метані після концентрування Ро у Варіанті втілення 5.Fig. 14 is a graph showing the relationship between the concentration of methane in the mine gas o and the concentration of methane in the methane gas after the concentration of Ro in Embodiment 5.

Оптимальний режим втілення винаходуThe optimal mode of implementation of the invention

Варіанти втілення концентраційного пристрою для горючого газу 100 (далі скорочено вказується як "представлений пристрій 100") згідно з даним винаходом описуються з посиланням на фігури.Embodiments of the combustible gas concentration device 100 (hereinafter abbreviated as "presented device 100") according to the present invention are described with reference to the figures.

Варіант втілення 1Embodiment option 1

Фіг.1 є принциповою схемою, на якій показано структуру представленого пристрою 100.Fig. 1 is a schematic diagram showing the structure of the presented device 100.

Зокрема, представлений пристрій 100 оснащено адсорбційною колоною 2, заповненою адсорбентом 3, як показано на Фіг.1, подавальним засобом 4 для подачі неочищеного газу С та вивантаження відпрацьованого газу Об, збиральним засобом 5 для збирання (висококонцентрованого) горючого газу після концентрування РО, пристроєм керування б для контролювання подавального засобу 4 та збирального засобу 5 і засобом виявлення завершення адсорбції 7 для виявлення завершення адсорбції горючого газу в адсорбенті ЗIn particular, the presented device 100 is equipped with an adsorption column 2, filled with an adsorbent 3, as shown in Fig. 1, a feed means 4 for supplying raw gas C and discharging waste gas Ob, a collection means 5 for collecting (highly concentrated) combustible gas after RO concentration, a device control b for controlling the feeding means 4 and the collecting means 5 and the means for detecting the end of adsorption 7 for detecting the end of the adsorption of combustible gas in the adsorbent C

Зо всередині адсорбційної колони 2.From inside the adsorption column 2.

Детальний опис представлено нижче, але коли представлений пристрій 100 є встановленим у вугільній шахті, як подавальний засіб 4 застосовують вентилятор (нагнітач) 4а. Зокрема, шахтний газ (неочищений газ б), утворений всередині вугільної шахти, може втягуватися й подаватися до адсорбційної колони 2 по суті при атмосферному тиску вентилятором 4а без стискання неочищеного газу б. Вакуумний насос 5а застосовують як збиральний засіб 5.A detailed description is presented below, but when the presented device 100 is installed in a coal mine, a fan (supercharger) 4a is used as a feeding means 4. In particular, the mine gas (raw gas b) generated inside the coal mine can be drawn in and supplied to the adsorption column 2 essentially at atmospheric pressure by the fan 4a without compressing the raw gas b. The vacuum pump 5a is used as a collecting device 5.

Адсорбційна колона 2 є заповненою адсорбентом 3, здатним адсорбувати горючий газ, і сконфігурованою таким чином, щоб горючий газ у неочищеному газі С, який подається до адсорбційної колони 2, міг бути вибірково адсорбований.The adsorption column 2 is filled with an adsorbent 3 capable of adsorbing combustible gas, and configured in such a way that the combustible gas in the crude gas C supplied to the adsorption column 2 can be selectively adsorbed.

Неочищеним газом с у даному разі є газ, який включає повітря та горючий газ, і може бути шахтним газом, який включає, наприклад, повітря та таз метан. Вид горючого газу конкретно не обмежується, якщо газ є горючим, але ним може бути, наприклад, газ метан, включений у шахтний газ. У представленому нижче описі неочищеним газом С є шахтний газ 5, і передбачається, що неочищеним газом с є газ, який включає повітря та газ метан як горючий газ. Шахтним газом С є газ, видобутий з вугільної шахти, і згідно з умовами, шахтний газ С включає приблизно від 20 до 40 об'єми. 95 газу метан і приблизно від 60 до 80 об'єми. 95 повітря (яке включає, головним чином, газоподібний азот та газоподібний кисень).Crude gas c in this case is a gas that includes air and a combustible gas, and may be a mine gas that includes, for example, air and a methane basin. The type of combustible gas is not specifically limited if the gas is combustible, but may be, for example, methane gas included in mine gas. In the following description, crude gas C is mine gas 5, and it is assumed that crude gas c is a gas that includes air and methane gas as a combustible gas. Mine gas C is gas extracted from a coal mine, and according to the conditions, mine gas C includes approximately 20 to 40 volumes. 95 methane gas and approximately 60 to 80 volumes. 95 air (which includes mainly nitrogen gas and oxygen gas).

Вид адсорбенту З конкретно не обмежується, якщо адсорбент здатен вибірково адсорбувати горючий газ, і адсорбент метану За може застосовуватись як адсорбент 3, який є принаймні одним адсорбентом, вибраним з групи, до якої належать активоване вугілля, цеоліт, силікагель та металоорганічний комплекс (фумарат міді, терефталат міді, циклогексан- дикарбоксилат міді і т.ін.), який має середній діаметр мікропор від 4,5 до 15 А, виміряний МР- способом, та адсорбцію газу метану 20 Мос/г або вище при атмосферному тиску і 298 К.The type of adsorbent C is not particularly limited, as long as the adsorbent is capable of selectively adsorbing combustible gas, and the methane adsorbent C can be used as adsorbent 3, which is at least one adsorbent selected from the group consisting of activated carbon, zeolite, silica gel, and organometallic complex (copper fumarate , copper terephthalate, copper cyclohexanedicarboxylate, etc.), which has an average diameter of micropores from 4.5 to 15 A, measured by the MR method, and methane gas adsorption of 20 Mos/g or higher at atmospheric pressure and 298 K.

Вищезгаданий середній діаметр мікропор в оптимальному варіанті становить від 4,5 до 10 А, у ще кращому варіанті - від 5 до 9,5 К і вищезгадана адсорбція метану в оптимальному варіанті становить 25 Месс/г або вище. Таке активоване вугілля одержують шляхом утворення вуглецевого матеріалу, в якому вуглецеву сполуку, одержану шляхом повної карбонізації пальмової лузги або вугілля пальмової лузги у газоподібному азоті при 600 "С, перемелюють на гранули, які мають діаметр від 1 до З мм, і активують при 860 "С в атмосфері, яка включає від 10 до 15 об'єми. 95 водяної пари, від 15 до 20 об'єми. 95 діоксиду вуглецю, а решту складає азот, бо застосовуючи піч активації з періодичним потоком, яка має внутрішній діаметр 50 мм.The above-mentioned average diameter of micropores is optimally from 4.5 to 10 A, in an even better option - from 5 to 9.5 K and the above-mentioned methane adsorption is optimally 25 Mess/g or higher. Such activated carbon is obtained by forming a carbon material in which the carbon compound obtained by the complete carbonization of palm husk or palm husk coal in nitrogen gas at 600 °C is ground into granules having a diameter of 1 to 3 mm and activated at 860 °C. C in the atmosphere, which includes from 10 to 15 volumes. 95 of water vapor, from 15 to 20 volumes. 95 carbon dioxide, and the rest is nitrogen, because using a batch-flow activation furnace, which has an internal diameter of 50 mm.

Через застосування адсорбенту метану За, здатного вибірково адсорбувати газ метан при атмосферному тиску і 298 К як адсорбенту 3, газ метан може бути достатньою мірою адсорбований до адсорбенту метану За навіть в умовах атмосферного тиску і 298 К.Due to the use of methane adsorbent Za capable of selectively adsorbing methane gas at atmospheric pressure and 298 K as adsorbent 3, methane gas can be sufficiently adsorbed to methane adsorbent Za even at atmospheric pressure and 298 K.

Зокрема, якщо адсорбція метану при атмосферному тиску і 298 К є меншою за 20 Мес/г, ефективність адсорбції метану при низькому тиску (зокрема, приблизно при атмосферному тиску) знижується, концентрація метану у газі метані після концентрування знижується, і кількість адсорбенту метану За повинна бути збільшена, а також збільшений розмір пристрою з метою підтримання ефективності адсорбції. Верхня межа вищезгаданої адсорбції метану конкретно не обмежується, але адсорбція метану, яка у даний час досягається в адсорбенті метану За, становить приблизно 40 Мес/г або нижче.In particular, if methane adsorption at atmospheric pressure and 298 K is less than 20 Mes/g, the efficiency of methane adsorption at low pressure (in particular, approximately at atmospheric pressure) decreases, the concentration of methane in methane gas after concentration decreases, and the amount of methane adsorbent Za should to be increased, as well as the increased size of the device in order to maintain the adsorption efficiency. The upper limit of the above-mentioned methane adsorption is not specifically limited, but the methane adsorption currently achieved in the methane adsorbent Za is about 40 Mes/g or lower.

Якщо середній діаметр мікропор, виміряний МР-способом є меншим за 4,5 А, адсорбція газоподібного кисню та газоподібного азоту збільшується, концентрація метану у газі метані після концентрування знижується, середній діаметр мікропор наближається до діаметра молекули метану, швидкість адсорбції знижується, ефективність адсорбції метану знижується, і адсорбція стає неможливою. З іншого боку, якщо середній діаметр мікропор, виміряний МР- способом, є більшим за 15 А, ефективність адсорбції метану при низькому тиску (зокрема, приблизно при атмосферному тиску) знижується, концентрація метану у газі метані після концентрування знижується, і кількість адсорбенту метану За повинна бути збільшена, а також збільшений розмір пристрою з метою підтримання ефективності адсорбції.If the average diameter of the micropores measured by the MR method is less than 4.5 A, the adsorption of gaseous oxygen and gaseous nitrogen increases, the concentration of methane in the methane gas after concentration decreases, the average diameter of the micropores approaches the diameter of the methane molecule, the adsorption rate decreases, the efficiency of methane adsorption decreases, and adsorption becomes impossible. On the other hand, if the average diameter of the micropores measured by the MR method is greater than 15 A, the efficiency of methane adsorption at low pressure (in particular, at approximately atmospheric pressure) decreases, the concentration of methane in the methane gas after concentration decreases, and the amount of methane adsorbent Za should be increased, as well as the increased size of the device in order to maintain the adsorption efficiency.

Таким чином, адсорбентом в оптимальному варіанті є адсорбент метану За, який є принаймні одним адсорбентом, вибраним з групи, до якої належать активоване вугілля, цеоліт, силікагель та металоорганічний комплекс, який має середній діаметр мікропор від 4,5 до 15 А, виміряний МР-способом, та адсорбцію газу метану 20 Мес/г або вище при атмосферному тиску і 298К.Thus, the adsorbent in the optimal embodiment is a methane adsorbent Za, which is at least one adsorbent selected from the group consisting of activated carbon, zeolite, silica gel, and an organometallic complex that has an average micropore diameter of 4.5 to 15 Å as measured by MR -method, and adsorption of methane gas 20 Mes/g or higher at atmospheric pressure and 298K.

Крім того, об'єм мікропор, які мають середній діаметр мікропор 10 А або менше, вимірянийIn addition, the volume of micropores having an average micropore diameter of 10 Å or less was measured

НК-способом, може складати 50 95 або більше, в оптимальному варіанті - 70 95 або більше, у ще кращому оптимальному варіанті - 80 95 або більше від загального об'єму мікропор в адсорбенті метану За. У цьому разі, оскільки об'єм мікропор, які мають середній діаметр мікропор 10 А або менше, і які здатні вибірково адсорбувати газ метан, складає 50 95 або більше від загальногоNK-method, can be 50 95 or more, in the optimal version - 70 95 or more, in an even better optimal version - 80 95 or more of the total volume of micropores in the methane adsorbent Za. In this case, since the volume of micropores, which have an average micropore diameter of 10 A or less, and which are capable of selectively adsorbing methane gas, is 50 95 or more of the total

Зо об'єму мікропор, кількість метану, який може бути адсорбований при атмосферному тиску (приблизно 0,1 МПа), збільшується, і газ метан може достатньою мірою адсорбуватися навіть при атмосферному тиску. Зокрема, як показано на Фіг.2, в адсорбенті метану За, який має середній діаметр мікропор 10 А або менше, адсорбція метану при атмосферному тиску (приблизно 0,1 МПа) є більшою, ніж у разі адсорбенту метану ЗБ, у якому середній діаметр мікропор є більшим за 10 А, і адсорбент метану За може належним чином застосовуватись у разі, коли газ метан адсорбується здебільшого при атмосферному тиску, яку представленому пристрої 100. Це є достатнім, якщо об'єм мікропор, для якого середній діаметр мікропор становить 4 А або більше і 10 А або менше, що є вимірним діапазоном, становить 50 95 або більше від загального об'єму мікропор. У ще кращому варіанті в адсорбенті метану За об'єм мікропор, для якого середній діаметр мікропор становить 4,5 А або більше і 10 А або менше, становить 50 95 або більше від загального об'єму мікропор.From the volume of micropores, the amount of methane that can be adsorbed at atmospheric pressure (about 0.1 MPa) increases, and methane gas can be sufficiently adsorbed even at atmospheric pressure. In particular, as shown in Fig. 2, in methane adsorbent За, which has an average diameter of micropores of 10 A or less, adsorption of methane at atmospheric pressure (approximately 0.1 MPa) is greater than in the case of methane adsorbent ZB, in which the average diameter the micropore is larger than 10 A, and the methane adsorbent Za can be properly used in the case where methane gas is adsorbed mostly at atmospheric pressure, which is represented by the device 100. This is sufficient if the micropore volume for which the average diameter of the micropore is 4 A or more and 10 A or less, which is a measurable range, is 50 95 or more of the total micropore volume. In an even better version, in the methane adsorbent, the volume of micropores for which the average diameter of the micropores is 4.5 A or more and 10 A or less is 50 95 or more of the total volume of micropores.

Адсорбція азоту адсорбентом метану За при відносному стиску 0,013, що відповідає середньому діаметрові мікропор 10 А, виміряному НК-способом, у разі адсорбції азоту при 77 К може складати 50 95 або більше, в оптимальному варіанті - 70 95 або більше, у ще кращому оптимальному варіанті - 80 95 або більше від адсорбції азоту при відносному тиску 0,99, що відповідає загальному об'ємові мікропор. У цьому разі адсорбція при відносному тиску 0,99 представляє загальний об'єм мікропор, і адсорбція при відносному тиску 0,013 представляє об'єм мікропор, які мають середній діаметр мікропор 10 А або менше, і співвідношення цих значень означає, що співвідношення мікропор, які мають середній діаметр мікропор 10 А або менше, є вищим, так само, як було описано вище. В результаті газ метан при тиску, наближеному до атмосферного, може бути легко й ефективно концентрований навіть якщо змішаний газ з газу метану та повітря застосовують як неочищений газ.Nitrogen adsorption by methane adsorbent Za at a relative compression of 0.013, which corresponds to the average micropore diameter of 10 A, measured by the NC method, in the case of nitrogen adsorption at 77 K can be 50 95 or more, in the optimal version - 70 95 or more, in an even better optimal variant - 80 95 or more from nitrogen adsorption at a relative pressure of 0.99, which corresponds to the total volume of micropores. In this case, adsorption at a relative pressure of 0.99 represents the total volume of micropores, and adsorption at a relative pressure of 0.013 represents the volume of micropores that have an average micropore diameter of 10 Å or less, and the ratio of these values means that the ratio of micropores that having an average micropore diameter of 10 A or less is higher, as described above. As a result, methane gas at a pressure close to atmospheric can be easily and efficiently concentrated even if the mixed gas of methane gas and air is used as raw gas.

Кожна з ліній, до яких належать описана нижче подавальна лінія 30 яка є лінією для шахтного газу б, який подається за допомогою подавального засобу 4; описана нижче вивантажувальна лінія 31, яка є лінією відпрацьованого газу ОС у шахтному газі б, який подається за допомогою подавального засобу 4, і не адсорбується адсорбентом 3; та описана нижче збиральна лінія 32, яка є лінією для висококонцентрованого газу метану після концентрування РО, який збирається збиральним засобом 5, з'єднуються з адсорбційною колоною 2.Each of the lines to which the below-described supply line 30 belongs, which is a line for mine gas b, which is supplied by means of a supply means 4; the unloading line 31 is described below, which is a line of waste gas OS in the mine gas b, which is supplied by means of the supply means 4, and is not adsorbed by the adsorbent 3; and the collection line 32 described below, which is a line for highly concentrated methane gas after RO concentration, which is collected by the collection means 5, are connected to the adsorption column 2.

Перемикальний клапан подавальної лінії 40, здатний регулювати подачу шахтного газу 0, передбачено на подавальній лінії 30, по якій подається шахтний газ с, і подача шахтного газу С може регулюватися через контроль пристрою керування 6, який описується нижче.A supply line switching valve 40 capable of regulating the supply of mine gas 0 is provided on the supply line 30 through which mine gas c is supplied, and the supply of mine gas C can be regulated through the control of the control device 6, which is described below.

Перемикальний клапан вивантажувальної лінії 41, здатний регулювати вивантаження відпрацьованого газу ОС, передбачено на вивантажувальній лінії 31, по якій вивантажується відпрацьований газ Ос, і вивантаження відпрацьованого газу ОС може регулюватися через контроль пристрою керування 6, який описується нижче.A discharge line switching valve 41 capable of regulating the discharge of the exhaust gas OS is provided in the discharge line 31 through which the exhaust gas OS is discharged, and the discharge of the exhaust gas OS can be regulated through the control of the control device 6, which is described below.

Перемикальний клапан збиральної лінії 42, здатний регулювати потік газу метану після концентрування Ро, передбачено на збиральній лінії 32, через яку проходить газ метан після концентрування Ро під час його збирання, і потік газу метану після концентрування РО може регулюватися через контроль пристрою керування 6, який описується нижче.A switch valve of the collection line 42 capable of regulating the flow of methane gas after RO concentration is provided on the collection line 32 through which the methane gas after RO concentration passes during its collection, and the flow of methane gas after RO concentration can be regulated through the control of the control device 6, which is described below.

Конкретними операціями регулювання перемикального клапана подавальної лінії 40, перемикального клапана вивантажувальної лінії 41 та перемикального клапана збиральної лінії 42 є його відкривання та закривання пристроєм керування 6, і це відкривання та закривання описується нижче.The specific adjustment operations of the feed line switch valve 40, the discharge line switch valve 41, and the collection line switch valve 42 are to open and close it by the control device 6, and this opening and closing is described below.

Подавальний засіб 4 є засобом, передбаченим на подавальній лінії 30 з метою подачі шахтного газу С через подавальну лінію 30 до адсорбційної колони 2 і адсорбування газу метану у шахтному газі б до адсорбенту метану За всередині адсорбційної колони 2, і не обмежується конкретним типом, якщо цей подавальний засіб 4 є здатним подавати шахтний газThe supply means 4 is a means provided on the supply line 30 for the purpose of supplying mine gas C through the supply line 30 to the adsorption column 2 and adsorbing the methane gas in the mine gas b to the methane adsorbent Za inside the adsorption column 2, and is not limited to a specific type, if this feeder 4 is capable of supplying mine gas

С без підвищення його тиску, і як подавальний засіб 4, наприклад, може застосовуватися вентилятор 4а.C without increasing its pressure, and as a feeding device 4, for example, a fan 4a can be used.

З точки зору функціонування подавальний засіб 4 також є засобом вивантаження відпрацьованого газу ОС у шахтному газі С, що подається до адсорбційної колони 2, який не адсорбується до адсорбенту метану За, у простір за межами адсорбційної колони 2 через вивантажувальну лінію 31.From the point of view of operation, the feeder 4 is also a means of discharging the waste gas OS in the mine gas C supplied to the adsorption column 2, which is not adsorbed to the methane adsorbent Za, into the space outside the adsorption column 2 through the discharge line 31.

Зокрема, подавальний засіб 4 може вивантажувати відпрацьований газ Ос (газ, який складається, головним чином, з газоподібного азоту та газоподібного кисню, і який має найнижчу концентрацію метану) через вивантажувальну лінію 31, водночас надсилаючи шахтний газ б до адсорбційної колони 2 при тиску, наближеному до атмосферного, безIn particular, the feeder 4 can discharge waste gas Os (a gas that is mainly composed of nitrogen gas and oxygen gas, and which has the lowest concentration of methane) through the discharge line 31, while sending mine gas b to the adsorption column 2 at a pressure, close to atmospheric, without

Зо підвищення тиску, і забезпечуючи абсорбування газу метану у шахтному газі 5.Due to the increase in pressure, and ensuring the absorption of methane gas in mine gas 5.

Збиральний засіб 5 є засобом зниження тиску всередині адсорбційної колони 2 до рівня, нижчого за атмосферний тиск, та десорбування газу метану, адсорбованого до адсорбенту метану За всередині адсорбційної колони 2, збирання десорбованого і висококонцентрованого газу метану після концентрування РО через озбиральну лінію 32 і зберігання висококонцентрованого газу метану РО у резервуарі-сховищі 8. Зокрема, збиральний засіб 5 не обмежується конкретним типом, якщо збиральний засіб 5 здатен знижувати тиск всередині адсорбційної колони 2, і як збиральний засіб 5, наприклад, може застосовуватися вакуумний насос 5а.The collection means 5 is a means of reducing the pressure inside the adsorption column 2 to a level lower than atmospheric pressure and desorbing methane gas adsorbed to the methane adsorbent Za inside the adsorption column 2, collecting the desorbed and highly concentrated methane gas after concentrating RO through the collection line 32 and storing the highly concentrated of RO methane gas in the storage tank 8. In particular, the collecting means 5 is not limited to a specific type, if the collecting means 5 is capable of reducing the pressure inside the adsorption column 2, and as the collecting means 5, for example, a vacuum pump 5a can be used.

Засіб виявлення завершення адсорбції 7 є засобом визначення часу, в який здатність адсорбенту метану За до адсорбування метану всередині адсорбційної колони 2 досягає межі, тобто, часу, в який завершується адсорбція газу метану (момент прориву), і складається, наприклад, з засобу виявлення концентрації метану 7а. Засіб виявлення концентрації метануThe means for detecting the end of adsorption 7 is a means for determining the time at which the ability of the methane adsorbent Za to adsorb methane inside the adsorption column 2 reaches the limit, i.e., the time at which the adsorption of methane gas is completed (the moment of breakthrough), and consists, for example, of a means for detecting the concentration methane 7a. A means of detecting the concentration of methane

Та, який застосовують як засіб виявлення завершення адсорбції 7, є передбаченим на вивантажувальній лінії 31, з'єднаній з адсорбційною колоною 2, і визначає час, у який концентрація метану у відпрацьованому газі ОС, який вивантажується у вивантажувальну лінію 31, досягає заданого рівня концентрації, і передає результат виявлення як час завершення адсорбції газу метану на пристрій керування б, який описується нижче. Таким чином, можна визначити, що ефективність адсорбції метану адсорбенту метану За досягла межі, і негайно припинити подачу шахтного газу Сб і визначити, що газ метан має бути десорбований з адсорбенту метану За у таких випадках, як тоді, коли виявляється, що газ метан у відпрацьованому газі ОС перебуває у заданій концентрації.Ta, which is used as a means of detecting the end of adsorption 7, is provided on the discharge line 31 connected to the adsorption column 2, and determines the time at which the concentration of methane in the exhaust gas OS, which is discharged into the discharge line 31, reaches a given concentration level , and transmits the detection result as the methane gas adsorption completion time to the control device b, which is described below. Thus, it can be determined that the methane adsorption efficiency of methane adsorbent Za has reached the limit, and immediately stop the supply of mine gas Сb and determine that methane gas must be desorbed from methane adsorbent Za in such cases as when it is found that methane gas in exhaust gas OS is at a given concentration.

Це є достатнім, якщо резервуар-сховище 8 є придатним для безпечного зберігання висококонцентрованого газу метану після концентрування Ро, і перевагу віддають застосуванню газгольдера адсорбційного типу.It is sufficient if the storage tank 8 is suitable for the safe storage of highly concentrated methane gas after the concentration of Ro, and the use of an adsorption type gasholder is preferred.

Пристрій керування б складається з мікрокомп'ютера, оснащеного носієм даних, який складається з запам'ятовуючого пристрою або іншого подібного пристрою, ЦП та пристрою вводу-виводу, і подавальний засіб 4, збиральний засіб 5, засіб виявлення завершення адсорбції 7, перемикальний клапан подавальної лінії 40, перемикальний клапан вивантажувальної лінії 41, перемикальний клапан збиральної лінії 42 та інші компоненти можуть контролюватися через бо втілення комп'ютером заданої програми.The control device b consists of a microcomputer equipped with a data carrier, which consists of a storage device or other similar device, a CPU and an input-output device, and a feeding means 4, a collecting means 5, a means for detecting the end of adsorption 7, a switching valve of the feeding line 40, discharge line switching valve 41, collection line switching valve 42, and other components can be controlled through computer implementation of a given program.

Операція концентрування газу метан представленим пристроєм 100 далі окремо описується за допомогою Фіг.3. У загальних рисах представлений пристрій 100 виконує А: етап адсорбування газу метану та В: етап десорбування газу метану.The methane gas concentration operation presented by the device 100 is further described separately with the help of Fig.3. In general terms, the presented device 100 performs A: methane gas adsorption step and B: methane gas desorption step.

Перемикальний клапан подавальної лінії 40 та перемикальний клапан вивантажувальної лінії 41 відкриваються (етап 1) зі стану, в якому перемикальний клапан подавальної лінії 40, перемикальний клапан вивантажувальної лінії 41 та перемикальний клапан збиральної лінії 42 є закритими.The feed line switch valve 40 and the discharge line switch valve 41 are opened (step 1) from the state in which the feed line switch valve 40, the discharge line switch valve 41, and the collection line switch valve 42 are closed.

Шахтний газ С подається через подавальну лінію 30 до адсорбційної колони 2 вентилятором 4а, газ метан адсорбується до адсорбенту метану За, і відпрацьований газ Об, не адсорбований до адсорбенту метану За з шахтного газу С, який подається до адсорбційної колони 2, вивантажується у простір за межами адсорбційної колони 2 через вивантажувальну лінію 31 (етап 2). Ці етапи 1 та 2 являють собою етап адсорбції газу метану.Mine gas C is supplied through the supply line 30 to the adsorption column 2 by the fan 4a, methane gas is adsorbed to the methane adsorbent Za, and the spent gas Ob, not adsorbed to the methane adsorbent Za from the mine gas C, which is supplied to the adsorption column 2, is discharged into the space behind outside the adsorption column 2 through the discharge line 31 (stage 2). These stages 1 and 2 represent the stage of methane gas adsorption.

Шахтний газ С, таким чином, подається до адсорбційної колони 2 при атмосферному тиску, і забезпечується можливість запобігання витіканню цінного газу метану у відпрацьований газ ОС з одночасним забезпеченням вибіркового адсорбування газу метану до адсорбенту метану За.Thus, mine gas C is supplied to the adsorption column 2 at atmospheric pressure, and it is possible to prevent the outflow of valuable methane gas into the spent gas OS while simultaneously ensuring the selective adsorption of methane gas to the methane adsorbent Za.

Зокрема, як показано на Фіг.4, до закінчення заданого часу газ метан майже повністю адсорбується, не відбувається витікання за межі адсорбційної колони 2, і концентрація метану у відпрацьованому газі ОС є надзвичайно низькою. Таким чином, концентрація перебуває поза межами вибухонебезпечного діапазону.In particular, as shown in Fig. 4, before the end of the given time, methane gas is almost completely adsorbed, there is no leakage outside the adsorption column 2, and the concentration of methane in the exhaust gas OS is extremely low. Thus, the concentration is outside the explosive range.

Після цього засіб виявлення концентрації метану 7а виявляє, чи є концентрація газу метану у відпрацьованому газі ОС, вивантаженому до вивантажувальної лінії 31, такою, що дорівнює заданій концентрації або перевищує її (етап 3). Якщо виявлена концентрація метану не дорівнює заданій концентрації або не перевищує її, процес повертається до етапу 2, і подача шахтного газу б продовжується. Якщо виявлена концентрація метану дорівнює заданій концентрації або перевищує її, подача шахтного газу С до адсорбційної колони 2 припиняється (етап 4).After that, the methane concentration detection means 7a detects whether the concentration of methane gas in the exhaust gas OS discharged to the discharge line 31 is equal to or exceeds the predetermined concentration (step 3). If the methane concentration detected is not equal to or does not exceed the set concentration, the process returns to step 2 and the supply of mine gas b continues. If the detected concentration of methane is equal to or exceeds the set concentration, the supply of mine gas C to the adsorption column 2 is stopped (stage 4).

Час завершення адсорбції газу метану до адсорбенту метану За, таким чином, може бути відомим, забезпечується максимальне запобігання вивантаженню шахтного газу с, який включає газ метан, зсередини адсорбційної колони 2 назовні, і, відповідним чином, можеThe time of completion of the adsorption of methane gas to the methane adsorbent Za can thus be known, the maximum prevention of the discharge of mine gas c, which includes methane gas, from the inside of the adsorption column 2 to the outside is ensured, and, accordingly, can

Зо виконуватися перехід до етапу десорбції газу метану.The transition to the stage of desorption of methane gas must be carried out.

Зокрема, як показано на фіг.4, протягом часу, який минає під час втілення етапу адсорбції газу метану, концентрація метану у відпрацьованому газі ОС тримається на найнижчому рівні до закінчення заданого часу, але коли адсорбент метану За досягає межі адсорбції метану (прорив), концентрація метану різко зростає. Це явище може використовуватися для того, щоб визначати, чи досяг адсорбент метану За всередині адсорбційної колони 2 межі адсорбції.In particular, as shown in Fig. 4, during the time that passes during the implementation of the stage of adsorption of methane gas, the concentration of methane in the waste gas OS is kept at the lowest level until the end of the specified time, but when the methane adsorbent Za reaches the limit of methane adsorption (breakthrough), methane concentration increases sharply. This phenomenon can be used to determine whether the methane adsorbent Za inside the adsorption column 2 has reached the limit of adsorption.

Потім, після припинення подачі шахтного газу С до адсорбційної колони 2, перемикальний клапан подавальної лінії 40 та перемикальний клапан вивантажувальної лінії 41 закриваються, і перемикальний клапан збиральної лінії 42 відкривається (етап 5). Після цього тиск всередині адсорбційної колони 2 знижують до рівня, нижчого за атмосферний тиск, за допомогою вакуумного насоса Ба, запускається збирання висококонцентрованого газу метану після концентрування Ро через збиральну лінію 32 (етап 6) з одночасним десорбуванням газу метану з адсорбенту метану За, і висококонцентрований газ метан після концентрування РО зберігається у резервуарі-сховищі 8. Коли тиск всередині адсорбційної колони 2 стає зниженим до заданого рівня тиску, збирання газу метану після концентрування Ро припиняється (етап 7), і перемикальний клапан збиральної лінії 42 закривається (етап 8). Ці етапи з 5 по 8 являють собою етап десорбції газу метану.Then, after stopping the supply of mine gas C to the adsorption column 2, the feed line switching valve 40 and the discharge line switching valve 41 are closed, and the collection line switching valve 42 is opened (step 5). After that, the pressure inside the adsorption column 2 is reduced to a level lower than atmospheric pressure with the help of a vacuum pump Ba, the collection of highly concentrated methane gas is started after the concentration of Po through the collection line 32 (stage 6) with simultaneous desorption of methane gas from the methane adsorbent Za, and highly concentrated methane gas after RO concentration is stored in the storage tank 8. When the pressure inside the adsorption column 2 becomes reduced to a set pressure level, methane gas collection after RO concentration is stopped (step 7), and the switching valve of the collection line 42 is closed (step 8). These stages from 5 to 8 represent the stage of desorption of methane gas.

Таким чином, газ метан адсорбується до адсорбенту метану За, і забезпечується можливість концентрування газу метану до високої концентрації з одночасним зниженням концентрації метану у відпрацьованому газі ОС та запобігання досягненню вибухонебезпечного діапазону концентрації відпрацьованого газу ОС та газу метану після концентрування РО.Thus, methane gas is adsorbed to the methane adsorbent Za, and it is possible to concentrate methane gas to a high concentration with a simultaneous decrease in the concentration of methane in the exhaust gas OS and to prevent reaching the explosive concentration range of exhaust gas OS and methane gas after concentration of RO.

Зокрема, як показано на Фіг.5, від початку етапу десорбції газу метану і до завершення етапу десорбції газу метану концентрація метану у газі метані після концентрування Ро з часом зростає. Подібним чином, тиск всередині адсорбційної. колони 2 з часом поступово знижується від атмосферного тиску майже до вакууму, а концентрація метану у газі метані після концентрування РО відповідним чином зростає, як показано на Фіг.б. Іншими словами, є очевидним, що при зниженні тиску на етапі десорбції газу метану минає певний час, внутрішня частина адсорбційної колони 2 досягає вакууму, і концентрація метану у зібраному газі метані після концентрування Ро відповідно зростає. Таким чином, виникає стан, у якому концентрація метану у газі метані після концентрування РО є надзвичайно високою, і забезпечується бо можливість запобігання досягненню вибухонебезпечного діапазону концентрації. Концентрацію метану у відпрацьованому газі ОС підтримують на низькому рівні у вищеописаний спосіб, і забезпечується можливість запобігання досягненню вибухонебезпечного діапазону концентрації.In particular, as shown in Fig. 5, from the beginning of the stage of desorption of methane gas to the end of the stage of desorption of methane gas, the concentration of methane in methane gas after the concentration of Po increases over time. Similarly, the pressure inside the adsorption. column 2 gradually decreases over time from atmospheric pressure to almost a vacuum, and the concentration of methane in the methane gas after RO concentration increases accordingly, as shown in Fig. b. In other words, it is obvious that when the pressure is reduced at the stage of methane gas desorption, a certain time passes, the inner part of the adsorption column 2 reaches a vacuum, and the concentration of methane in the collected methane gas after the concentration of Po increases accordingly. Thus, there is a state in which the concentration of methane in the methane gas after the concentration of RO is extremely high, and it is possible to prevent the explosive concentration range from being reached. The concentration of methane in the OS waste gas is maintained at a low level in the above-described manner, and the possibility of preventing the explosive concentration range from being reached is ensured.

Перемикальний клапан вивантажувальної лінії 41 після цього відкривається, повітря подається через вивантажувальну лінію 31 до адсорбційної колони 2 (етап 9), і перемикальний клапан вивантажувальної лінії 41 після цього закривається (етап 10).The discharge line switching valve 41 is then opened, air is supplied through the discharge line 31 to the adsorption column 2 (step 9), and the discharge line switching valve 41 is then closed (step 10).

Тиск всередині адсорбційної колони 2, таким чином, підвищується до тиску, наближеного до атмосферного, і забезпечується сприяння адсороції газу метану на наступному етапі адсорбції газу метану.The pressure inside the adsorption column 2 thus increases to a pressure close to atmospheric, and the promotion of methane gas adsorption in the next stage of methane gas adsorption is ensured.

У вищеописаному варіанті втілення газ метан може ефективно адсорбуватися з шахтного газу С до адсорбенту метану За при атмосферному тиску, газ метан після концентрування РО як продукт переробки природного газу може бути безпечно очищений до високої концентрації, і може забезпечуватися запобігання досягненню вибухонебезпечного діапазону концентрації відпрацьованого газу ОО.In the above-described version of the embodiment, methane gas can be effectively adsorbed from mine gas C to methane adsorbent Za at atmospheric pressure, methane gas after RO concentration as a product of natural gas processing can be safely purified to a high concentration, and it can be ensured that the explosive concentration range of waste gas OO is not reached .

Нижче описується конкретний приклад, у якому представлений пристрій 100 фактично функціонує для очищення висококонцентрованого газу метану Ро після концентрування.A specific example is described below in which the presented device 100 actually functions to purify highly concentrated methane gas after concentration.

Приклад 1Example 1

Застосовуючи циліндричну посудину з місткістю 0,333 л як адсорбційну колону 2, адсорбційну колону 2 наповнювали 206,7 г адсорбенту метану За. Як показано у Таблицях 1 та 2, як адсорбент метану За застосовували активоване вугілля, що має такі властивості: середній діаметр мікропор 8,5 А, виміряний МР-способом, співвідношення об'єму мікропор, які мають середній діаметр мікропор 10 А або менше, виміряний НК-способом, та загального об'єму мікропор становить 83 95 (коефіцієнт адсорбції при відносному тиску 0,013 був таким самим), питома поверхня 1025 мг/г, загальний об'єм мікропор 0,45 мл/г і адсорбція метану 27 Меос/г при атмосферному тиску і 298 К.Using a cylindrical vessel with a capacity of 0.333 l as adsorption column 2, adsorption column 2 was filled with 206.7 g of methane adsorbent Za. As shown in Tables 1 and 2, activated carbon with the following properties was used as a methane adsorbent: an average micropore diameter of 8.5 Å measured by the MR method, a volume ratio of micropores having an average micropore diameter of 10 Å or less, measured by the NC method, and the total micropore volume is 83 95 (the adsorption coefficient at a relative pressure of 0.013 was the same), the specific surface area is 1025 mg/g, the total micropore volume is 0.45 ml/g, and methane adsorption is 27 Meos/ g at atmospheric pressure and 298 K.

Потім здійснювали вакуумне висушування при попередньому викачуванні повітря, і адсорбційну колону 2, з якої було видалено забруднювачі, заповнювали до атмосферного тиску повітрям. У цей час в адсорбційній колоні 2 містилося 1,87 л повітря (0,39 л кисню та 1,48 л азоту).Then vacuum drying was carried out with preliminary air pumping, and adsorption column 2, from which pollutants were removed, was filled to atmospheric pressure with air. At this time, adsorption column 2 contained 1.87 L of air (0.39 L of oxygen and 1.48 L of nitrogen).

Зо Змішаний газ з 21,05 956 метану та 78,95 95 повітря як модель шахтного газу С після цього подавали до адсорбційної колони 2 при атмосферному тиску за допомогою вентилятора 4а.The mixed gas of 21.05 956 methane and 78.95 95 air as a model of mine gas C was then supplied to the adsorption column 2 at atmospheric pressure by means of fan 4a.

Швидкість подачі у цей час становила 2 л/хв. Тиск всередині адсорбційної колони 2 у цей час становив 3,6 кПа.The feed rate at that time was 2 l/min. The pressure inside adsorption column 2 at that time was 3.6 kPa.

Як показано на Ффіг.4, подачу шахтного газу С здійснювали протягом приблизно 190 секунд до досягнення адсорбентом метану За межі адсорбції (прориву) та досягнення концентрації метану у відпрацьованому газі ОС 5 об'єми. 95.As shown in Fig. 4, the supply of mine gas C was carried out for approximately 190 seconds until the methane adsorbent reached Beyond the limit of adsorption (breakthrough) and the concentration of methane in the spent gas OS reached 5 volumes. 95.

У зв'язку з подачею шахтного газу о 5,48 л (0,01 л газу метану, 5,47 л кисню та азоту разом) відпрацьованого газу ОС видаляли.In connection with the supply of mine gas, 5.48 L (0.01 L of methane gas, 5.47 L of oxygen and nitrogen together) of exhaust gas were removed.

Тиск всередині адсорбційної колони 2 знижували до -97 кПа за допомогою вакуумного насоса ба і одержували 2,37 л (1,08 л газу метану (середня концентрація метану 45,6 об'єми. 905), 0,25 л кисню (середня концентрація кисню 10,4 об'єми. 95), 1,04 л азоту) газу метану після концентрування РО.The pressure inside the adsorption column 2 was reduced to -97 kPa using a vacuum pump and 2.37 L (1.08 L of methane gas (average concentration of methane 45.6 volumes. 905), 0.25 L of oxygen (average concentration oxygen 10.4 volumes. 95), 1.04 l nitrogen) methane gas after concentration of RO.

В результаті як показано на Фіг.4, стає очевидним, що концентрація метану у відпрацьованому газі ОС підтримувалася на найнижчому рівні до досягнення адсорбентом метану За межі адсорбції (прориву), і забезпечувалося запобігання досягненню вибухонебезпечного діапазону концентрації відпрацьованого газу Об. Хоча концентрація газоподібного кисню, включеного до газу метану після концентрування РОС в середньому становила 10,4 об'єми. 95, що ледве відповідало вибухонебезпечному діапазонові концентрації, концентрація метану в середньому становила 45, об'єми. 9У5, що означало високу концентрацію, і забезпечувалося запобігання досягненню вибухонебезпечного діапазону концентрації. Це пояснювалося тим, що висококонцентрований газ метан одержували шляхом зниження тиску адсорбційної колони 2 до стану вакууму, як показано на Фіг.б6. Як показано наAs a result, as shown in Fig. 4, it becomes obvious that the concentration of methane in the exhaust gas OS was maintained at the lowest level until the methane adsorbent reached Beyond the limit of adsorption (breakthrough), and it was ensured that the explosive concentration range of the exhaust gas was not reached. Although the concentration of gaseous oxygen included in methane gas after concentration of ROS was 10.4 volumes on average. 95, which barely corresponded to the explosive range of concentration, the concentration of methane on average was 45, volumes. 9U5, which meant a high concentration, and it was ensured that the explosive concentration range was not reached. This was explained by the fact that the highly concentrated methane gas was obtained by reducing the pressure of the adsorption column 2 to a vacuum state, as shown in Fig.b6. As shown in

Фіг.5, концентрація метану з часом становила 20 об'єми. 95 або вище, і забезпечувалося запобігання досягненню вибухонебезпечного діапазону концентрації.Fig. 5, the concentration of methane over time was 20 volumes. 95 or higher, and it was ensured that the explosive concentration range was not reached.

Порівняльний приклад 1Comparative example 1

Розрахунки здійснювали за допомогою моделювання адсорбції, при якому вуглець для молекулярного сита поміщали до адсорбційної колони 2 як адсорбент кисню, кисень адсорбували з шахтного газу і газ метан концентрували. Газ (газ метан (21 об'єми. 95), кисень (17 об'єми. 95), азот (62 об'єми. 95)), що відповідає складові шахтного газу, подавали до 60 адсорбційної колони 2 зі швидкістю подачі 4000 мз/год. Тисків адсорбційній колоні 2 під час подачі становив 0,6 МПа, а температура становила 30 "С. Цей Порівняльний приклад 1 є моделюванням способу згідно з Патентним документом 1, який було описано раніше.Calculations were carried out using adsorption simulation, in which molecular sieve carbon was placed in adsorption column 2 as an oxygen adsorbent, oxygen was adsorbed from mine gas and methane gas was concentrated. Gas (methane gas (21 volumes. 95), oxygen (17 volumes. 95), nitrogen (62 volumes. 95)), corresponding to the composition of mine gas, was fed to 60 adsorption column 2 at a feed rate of 4000 mz/h The pressure of the adsorption column 2 during feeding was 0.6 MPa, and the temperature was 30 °C. This Comparative Example 1 is a simulation of the method according to Patent Document 1, which was previously described.

Відпрацьований газ, який містить газ метан (середня концентрація метану 18,8 об'єми. Об), кисень (середня концентрація кисню 25,6 об'єми. 95) та азот, вивантажували з адсорбційної колони 2.Waste gas containing methane gas (average methane concentration 18.8 vol. vol.), oxygen (average oxygen concentration 25.6 vol. 95) and nitrogen was discharged from adsorption column 2.

Газ метан після концентрування, який містить газ метан (концентрація метану 23 об'єми. 95), кисень (концентрація кисню 8,4 об'єми. 95) та азот, вивантажували як газ після концентрування з адсорбційної колони 2.The methane gas after concentration, which contains methane gas (methane concentration 23 vol. 95), oxygen (oxygen concentration 8.4 vol. 95) and nitrogen, was discharged as the gas after concentration from the adsorption column 2.

Дослідження потенційної можливості вибуху через концентрацію газу метану та зниження концентрації кисню на основі цих результатів виявило, що хоча концентрація кисню у газі метані після концентрування знижувалася до 10 об'єми. 95 або менше, і забезпечувалося запобігання досягненню вибухонебезпечного діапазону концентрації, концентрація газу метану була мінімальною. Натомість середня концентрація кисню у відпрацьованому газі збільшувалася і небажано наближалася до концентрації у вибухонебезпечному діапазоні. Також існував ризик того, що з часом середня концентрація метану у відпрацьованому газі може досягти вибухонебезпечного діапазону.An investigation into the potential for an explosion due to methane gas concentration and reduced oxygen concentration based on these results found that although the oxygen concentration in the methane gas after concentration was reduced to 10 volumes. 95 or less, and the explosive concentration range was prevented, the concentration of methane gas was minimal. Instead, the average concentration of oxygen in the exhaust gas increased and undesirably approached the concentration in the explosive range. There was also a risk that over time the average concentration of methane in the exhaust gas could reach an explosive range.

Таким чином, у представленому пристрої 100 згідно з Прикладом 1, як описано вище, оскільки забезпечувалося запобігання досягненню вибухонебезпечного діапазону концентрації, як у Порівняльному прикладі 1, газ метан міг бути безпечно концентрований.Thus, in the presented device 100 according to Example 1, as described above, since it was ensured that the explosive concentration range was not reached, as in Comparative Example 1, the methane gas could be safely concentrated.

У Таблицях 1 та 2 показано зв'язок між фізичними властивостями активованого вугілля та адсорбцією метану, коли активоване вугілля застосовують як оптимальний адсорбент метануTables 1 and 2 show the relationship between the physical properties of activated carbon and methane adsorption when activated carbon is used as the optimal methane adsorbent

За.By.

Приклади з 1 по 7Examples 1 to 7

У Таблицях 1 та 2 показано концентрацію кисню у газі метані РО та концентрацію метану у висококонцентрованому газі метані РО як продукті переробки природного газу, одержаному за допомогою представленого пристрою 100, коли активоване вугілля за Прикладом 1 застосовували як адсорбент метану За, а також коли застосовували активоване вугілля, описане у Прикладах з 2 по 7. Усі ці різновиди активованого вугілля являли собою активоване вугілля, яке має надзвичайно високу ефективність адсорбції газу метану, і в якому середнійTables 1 and 2 show the concentration of oxygen in the methane gas RO and the concentration of methane in the highly concentrated methane gas RO as a product of natural gas processing, obtained by means of the presented device 100, when the activated carbon according to Example 1 was used as the methane adsorbent Za, and also when the activated carbon was used coal described in Examples 2 through 7. All of these types of activated carbon were activated carbons that have an extremely high methane gas adsorption efficiency and in which the average

Зо діаметр мікропор, виміряний МР-способом, становив від 4,5 до 15 А, адсорбція газу метану при атмосферному тиску (0,1 МПа) і 298 К становила 20 Мес/г або вище, і об'єм мікропор, які мають середній діаметр мікропор 10 А або менше, виміряний НК-способом, складав 50 об'єми. 95 або більше від загального об'єму мікропор.The diameter of micropores measured by the MR method was from 4.5 to 15 A, the adsorption of methane gas at atmospheric pressure (0.1 MPa) and 298 K was 20 Mes/g or higher, and the volume of micropores having an average the diameter of micropores of 10 A or less, measured by the NC method, was 50 volumes. 95 or more of the total volume of micropores.

При застосуванні активованого вугілля за Прикладами 3 1 по 7 концентрація висококонцентрованого газу метану РО як продукту переробки природного газу становила щонайменше 37,5 об'єми. 95, а концентрація кисню у газі метані Ро становила щонайбільше 11,8 об'єми. 95. Таким чином, є очевидним, що завжди забезпечувалося запобігання досягненню вибухонебезпечного діапазону концентрації продукту переробки природного газу.When using activated carbon according to Examples 3 1 to 7, the concentration of highly concentrated RO methane gas as a product of natural gas processing was at least 37.5 volumes. 95, and the concentration of oxygen in methane gas Ro was at most 11.8 volumes. 95. Thus, it is clear that the prevention of reaching the explosive concentration range of the natural gas processing product has always been ensured.

Таблиця 1Table 1

Питома Об'єм Середній діаметр Адсорбція метануSpecific Volume Average diameter Adsorption of methane

Активоване вугілля поверхня (мг/г) мікропор (мг/г) мікропор, виміряний | при 0,1 МПа і 298 КActivated carbon surface (mg/g) micropores (mg/g) micropores measured | at 0.1 MPa and 298 K

МР-способом (А) (Мес/г)MR method (A) (Mes/g)

Приклад4 17771811 | б 17111111186111 11111121Example 4 17771811 | b 17111111186111 11111121

Но НН НОЯ КОН СОНЯ ПОС ТИНBut NN NOYA KON SONYA POS TIN

Таблиця 2Table 2

Активоване б кількість до прориву бки переробки вугілля 10 А асо менше, газу метану 5 переро рер виміряне НК- об'єми. 95 (МІ) природного газу природного газу способом (95) І (об'єми. 95 (об'єми. 95The activated amount before the breakthrough of coal processing is 10% less, methane gas is 5% less than the measured NC volumes. 95 (MI) natural gas natural gas by method (95) AND (volumes. 95 (volumes. 95

Приклад7 | (67/17/7471 402 | 714 приклад 2Example 7 | (67/17/7471 402 | 714 example 2

Порівняльний питдя | 61098512Comparative drink 61098512

Порівняльний приклад 2Comparative example 2

Як Порівняльний приклад 2, у Таблицях 1 та 2 показано концентрацію кисню у газі метані РО та концентрацію метану у висококонцентрованому газі метані РО як продукті переробки природного газу, одержаному за допомогою представленого пристрою 100, при застосуванні активованого вугілля, у якому середній діаметр мікропор, виміряний МР-способом, становив від 4,5 до 15 А, адсорбція газу метану при атмосферному тиску (0,1 МПа) і 298 К становила менше за 20 Мес/г, і об'єм мікропор, які мають середній діаметр мікропор 10 А або менше, вимірянийAs Comparative Example 2, Tables 1 and 2 show the concentration of oxygen in the RO methane gas and the methane concentration in the highly concentrated RO methane gas as a natural gas processing product obtained by the present device 100 using activated carbon in which the average micropore diameter measured by the MR method, was from 4.5 to 15 A, adsorption of methane gas at atmospheric pressure (0.1 MPa) and 298 K was less than 20 Mes/g, and the volume of micropores with an average diameter of micropores of 10 A or less, measured

НК-способом, складав менше, ніж 50 об'єми. 95 від загального об'єму мікропор.NK-method, was less than 50 volumes. 95 from the total volume of micropores.

При застосуванні активованого вугілля, описаного у Порівняльному прикладі 2 концентрація метану у газі метані РО як продукті переробки природного газу становила 32,2 об'єми. 95, тобто, поза межами вибухонебезпечного діапазону, але концентрація кисню становила 13,2 об'єми. 9, тобто, у вибухонебезпечному діапазоні, в якому існує можливість вибуху, на відміну відWhen using the activated carbon described in Comparative Example 2, the methane concentration in the RO methane gas as a natural gas processing product was 32.2 volumes. 95, that is, outside the explosive range, but the oxygen concentration was 13.2 volumes. 9, that is, in the explosive range in which there is a possibility of an explosion, unlike

Прикладів з 1 по 7, які описано вище.Examples 1 to 7, which are described above.

Порівняльний приклад ЗA comparative example of Z

Як Порівняльний приклад 3, у Таблицях 1 та 2 показано концентрацію кисню у газі метані РО та концентрацію метану у висококонцентрованому газі метані РО як продукті переробки природного газу, одержаному за допомогою представленого пристрою 100, при застосуванні активованого вугілля, у якому середній діаметр мікропор, виміряний МР-способом, перебував поза межами діапазону від 4,5 до 15 А, адсорбція газу метану при атмосферному тиску (0,1As Comparative Example 3, Tables 1 and 2 show the concentration of oxygen in the RO methane gas and the methane concentration in the highly concentrated RO methane gas as a natural gas processing product obtained by the present device 100 using activated carbon in which the average micropore diameter measured by the MR method, was outside the range from 4.5 to 15 A, adsorption of methane gas at atmospheric pressure (0.1

МПа) і 298 К становила менше, ніж 20 Мес/г, і об'єм мікропор, які мають середній діаметр мікропор 10 А або менше, виміряний НК-способом, складав 50 об'єми. 96 або більше від загального об'єму мікропор.MPa) and 298 K was less than 20 Mes/g, and the volume of micropores having an average micropore diameter of 10 A or less as measured by the NC method was 50 volumes. 96 or more from the total volume of micropores.

При застосуванні активованого вугілля, описаного у Порівняльному прикладі 3, оскільки концентрація метану у газі метані РО як продукті переробки природного газу становила 8,5 об'єми. 965, а концентрація кисню становила 31,2 об'єми. 95, обидва значення концентрації перебували у вибухонебезпечному діапазоні, і потенційна можливість вибуху була надзвичайно високою порівняно з Прикладами з 1 по 7.When using the activated carbon described in Comparative Example 3, since the methane concentration in the RO methane gas as a natural gas processing product was 8.5 volumes. 965, and the oxygen concentration was 31.2 volumes. 95, both concentration values were in the explosive range, and the potential for explosion was extremely high compared to Examples 1 to 7.

Зо Таким чином, у представленому пристрої 100, у якому активоване вугілля, описане уSo, in the presented device 100, in which the activated carbon described in

Прикладах з 1 по 7, застосовували як адсорбент метану За, як описано вище, оскільки забезпечувалося запобігання досягненню вибухонебезпечного діапазону концентрації, як уIn Examples 1 to 7, methane Za was used as an adsorbent, as described above, since it was ensured that the explosive concentration range was not reached, as in

Порівняльних прикладах 2 та 3, забезпечувалася можливість безпечного концентрування газу метану.In comparative examples 2 and 3, the possibility of safe concentration of methane gas was provided.

Зв'язок між концентрацією кисню та концентрацією метану в одержаному продукті переробки природного газу при змінюваній концентрації метану у неочищеному газі б описується нижче.The relationship between the concentration of oxygen and the concentration of methane in the obtained product of processing of natural gas with varying concentration of methane in the raw gas is described below.

Концентрацію шахтного газу С змінювали, і висококонцентрований газ метан РО (продукт переробки природного газу) одержували за допомогою представленого пристрою 100 з застосуванням такого самого активованого вугілля, як у Прикладі 1. Зокрема, концентрація газу метану у неочищеному газі С, як було описано вище, становила приблизно 21 об'єми. 95, але концентрацію метану встановлювали на 30 об'єми. 95 і 40 об'єми. 95.The concentration of mine gas C was varied, and highly concentrated methane gas PO (natural gas processing product) was obtained using the presented device 100 using the same activated carbon as in Example 1. In particular, the concentration of methane gas in raw gas C, as described above, was approximately 21 volumes. 95, but the methane concentration was set at 30 volumes. 95 and 40 volumes. 95.

В результаті у разі подачі шахтного газу б, який мав концентрацію метану 30 об'єми. 95, концентрація метану у продукті переробки природного газу становила 57 об'єми. 9, а концентрація кисню становила 8 об'єми. 95 в одному робочому циклі адсорбції/десорбції. У разі подачі шахтного газу С, який мав концентрацію метану 40 об'єми. 95, концентрація метану у продукті переробки природного газу становила 68 об'єми. 95, а концентрація кисню становила 6 об'єми. 9.As a result, in the case of supply of mine gas b, which had a methane concentration of 30 volumes. 95, the concentration of methane in the natural gas processing product was 57 volumes. 9, and the oxygen concentration was 8 volumes. 95 in one adsorption/desorption cycle. In the case of supply of mine gas C, which had a methane concentration of 40 volumes. 95, the concentration of methane in the natural gas processing product was 68 volumes. 95, and the oxygen concentration was 6 volumes. 9.

Таким чином, було підтверджено, що навіть якщо концентрація метану у поданому шахтному газі С змінюється, то не тільки концентрація метану у продукті переробки природного газу перебуває поза межами вибухонебезпечного діапазону, але й концентрація кисню також становить 10 об'єми. 95 або менше і перебуває поза межами вибухонебезпечного діапазону, і газ метан може бути безпечно концентрований у представленому пристрої 100 з застосуванням активованого вугілля за Прикладом 1.Thus, it was confirmed that even if the methane concentration in the supplied mine gas C varies, not only the methane concentration in the natural gas processing product is outside the explosive range, but the oxygen concentration is also 10 volumes. 95 or less and is outside the explosive range, and methane gas can be safely concentrated in the present device 100 using the activated carbon of Example 1.

Як показано у Таблиці 2, оскільки кількість перероблюваного шахтного газу С до досягнення концентрації метану 5 об'єми. 95 була вищою для активованого вугілля за Прикладами з 1 по 7, ніж для активованого вугілля за Порівняльними прикладами 2 та 3, є очевидним, що досягалася відмінна ефективність адсорбції газу метану, і здійснювалася надзвичайно ефективна переробка при застосуванні активованого вугілля для концентрування газу метану за допомогою представленого пристрою 100.As shown in Table 2, since the amount of processed mine gas C before reaching the methane concentration is 5 volumes. 95 was higher for the activated carbon of Examples 1 to 7 than that of the activated carbon of Comparative Examples 2 and 3, it is evident that an excellent adsorption efficiency of methane gas was achieved, and an extremely efficient processing was carried out when using activated carbon to concentrate methane gas with of the presented device 100.

Варіант втілення 2Embodiment option 2

В описаному вище Варіанті втілення 1 представлений пристрій 100 було сконфігуровано таким чином, щоб послідовно виконувалися етап адсорбції горючого газу та етап десорбції горючого газу, але пристрій також може бути сконфігурованим таким чином, щоб продувальний етап або інший подібний захід виконувався після завершення етапу адсорбції горючого газу і перед етапом десорбції горючого газу, як описується нижче.In the above-described Embodiment 1, the presented device 100 has been configured so that the combustible gas adsorption step and the combustible gas desorption step are sequentially performed, but the device may also be configured so that the purging step or other similar step is performed after the completion of the combustible gas adsorption step and before the combustible gas desorption step as described below.

У разі втілення продувального етапу або іншого подібного заходу представлений пристрій 200 може бути сконфігурований, як описано нижче, додатково до конфігурації представленого пристрою 100. Будова, приклади та ін., які є такими самими, яку Варіанті втілення 1, не описуються.In the case of implementing a purging stage or other similar measures, the presented device 200 can be configured as described below, in addition to the configuration of the presented device 100. The structure, examples, etc., which are the same as those of Embodiment 1, are not described.

Зокрема, додатково до структури представленого пристрою 100, представлений пристрійIn particular, in addition to the structure of the presented device 100, the presented device

Зо 200, показаний на Фіг.7, оснащено продувальною лінією 33, через яку висококонцентрований газ метан РО проходить на продувальному етапі, який описується нижче, при протіканні до адсорбційної колони 2 з резервуара-сховища 8, у якому зберігається висококонцентрований газ метан Ро після концентрування.Zo 200, shown in Fig. 7, is equipped with a purge line 33, through which the highly concentrated RO methane gas passes in the purge stage, which is described below, when flowing to the adsorption column 2 from the storage tank 8, in which the highly concentrated Ro methane gas is stored after concentration .

Лінія видобування продувального газу 34 для рециркулювання до подавальної лінії 30 відпрацьованого газу ОС в адсорбційній колоні 2 та газу метану після концентрування Ро, який вивантажується через вивантажувальну лінію 31 зсередини адсорбційної колони 2 на продувальному етапі, який описується нижче, також передбачається між вивантажувальною лінією 31 та подавальною лінією 30.The purge gas extraction line 34 for recirculating to the feed line 30 the exhaust gas OS in the adsorption column 2 and the methane gas after the concentration of Ro, which is discharged through the discharge line 31 from inside the adsorption column 2 in the purge step described below, is also provided between the discharge line 31 and feed line 30.

Перемикальний клапан продувальної лінії 43, здатний регулювати потік газу метан після концентрування РО, передбачено на продувальній лінії 33, і потік газу метану після концентрування РО може регулюватися через контроль пристрою керування 6, який описується нижче.A switching valve of the purging line 43 capable of regulating the flow of methane gas after RO concentration is provided on the purging line 33, and the flow of methane gas after RO concentration can be adjusted through the control of the control device 6, which is described below.

Перемикальний клапан лінії видобування продувального газу 44 також передбачено на лінії видобування продувального газу 34, і рециркуляція відпрацьованого газу ОС та газу метану після концентрування РО може регулюватися через контроль пристрою керування б, який описується нижче.A switch valve of the purge gas extraction line 44 is also provided on the purge gas extraction line 34, and the recirculation of the OS waste gas and the methane gas after RO concentration can be controlled through the control of the control device b, which is described below.

Операція, з застосуванням якої газ метан концентрують за допомогою представленого пристрою 200, далі конкретно описується з посиланням на Фіг.8. У загальних рисах, представлений пристрій 200 послідовно виконує А: етап адсорбції газу метану, В: продувальний етап, С: етап рециркуляції та р: етап десорбції газу метану.The operation using which methane gas is concentrated using the presented device 200 is further specifically described with reference to Fig.8. In general terms, the presented device 200 sequentially performs A: methane gas adsorption stage, B: purging stage, C: recirculation stage and p: methane gas desorption stage.

По-перше, перемикальний клапан подавальної лінії 40 та перемикальний клапан вивантажувальної лінії 41 відкриваються (етап 1) зі стану, в якому перемикальний клапан подавальної лінії 40, перемикальний клапан вивантажувальної лінії 41, перемикальний клапан збиральної лінії 42, перемикальний клапан продувальної лінії 43 та перемикальний клапан лінії видобування продувального газу 44 є закритими.First, the feed line switching valve 40 and the discharge line switching valve 41 are opened (step 1) from the state in which the feed line switching valve 40, the discharging line switching valve 41, the gathering line switching valve 42, the purging line switching valve 43 and the switching valve the valve of the purge gas extraction line 44 is closed.

Шахтний газ о подається через подавальну лінію 30 до адсорбційної колони 2 за допомогою вентилятора 4а, газ метан адсорбується до адсорбенту метану За, і відпрацьований газ ОС, не адсорбований до адсорбенту метану За з шахтного газу С, який подається до адсорбційної колони 2, вивантажується у простір за межами адсорбційної колони 2 через вивантажувальну 60 лінію 31 (етап 2). Ці етапи і та 2 являють собою етап адсорбції газу метану.Mine gas o is supplied through the supply line 30 to the adsorption column 2 with the help of a fan 4a, methane gas is adsorbed to the methane adsorbent Za, and the spent gas OS, not adsorbed to the methane adsorbent Za from the mine gas C, which is supplied to the adsorption column 2, is discharged into space outside the adsorption column 2 through the discharge 60 line 31 (stage 2). These stages i and 2 represent the stage of methane gas adsorption.

Час завершення адсорбції газу метану до адсорбенту метану За, таким чином, може бути відомим, забезпечується максимальне запобігання вивантаженню шахтного газу с, який включає газ метан, зсередини адсорбційної колони 2 назовні, і, відповідним чином, може виконуватися перехід до наступного продувального етапу, етапу рециркуляції та етапу десорбції газу метану.The time of completion of adsorption of methane gas to the methane adsorbent Za can thus be known, maximum prevention of the discharge of mine gas c, which includes methane gas, from the inside of the adsorption column 2 to the outside is ensured, and, accordingly, the transition to the next purge step, step recirculation and methane gas desorption stage.

Потім, після припинення подачі шахтного газу С до адсорбційної колони 2, перемикальний клапан продувальної лінії 43 відкривається, а перемикальний клапан подавальної лінії 40 закривається (етап 5), і висококонцентрований газ метан Ро, який піддавався концентруванню, тече з резервуара-сховища 8 до адсорбційної колони 2 через продувальну лінію 33 (етап 6). Ці етапи 5 та 6 являють собою продувальний етап.Then, after stopping the supply of mine gas C to the adsorption column 2, the switching valve of the purge line 43 is opened, and the switching valve of the feed line 40 is closed (step 5), and the highly concentrated methane gas Ro, which was subjected to concentration, flows from the storage tank 8 to the adsorption column column 2 through the purge line 33 (stage 6). These stages 5 and 6 represent the purging stage.

Газ (відпрацьований газ Об: складається, головним чином, з газоподібного азоту та газоподібного кисню) всередині адсорбційної колони 2, у якій майже не міститься газу метану, таким чином, витісняється у вивантажувальну лінію 31, концентрація метану в адсорбційній колоні 2 підвищується, і може забезпечуватися запобігання зниженню концентрації газу метану після концентрування Ро, який після цього збирають. Зокрема, можливість очищення висококонцентрованого газу метану РО забезпечується шляхом витіснення газоподібного азоту, газоподібного кисню та іншого подібного газу, присутнього в адсорбційній колоні 2, зокрема, газів, які залишаються у порожнинах адсорбенту метану За.The gas (exhaust gas Ob: mainly composed of nitrogen gas and oxygen gas) inside the adsorption column 2, which contains almost no methane gas, is thus displaced into the discharge line 31, the concentration of methane in the adsorption column 2 increases, and can prevention of a decrease in the concentration of methane gas after the concentration of Po, which is then collected, should be ensured. In particular, the possibility of purifying highly concentrated methane gas PO is provided by displacing gaseous nitrogen, gaseous oxygen and other similar gas present in the adsorption column 2, in particular, gases that remain in the cavities of the methane adsorbent Za.

Після витіснення майже всього відпрацьованого газу ОС газ метан після концентруванняAfter displacing almost all the spent gas, the OS gas is methane after concentration

РО, який тік до адсорбційної колони 2, вивантажується у вивантажувальну лінію 31, і засіб виявлення концентрації метану 7а виявляє, чи підвищилася концентрація метану у вивантажувальній лінії 31 до рівня, що дорівнює заданій концентрації або перевищує її (етап 7).RO, which has flowed to the adsorption column 2, is discharged into the discharge line 31, and the methane concentration detection means 7a detects whether the methane concentration in the discharge line 31 has risen to a level equal to or greater than the set concentration (step 7).

Якщо концентрації, що дорівнює заданій концентрації або перевищує її, не було досягнуто, процес повертається до етапу 6, і потік газу метану після концентрування Ро до адсорбційної колони 2 продовжується. Якщо концентрація метану у вивантажувальній лінії 31 дорівнює заданій концентрації або перевищує її, перемикальний клапан подавальної лінії 40 та перемикальний клапан лінії видобування продувального газу 44 відкриваються, а перемикальний клапан продувальної лінії 43 та перемикальний клапан вивантажувальної лінії 41 закриваються (етап 8). Цей етап 8 є етапом рециркуляції.If a concentration equal to or greater than the set concentration has not been achieved, the process returns to step 6, and the flow of methane gas after the concentration of Ro to the adsorption column 2 continues. If the methane concentration in the discharge line 31 is equal to or exceeds the predetermined concentration, the feed line switching valve 40 and the purge gas production line switching valve 44 are opened, and the purge line switching valve 43 and the discharge line switching valve 41 are closed (step 8). This stage 8 is the recycling stage.

Таким чином, забезпечується запобігання вивантаження газу метану після концентруванняThus, the prevention of methane gas discharge after concentration is ensured

РО у простір за межами адсорбційної колони 2 з вивантажувальної лінії 31, газ метан після концентрування РО може знову текти до адсорбційної колони 2 з подавальної лінії 30, і забезпечується ефективне застосування газу метану після концентрування.RO into the space outside the adsorption column 2 from the discharge line 31, the methane gas after RO concentration can flow again to the adsorption column 2 from the feed line 30, and the effective use of methane gas after concentration is ensured.

Перемикальний клапан збиральної лінії 42 після цього відкривається, а перемикальний клапан подавальної лінії 40 та перемикальний клапан лінії видобування продувального газу 44 закриваються (етап 9). Після цього тиск всередині адсорбційної колони 2 знижують до рівня, нижчого за атмосферний тиск, за допомогою вакуумного насоса 5а, запускається збирання газу метану після концентрування РО через збиральну лінію 32 (етап 10) з одночасним десорбуванням газу метану з адсорбенту метану За, і газ метан зберігається у резервуарі- сховищі 8. Коли тиск всередині адсорбційної колони 2 стає зниженим до заданого рівня тиску, бо збирання газу метану після концентрування РО припиняється (етап 11), і перемикальний клапан збиральної лінії 42 закривається (етап 12). Ці етапи з 9 по 12 являють собою етап десорбції газу метану.The gathering line switching valve 42 is then opened, and the feed line switching valve 40 and the purge gas extraction line switching valve 44 are closed (step 9). After that, the pressure inside the adsorption column 2 is reduced to a level lower than atmospheric pressure with the help of a vacuum pump 5a, the collection of methane gas is started after the concentration of RO through the collection line 32 (stage 10) with simultaneous desorption of methane gas from the methane adsorbent Za, and methane gas is stored in the storage tank 8. When the pressure inside the adsorption column 2 becomes reduced to the set pressure level, because the collection of methane gas after RO concentration is stopped (stage 11), and the switching valve of the collection line 42 is closed (stage 12). These stages from 9 to 12 represent the stage of desorption of methane gas.

Таким чином, газ метан адсорбується до адсорбенту метану За, і забезпечується можливість концентрування" газу метану до високої концентрації з одночасним зниженням концентрації метану у відпрацьованому газі ОС та запобігання досягненню вибухонебезпечного діапазону концентрації відпрацьованого газу ОС та газу метану після концентрування РО.Thus, methane gas is adsorbed to the methane adsorbent Za, and it is possible to concentrate methane gas to a high concentration with a simultaneous decrease in the concentration of methane in the exhaust gas OS and to prevent the concentration of the exhaust gas OS and methane gas from reaching the explosive range after concentration of RO.

Зокрема, як показано на Фіг.5, від початку етапу десорбції газу метану і до завершення етапу десорбції газу метану концентрація метану у газі метані після концентрування Ро з часом зростає. Подібним чином, тиск всередині адсорбційної колони 2 з часом поступово знижується від атмосферного тиску майже до вакууму, а концентрація метану у газі метані після концентрування РО відповідним чином зростає, як показано на Фіг.б6. Іншими словами, є очевидним, що при зниженні тиску на етапі десорбції газу метану минає певний час, внутрішня частина адсорбційної колони 2 досягає вакууму, і концентрація метану у зібраному газі метані після концентрування РО відповідно зростає. Таким чином, виникає стан, у якому концентрація метану у газі метані після концентрування РОС є Надзвичайно високою, і забезпечується можливість запобігання досягненню вибухонебезпечного діапазону концентрації. Концентрацію метану у відпрацьованому газі ОС підтримують на низькому рівні у вищеописаний спосіб, і забезпечується можливість запобігання досягненню вибухонебезпечного діапазону концентрації.In particular, as shown in Fig. 5, from the beginning of the stage of desorption of methane gas to the end of the stage of desorption of methane gas, the concentration of methane in methane gas after the concentration of Po increases over time. Similarly, the pressure inside the adsorption column 2 gradually decreases over time from atmospheric pressure to almost a vacuum, and the methane concentration in the methane gas after RO concentration increases accordingly, as shown in Fig. b6. In other words, it is obvious that when the pressure is reduced during the methane gas desorption stage, a certain time passes, the inner part of the adsorption column 2 reaches a vacuum, and the methane concentration in the collected methane gas after RO concentration increases accordingly. Thus, there is a state in which the concentration of methane in the methane gas after the concentration of ROS is extremely high, and it is possible to prevent the explosive concentration range from being reached. The concentration of methane in the OS waste gas is maintained at a low level in the above-described manner, and the possibility of preventing the explosive concentration range from being reached is ensured.

Крім того, через втілення продувального етапу або етапу рециркуляції, як у представленомуIn addition, through the embodiment of a purge stage or a recirculation stage, as in the presented

Варіанті втілення 2, за таких самих умов, як у вищезгаданому прикладі, газ метан РО як продукт переробки природного газу може бути концентрований до високої концентрації, коли середня концентрація метану становить приблизно від 50 до 99 об'єми. 9б, і середня концентрація кисню становить приблизно від 0,2 до 10 об'єми. 95, залежно від кількості продувального газу, і завжди забезпечується запобігання досягненню вибухонебезпечного діапазону концентрації.Variants of embodiment 2, under the same conditions as in the above-mentioned example, the methane gas RO as a product of natural gas processing can be concentrated to a high concentration, when the average concentration of methane is about 50 to 99 volumes. 9b, and the average oxygen concentration is approximately 0.2 to 10 volumes. 95, depending on the amount of purge gas, and it is always ensured that the explosive concentration range is not reached.

Концентрацію метану у продувальному газі та кількість продувального газу фактично змінювали під час протікання до адсорбційної колони 2 через продувальну лінію 33, застосовуючи висококонцентрований газ метан Ро після концентрування з резервуара-сховища 8 як продувальний газ на продувальному етапі після завершення етапу адсорбції газу метану.The concentration of methane in the purging gas and the amount of purging gas were actually changed during the flow to the adsorption column 2 through the purging line 33, using the highly concentrated methane gas Ro after concentration from the storage tank 8 as the purging gas in the purging stage after the completion of the methane gas adsorption stage.

Зо Газ метан, адсорбований в адсорбційній колоні 2, у цьому разі десорбували з адсорбенту метану За шляхом зниження тиску всередині адсорбційної колони 2 і вимірювали концентрацію метану у газі метані після концентрування РО як продукту переробки природного газу, що зберігається у резервуарі-сховищі 8 через збиральну лінію 32. Результати показано на Фіг.9.Zo Methane gas adsorbed in adsorption column 2, in this case, was desorbed from the methane adsorbent Za by reducing the pressure inside adsorption column 2 and measuring the concentration of methane in methane gas after concentration of RO as a product of natural gas processing stored in storage tank 8 through the collection line 32. The results are shown in Fig.9.

Фіг.9 є діаграмою, на якій показано зв'язок між кількістю продувального газу та концентрацією метану у висококонцентрованому газі метані РО як продукті переробки природного газу, коли концентрація метану у продувальному газі змінювалася до 50, 60 та 70 об'єми. 95.Fig. 9 is a diagram showing the relationship between the amount of purge gas and the concentration of methane in highly concentrated RO methane gas as a natural gas processing product, when the concentration of methane in the purge gas was varied to 50, 60, and 70 volumes. 95.

В результаті було очевидним, що концентрація метану у продукті переробки природного газу через втілення продувального етапу додатково підвищується відносно концентрації метану (щонайбільше 45,6 об'єми. 95) у продукті переробки природного газу, як показано у Таблиці 2As a result, it was obvious that the concentration of methane in the natural gas processing product due to the implementation of the purging step is further increased relative to the methane concentration (at most 45.6 vol. 95) in the natural gas processing product, as shown in Table 2

Варіанта втілення 1. Також було продемонстровано, що концентрація метану у продукті переробки природного газу також підвищується, і концентрування до високої концентрації ставало можливим через застосування продувального газу, який має вищу концентрацію метану. Виникає стан, у якому концентрація метану у газі метані після концентрування РО (продукт переробки природного газу) є надзвичайно високою, і забезпечується можливість запобігання досягненню вибухонебезпечного діапазону концентрації.Embodiment 1. It was also demonstrated that the concentration of methane in the natural gas processing product was also increased, and concentration to a high concentration became possible through the use of a purge gas that has a higher concentration of methane. A condition arises in which the concentration of methane in the methane gas after the concentration of RO (natural gas processing product) is extremely high, and the possibility of preventing the explosive concentration range from being reached is ensured.

Перемикальний клапан вивантажувальної лінії 41 після цього відкривається, повітря подають до адсорбційної колони 2 через вивантажувальну лінію 31 (етап 13), і перемикальний клапан вивантажувальної лінії 41 після цього закривається (етап 14).The discharge line switching valve 41 is then opened, air is supplied to the adsorption column 2 through the discharge line 31 (step 13), and the discharge line switching valve 41 is then closed (step 14).

Тиск всередині адсорбційної колони 2, таким чином, підвищується до тиску, наближеного до атмосферного, і газ метан може бути легко адсорбований на наступному етапі адсорбції газу метану.The pressure inside the adsorption column 2 thus increases to a pressure close to atmospheric, and the methane gas can be easily adsorbed in the next stage of methane gas adsorption.

В описаних вище варіантах втілення газ метан може ефективно адсорбуватися з шахтного газу С до адсорбенту метану За при атмосферному тиску, газ метан після концентрування РО як продукт переробки природного газу може бути безпечно очищений до високої концентрації, і може забезпечуватися запобігання досягненню вибухонебезпечного діапазону концентрації відпрацьованого газу ОО.In the embodiments described above, methane gas can be effectively adsorbed from mine gas C to methane adsorbent Za at atmospheric pressure, methane gas after RO concentration as a product of natural gas processing can be safely purified to a high concentration, and it can be ensured that the explosive concentration range of waste gas is not reached OO.

Варіант втілення ЗVariant of embodiment Z

В описаному вище Варіанті втілення 2 представлений пристрій 200 було сконфігуровано з застосуванням єдиної адсорбційної колони 2, але представлений пристрій 300 може бути бо сконфігурований з застосуванням багатьох адсорбційних колон 2, як описується нижче.In the above-described Variant of embodiment 2, the presented device 200 was configured using a single adsorption column 2, but the presented device 300 can be configured using multiple adsorption columns 2, as described below.

Представлений пристрій 300 згідно з Варіантом втілення З є сконфігурованим таким чином, щоб виконувався етап вирівнювання тиску між певною кількістю адсорбційних колон 2, додатково до конфігурації представленого пристрою 200 згідно з Варіантом втілення 2.The presented device 300 according to Embodiment C is configured in such a way that a pressure equalization step is performed between a certain number of adsorption columns 2, in addition to the configuration of the presented device 200 according to Embodiment 2.

У разі якщо етап вирівнювання тиску виконується у такий спосіб між кількома адсорбційними колонами 2, представлений пристрій 300 може бути сконфігурований; як описано нижче, додатково до конфігурації представленого пристрою 200. Будова, приклади та ін., які є такими самими, як у Варіанті втілення 2, не описуються.If the pressure equalization step is performed in this way between several adsorption columns 2, the presented device 300 can be configured; as described below, in addition to the configuration of the presented device 200. The structure, examples, etc., which are the same as those of Embodiment 2, are not described.

Представлений пристрій 300, показаний на Фіг.10, сконфігуровано таким чином, щоб мати комбінацію з багатьох адсорбційних колон 2 додатково до конфігурації представленого пристрою 200. Для спрощення опису описується варіант з трьома адсорбційними колонами 2, і адсорбційні колони 2 вказуються як адсорбційні колони 2а, 265, 26.The presented device 300 shown in Fig. 10 is configured to have a combination of many adsorption columns 2 in addition to the configuration of the presented device 200. For the sake of simplicity, a variant with three adsorption columns 2 is described, and the adsorption columns 2 are indicated as adsorption columns 2a, 265, 26.

Як показано на фіг.10, з'єднувальна лінія адсорбційних колон 35 передбачається між кожною з трьох башт, до яких належать адсорбційна колона 2а, адсорбційна колона 25 та адсорбційна колона 2с; і перемикальний клапан з'єднувальної лінії адсорбційних колон 45 передбачено для кожної з'єднувальної лінії адсорбційних колон 35.As shown in Fig. 10, the connecting line of adsorption columns 35 is provided between each of the three towers, which include adsorption column 2a, adsorption column 25 and adsorption column 2c; and a switching valve of the connection line of the adsorption columns 45 is provided for each connection line of the adsorption columns 35.

Операція, з застосуванням якої газ метан концентрують за допомогою представленого пристрою 300, докладно описується з посиланням на Фіг.11 та 12.The operation by which methane gas is concentrated using the presented device 300 is described in detail with reference to Fig. 11 and 12.

У загальних рисах, усі адсорбційні колони 2а, 25, 2с виконують етапи паралельно у послідовності від А до Е, як показано нижче у Таблиці 3. Зокрема, у представленому пристрої 300 адсорбційна колона 2а функціонує у послідовності А: етап адсорбції газу метану, В: етап вирівнювання тиску, С: продувальний етап (включаючи етап рециркуляції), О: інтервал, Е: етап десорбції газу метану, Е: етап вирівнювання тиску; адсорбційна колона 25 відповідно функціонує у послідовності А: продувальний етап (включаючи етап рециркуляції), В: інтервал,In general terms, all adsorption columns 2a, 25, 2c perform steps in parallel in the sequence from A to E, as shown below in Table 3. In particular, in the presented device 300, the adsorption column 2a functions in the sequence A: methane gas adsorption step, B: pressure equalization stage, C: purge stage (including recirculation stage), O: interval, E: methane gas desorption stage, E: pressure equalization stage; adsorption column 25, respectively, functions in the sequence A: purge stage (including the recirculation stage), B: interval,

С: етап десорбції газу метану, 0: етап вирівнювання тиску, Е: етап адсорбції газу метану, Е: етап вирівнювання тиску; і адсорбційна колона 2с функціонує у послідовності А: етап десорбції газу метану, В: етап вирівнювання тиску, С: етап адсорбції газу метану, О: етап вирівнювання тиску, Е: продувальний етап (включаючи етап рециркуляції), Е: інтервал.C: methane gas desorption stage, 0: pressure equalization stage, E: methane gas adsorption stage, E: pressure equalization stage; and the adsorption column 2c functions in the sequence A: methane gas desorption stage, B: pressure equalization stage, C: methane gas adsorption stage, O: pressure equalization stage, E: purging stage (including recirculation stage), E: interval.

Як показано у Таблиці 3, етап рециркуляції включається на продувальному етапі, і до таблиці етап рециркуляції не включається.As shown in Table 3, the recirculation stage is included in the blowdown stage, and the recirculation stage is not included in the table.

Коо)Coo)

Таблиця З ни сининнни жи пиши метану тиску метану тиску метану нин с ГО КО метану тиску метан тискуTable Z ny sinynnny zhi write methane pressure methane pressure methane nin s GO KO methane pressure methane pressure

Адсорбційна колона 2а описується головним чином з посиланням на Фіг.11 та 12 і з врахуванням операцій, показаних у Таблиці 3. По-перше, перемикальний клапан подавальної лінії 40 та перемикальний клапан вивантажувальної лінії 41 відкриваються (етап 1) зі стану, в якому перемикальний клапан подавальної лінії 40, перемикальний клапан вивантажувальної лінії 4А1, перемикальний клапан збиральної лінії 42, перемикальний клапан продувальної лінії 43, перемикальний клапан лінії видобування продувального газу 44 та перемикальний клапан з'єднувальної лінії адсорбційних колон 45 адсорбційної колони 2а заздалегідь були закритими.The adsorption column 2a is described mainly with reference to Figs. 11 and 12 and considering the operations shown in Table 3. First, the feed line switching valve 40 and the discharge line switching valve 41 are opened (step 1) from the state in which the switching the feed line valve 40, the discharge line switching valve 4A1, the collection line switching valve 42, the purge line switching valve 43, the purge gas extraction line switching valve 44, and the adsorption column connection line switching valve 45 of the adsorption column 2a were closed in advance.

Шахтний газ Сб подається через подавальну лінію 30 до адсорбційної колони 2а за допомогою вентилятора 4а, газ метан адсорбується до адсорбенту метану За, і відпрацьований газ Об, не адсорбований до адсорбенту метану За з шахтного газу б, який подається до адсорбційної колони 2а, вивантажується у простір за межами адсорбційних колон 2 через вивантажувальну лінію 31 (етап 2). Ці етапи 1 та 2 являють собою етап адсороції газу метану.Mine gas Сb is supplied through the supply line 30 to the adsorption column 2a with the help of a fan 4a, methane gas is adsorbed to the methane adsorbent Za, and the spent gas Ob, not adsorbed to the methane adsorbent Za from the mine gas b, which is supplied to the adsorption column 2a, is discharged into space outside the adsorption columns 2 through the discharge line 31 (stage 2). These stages 1 and 2 represent the stage of methane gas adsorption.

Шахтний газ С, таким чином, подається до адсорбційної колони 2а при атмосферному тиску, і забезпечується можливість запобігання витіканню цінного газу метану у відпрацьований газMine gas C is thus supplied to the adsorption column 2a at atmospheric pressure, and it is possible to prevent the leakage of valuable methane gas into the waste gas

ОО з одночасним забезпеченням вибіркового адсорбування газу метану до адсорбенту метануOO with simultaneous provision of selective adsorption of methane gas to the methane adsorbent

За. Зокрема, як показано на Фіг.4, до закінчення заданого часу газ метан майже повністю адсорбується, і не відбувається потоку за межі адсорбційних колон 2, і концентрація метану у відпрацьованому газі ОС є надзвичайно низькою. Таким чином, концентрація перебуває поза межами вибухонебезпечного діапазону.By. In particular, as shown in Fig.4, by the end of the given time, the methane gas is almost completely adsorbed, and there is no flow outside the adsorption columns 2, and the concentration of methane in the exhaust gas OS is extremely low. Thus, the concentration is outside the explosive range.

Після цього засіб виявлення концентрації метану 7а виявляє, чи є концентрація метану у відпрацьованому газі Об, вивантаженому до вивантажувальної лінії 31, такою, що дорівнює заданій концентрації або перевищує її (етап 3). Якщо виявлена концентрація метану не дорівнює заданій концентрації або не перевищує її, процес повертається до етапу 2, і подача шахтного газу б продовжується. Якщо виявлена концентрація метану дорівнює заданій концентрації або перевищує її, подача шахтного газу Сї до адсорбційної колони 2а припиняється (етапа).After that, the methane concentration detection means 7a detects whether the methane concentration in the waste gas Ob discharged to the discharge line 31 is equal to or exceeds the predetermined concentration (step 3). If the methane concentration detected is not equal to or does not exceed the set concentration, the process returns to step 2 and the supply of mine gas b continues. If the detected concentration of methane is equal to the set concentration or exceeds it, the supply of coal mine gas to the adsorption column 2a is stopped (stage).

Час завершення адсорбції газу метану до адсорбенту метану За, таким чином, може бути відомим, забезпечується максимальне запобігання вивантаженню шахтного а газу б, який включає газ метан, зсередини адсорбційної колони 2 назовні, і, відповідним чином, може виконуватися перехід до наступного продувального етапу, етапу рециркуляції, етапу десорбції газу метану та етапу вирівнювання тиску.The time of completion of the adsorption of methane gas to the methane adsorbent Za can thus be known, the maximum prevention of the discharge of mine gas b, which includes methane gas, from the inside of the adsorption column 2 to the outside is ensured, and, accordingly, the transition to the next purging stage can be carried out, recirculation stage, methane gas desorption stage and pressure equalization stage.

Зокрема, як показано на Фіг.4, протягом часу, який минає під час втілення етапу адсорбції газу метану, концентрація метану у відпрацьованому газі ОС тримається на найнижчому рівні до закінчення заданого часу, але коли адсорбент метану За досягає межі адсорбції метану (прорив), концентрація метану різко зростає. Це явище може використовуватися для того, щоб визначати, для того, щоб визначати, чи досяг адсорбент метану За всередині адсорбційної колони 2 межі адсорбції.In particular, as shown in Fig. 4, during the time that passes during the implementation of the stage of adsorption of methane gas, the concentration of methane in the waste gas OS is kept at the lowest level until the end of the specified time, but when the methane adsorbent Za reaches the limit of methane adsorption (breakthrough), methane concentration increases sharply. This phenomenon can be used to determine whether the methane adsorbent Za within the adsorption column 2 has reached the limit of adsorption.

Перемикальний клапан подавальної лінії 40 та перемикальний клапан вивантажувальної лінії 41 після цього закриваються, і перемикальний клапан з'єднувальної лінії адсорбційних колон 45, передбачений між адсорбційною колоною 2а та адсорбційною колоною 2с, відкривається (етап 5). Цей етап 5 є етапом вирівнювання тиску.The feed line switching valve 40 and the discharging line switching valve 41 are then closed, and the adsorption column connection line switching valve 45 provided between the adsorption column 2a and the adsorption column 2c is opened (step 5). This step 5 is the pressure equalization step.

Зо Адсорбційна колона 2а, у якій етап адсорбції газу метану є завершеним, і тиск є тиском, наближеним до атмосферного, і адсорбційна колона 2с, у якій етап десорбції газу метану є завершеним, і тиск є наближеним до вакууму, таким чином, сполучаються, газ всередині адсорбційної колони 2а циркулює до адсорбційної колони 2с, тиск всередині адсорбційної колони 2с підвищується, і може бути створене середовище, у якому газ метан може бути відповідним чином адсорбований на наступному етапі адсорбції газу метану. Завдяки етапові вирівнювання тиску, тиск адсорбційної колони 2а знижується, і більш розріджений газ метан, який перебуває у стані високого тиску, надсилається до адсорбційної колони 2с, і, таким чином, підвищується концентрація метану у продукті переробки природного газу, одержаного з адсорбційної колони 2а.Zo Adsorption column 2a, in which the methane gas adsorption stage is complete and the pressure is close to atmospheric pressure, and adsorption column 2c, in which the methane gas desorption stage is complete and the pressure is close to vacuum, thus, the gas inside the adsorption column 2a circulates to the adsorption column 2c, the pressure inside the adsorption column 2c increases, and an environment can be created in which methane gas can be appropriately adsorbed in the next stage of methane gas adsorption. Due to the step-by-step pressure equalization, the pressure of the adsorption column 2a is reduced, and the more rarefied methane gas, which is in a state of high pressure, is sent to the adsorption column 2c, and thus the concentration of methane in the natural gas processing product obtained from the adsorption column 2a is increased.

Перемикальний клапан вивантажувальної лінії 41 та перемикальний клапан продувальної лінії 43 відкриваються, перемикальний клапан з'єднувальної лінії адсорбційних колон 45 закривається (етап 6), і висококонцентрований газ метан Ро, який піддавався концентруванню, тече з резервуара-сховища 8 до адсорбційної колони 2а через продувальну лінію 33 (етап 7). Ці етапи 6 та 7 являють собою продувальний етап.The switching valve of the discharge line 41 and the switching valve of the purging line 43 are opened, the switching valve of the connection line of the adsorption columns 45 is closed (step 6), and the highly concentrated methane gas Ro, which was subjected to concentration, flows from the storage tank 8 to the adsorption column 2a through the purging line 33 (stage 7). These stages 6 and 7 represent the purging stage.

Газ (відпрацьований газ Об: складається, головним чином, з газоподібного азоту та газоподібного кисню) всередині адсорбційної колони 2а у якій майже не міститься газу метану, таким чином, витісняється у вивантажувальну лінію 31, концентрація метану в адсорбційній колоні 2а підвищується, і може забезпечуватися запобігання зниженню концентрації газу метану після концентрування Ро, який після цього збирають. Зокрема, можливість очищення висококонцентрованого газу метану РО забезпечується витісненням газоподібного азоту, газоподібного кисню та іншого подібного газу, присутнього в адсорбційній колоні 2а, зокрема, газів, які залишаються у порожнинах адсорбенту метану За.The gas (exhaust gas Ob: mainly composed of nitrogen gas and oxygen gas) inside the adsorption column 2a, which contains almost no methane gas, is thus displaced into the discharge line 31, the concentration of methane in the adsorption column 2a increases, and can be provided prevention of a decrease in the concentration of methane gas after the concentration of Po, which is then collected. In particular, the possibility of purifying highly concentrated methane gas PO is provided by the displacement of gaseous nitrogen, gaseous oxygen and other similar gas present in the adsorption column 2a, in particular, gases that remain in the cavities of the methane adsorbent Za.

РО, який тік до адсорбційної колони 2а, вивантажується у вивантажувальну лінію 31, і здійснюється визначення, чи підвищилася концентрація метану у вивантажувальній лінії 31 до заданого рівня концентрації або вище (етап 8). Якщо концентрація не дорівнює заданій концентрації або не перевищує її, процес повертається до етапу 7, і потік газу метану після концентрування РО до адсорбційної колони 2а продовжується. Якщо концентрація метану у вивантажувальній лінії 31 дорівнює заданій концентрації або перевищує її, перемикальний бо клапан подавальної лінії 40 та перемикальний клапан лінії видобування продувального газу 44 відкриваються, перемикальний клапан вивантажувальної лінії 41 закривається, і видобутий висококонцентрований газ метан РО та шахтний газ б змішуються й надсилаються до адсорбційної колони 2с, у якій виконується етап адсорбції газу метану (етап 9). Цей етап 9 є етапом рециркуляції. Також може бути пристосована конфігурація, у якій перемикальний клапан вивантажувальної лінії 41 не відкривається, і з початку процесу висококонцентрований газ метан РО, видобутий через лінію видобування продувального газу 34, та шахтний газ С змішуються й надсилаються до адсорбційної колони 2с, у якій виконується етап адсорбції газу метану.PO, which flowed to the adsorption column 2a, is discharged into the discharge line 31, and it is determined whether the concentration of methane in the discharge line 31 has increased to the specified concentration level or higher (step 8). If the concentration is not equal to the set concentration or does not exceed it, the process returns to step 7, and the flow of methane gas after RO concentration to the adsorption column 2a continues. If the methane concentration in the discharge line 31 is equal to or exceeds the predetermined concentration, the feed line switching valve 40 and the purge gas production line switching valve 44 are opened, the discharge line switching valve 41 is closed, and the produced high-concentration methane gas RO and mine gas b are mixed and sent to the adsorption column 2c, in which the methane gas adsorption stage is performed (stage 9). This stage 9 is the recycling stage. Also, a configuration can be adapted in which the switching valve of the discharge line 41 is not opened, and from the beginning of the process, the highly concentrated methane gas PO extracted through the purge gas extraction line 34 and the mine gas C are mixed and sent to the adsorption column 2c, in which the adsorption step is performed methane gas.

Таким чином, забезпечується запобігання вивантажування газу метану після концентрування Ро у простір за межами адсорбційної колони 2а з вивантажувальної лінії 31, забезпечується можливість протікання газу метану після концентрування РО до адсорбційної колони 2с з подавальної лінії 30, і забезпечується ефективне застосування газу метану після концентрування.Thus, it is ensured that methane gas is not discharged after RO concentration into the space outside the adsorption column 2a from the discharge line 31, it is possible for methane gas to flow after RO concentration to the adsorption column 2c from the feed line 30, and effective use of methane gas after concentration is ensured.

Процес переходить до етапу десорбції газу метану (етап 10) після інтервалу. У цей час виконується етап вирівнювання тиску між адсорбційною колоною 25 та адсорбційною колоною 26.The process proceeds to the methane gas desorption stage (stage 10) after the interval. At this time, the pressure equalization step between the adsorption column 25 and the adsorption column 26 is performed.

Перемикальний клапан збиральної лінії 42 після цього відкривається, а перемикальний клапан подавальної лінії 40, перемикальний клапан продувальної лінії 43 та перемикальний клапан лінії видобування продувального газу 44 закриваються (етап 11). Тиск всередині адсорбційної колони 2а після цього знижується до рівня, нижчого за атмосферний тиск, запускається збирання газу метану після концентрування Ро через збиральну лінію 32 (етап 12) з одночасним десорбуванням газу метану з адсорбенту метану За, і газ метан зберігається у резервуарі-сховищі 8. Після зниження тиску всередині адсорбційної колони 2а до заданого рівня тиску збирання газу метану після концентрування РО припиняється (етап 13), і перемикальний клапан збиральної лінії 42 закривається (етап 14). Ці етапи з 11 по 14 являють собою етап десорбції газу метану.The gathering line switching valve 42 is then opened, and the feed line switching valve 40, the purge line switching valve 43 and the purge gas extraction line switching valve 44 are closed (step 11). The pressure inside the adsorption column 2a is then reduced to a level lower than atmospheric pressure, the collection of methane gas after the concentration of Po is started through the collection line 32 (stage 12) with the simultaneous desorption of methane gas from the methane adsorbent Za, and the methane gas is stored in the storage tank 8 After lowering the pressure inside the adsorption column 2a to a given pressure level, the collection of methane gas after RO concentration is stopped (step 13), and the switching valve of the collection line 42 is closed (step 14). These stages from 11 to 14 represent the stage of desorption of methane gas.

Таким чином, газ метан адсорбується до адсорбенту метану За, і забезпечується можливість концентрування газу метану до високої концентрації з одночасним зниженням концентрації метану у відпрацьованому газі ОС та запобігання досягненню вибухонебезпечногоThus, methane gas is adsorbed to methane adsorbent Za, and it is possible to concentrate methane gas to a high concentration with a simultaneous decrease in the concentration of methane in the exhaust gas OS and prevent the achievement of an explosive

Зо діапазону концентрації відпрацьованого газу ОС та газу метану після концентрування РО.From the range of concentration of OS waste gas and methane gas after RO concentration.

Зокрема, як показано на Фіг.5, від початку етапу десорбції газу метану і до завершення етапу десорбції газу метану концентрація метану у газі метані після концентрування Ро з часом зростає. Так само, тиск всередині адсорбційної колони 2а з часом поступово знижується від атмосферного тиску майже до вакууму, а концентрація метану у газі метані після концентрування РО відповідним чином зростає, як показано на Фіг.б6. Іншими словами, є очевидним, що при зниженні тиску на етапі десорбції газу метану минає певний час, внутрішня частина адсорбційної колони 2а досягає вакууму, і концентрація метану у зібраному газі метані після концентрування Ро відповідно зростає. Таким чином, виникає стан, у якому концентрація метану у газі метані після концентрування РО є надзвичайно високою, і забезпечується можливість запобігання досягненню вибухонебезпечного діапазону концентрації. Концентрацію метану у відпрацьованому газі ОС підтримують на низькому рівні у вищеописаний спосіб, і забезпечується можливість запобігання досягненню вибухонебезпечного діапазону концентрації.In particular, as shown in Fig. 5, from the beginning of the stage of desorption of methane gas to the end of the stage of desorption of methane gas, the concentration of methane in methane gas after the concentration of Po increases over time. Likewise, the pressure inside the adsorption column 2a gradually decreases over time from atmospheric pressure to almost a vacuum, and the methane concentration in the methane gas after RO concentration increases accordingly, as shown in Fig.b6. In other words, it is obvious that when the pressure decreases during the methane gas desorption stage, a certain time passes, the inner part of the adsorption column 2a reaches a vacuum, and the concentration of methane in the collected methane gas after the concentration of Po increases accordingly. Thus, there is a state in which the methane concentration in the methane gas after RO concentration is extremely high, and it is possible to prevent the explosive concentration range from being reached. The concentration of methane in the OS waste gas is maintained at a low level in the above-described manner, and the possibility of preventing the explosive concentration range from being reached is ensured.

Крім того, через втілення продувального етапу або етапу рециркуляції в описаному вище прикладі газ метан РО як продукт переробки природного газу може бути концентрований до високої концентрації, коли середня концентрація метану становить приблизно від 50 до 99 об'єми. 95, і середня концентрація кисню становить приблизно від 0,2 до 10 об'єми. 95, і завжди забезпечується запобігання досягненню вибухонебезпечного діапазону концентрації.In addition, due to the embodiment of the purge stage or the recycling stage in the above-described example, the RO methane gas as a natural gas processing product can be concentrated to a high concentration, when the average concentration of methane is about 50 to 99 volumes. 95, and the average oxygen concentration is about 0.2 to 10 volumes. 95, and it is always ensured that the explosive concentration range is not reached.

Перемикальний клапан з'єднувальної лінії адсорбційних колон 45, передбачений між адсорбційною колоною 2а та адсорбційною колоною 2, після цього відкривається (етап 15).The switching valve of the connection line of the adsorption columns 45, provided between the adsorption column 2a and the adsorption column 2, is then opened (step 15).

Цей етап 15 також є етапом вирівнювання тиску. Коли тиск між адсорбційною колоною 72а та адсорбційною колоною 260 вирівнюється, перемикальний клапан з'єднувальної «лінії адсорбційних колон 45 закривається (етап 16).This stage 15 is also a pressure equalization stage. When the pressure between the adsorption column 72a and the adsorption column 260 is equalized, the switching valve of the connecting line of the adsorption columns 45 is closed (step 16).

Адсорбційна колона 2а, у якій етап десорбції газу метану є завершеним, і тиск є наближеним до вакууму, та адсорбційна колона 2, у якій етап адсорбції газу метану є завершеним, і тиск є тиском, наближеним до атмосферного, таким чином, сполучаються, газ всередині адсорбційної колони 265 циркулює до адсорбційної колони 2а, тиск всередині адсорбційної колони 2а підвищується, і може бути створене середовище, у якому газ метан може бути відповідним чином адсорбований на наступному етапі адсорбції газу метану. Завдяки етапові вирівнювання бо тиску, тиск адсорбційної колони 260 знижується, і більш розріджений газ метан, який перебуває у стані високого тиску, надсилається до адсорбційної колони 2а, і, таким чином, підвищується концентрація метану у продукті переробки природного газу, одержаному з адсорбційної колони 260.Adsorption column 2a, in which the step of desorption of methane gas is complete and the pressure is close to vacuum, and adsorption column 2, in which the step of adsorption of methane gas is complete and the pressure is close to atmospheric pressure, are thus combined, the gas inside of the adsorption column 265 circulates to the adsorption column 2a, the pressure inside the adsorption column 2a increases, and an environment can be created in which methane gas can be appropriately adsorbed in the next stage of methane gas adsorption. Due to the stage equalization of the pressure, the pressure of the adsorption column 260 is reduced, and the more rarefied methane gas, which is in a state of high pressure, is sent to the adsorption column 2a, and thus the concentration of methane in the natural gas processing product obtained from the adsorption column 260 is increased. .

Крім того, у трьох адсорбційних колонах 2 виконується етап вирівнювання тиску, адсорбція газу метану прискорюється, концентрування газу метану може виконуватися безперервно, і можливість вироблення висококонцентрованого газу метану РО збільшується.In addition, in the three adsorption columns 2, the pressure equalization step is performed, the adsorption of methane gas is accelerated, the concentration of methane gas can be carried out continuously, and the possibility of producing highly concentrated methane gas RO increases.

Варіант втілення 4Embodiment option 4

Варіант, у якому застосовували одну адсорбційну колону 2, та варіант, у якому застосовували кілька (три) адсорбційних колон, описувалися вище у Варіантах втілення з 1 по 3, але варіант, у якому представлений пристрій 400 передбачає застосування двох адсорбційних колон 2 (адсорбційна колона 24 та адсорбційна колона 2е) описується нижче з посиланням наThe variant in which one adsorption column 2 was used and the variant in which several (three) adsorption columns were used were described above in Embodiments 1 to 3, but the variant in which the presented device 400 provides for the use of two adsorption columns 2 (adsorption column 24 and adsorption column 2e) is described below with reference to

Фіг.13. У представленому пристрої 400 у цьому варіанті перша адсорбційна колона 2а функціонує у послідовності А: етап адсорбції газу метану, В: етап вирівнювання тиску, С: етап десорбції газу метану, р: етап вирівнювання тиску; а друга адсорбційна колона 2е відповідно функціонує у послідовності А: етап десорбції газу метану, В: етап вирівнювання тиску, С: етап адсорбції газу метану, 0: етап вирівнювання тиску, як показано у Таблиці 4. Концентрація газу метану може виконуватися безперервно, і існує можливість вирівнювання тиску між баштами і підвищення ефективності при застосуванні етапу адсорбції газу метану.Fig. 13. In the presented device 400 in this variant, the first adsorption column 2a functions in the sequence A: methane gas adsorption stage, B: pressure equalization stage, C: methane gas desorption stage, p: pressure equalization stage; and the second adsorption column 2e respectively functions in the sequence A: methane gas desorption stage, B: pressure equalization stage, C: methane gas adsorption stage, 0: pressure equalization stage, as shown in Table 4. The concentration of methane gas can be performed continuously, and there is the possibility of equalizing the pressure between the towers and increasing the efficiency when applying the methane gas adsorption stage.

Таблиця 4Table 4

ЩА ІВ |ЇЄ 77777 ру колона 2а газу метану тиску газу метану тиску колона 2е газу метану тиску газу метану тискуХА ИВ |ИЕ 77777 ru column 2a methane gas pressure methane gas pressure column 2e methane gas pressure methane gas pressure

Зокрема, якщо не вказано іншого, дві адсорбційні колони 2, наповнені адсорбентом метануIn particular, unless otherwise specified, two adsorption columns 2 filled with methane adsorbent

За, як описано вище у Прикладі 7, застосовували за таких самих умов, що й у Прикладі 1As described above in Example 7, was used under the same conditions as in Example 1

Варіанта втілення 1, етапи адсорбції, вирівнювання тиску, десорбції та вирівнювання тиску для газу метану виконували, як показано у Таблиці 4, і газ метан у шахтному газі С концентрували.In Embodiment 1, the steps of adsorption, pressure equalization, desorption and pressure equalization for methane gas were performed as shown in Table 4, and the methane gas in mine gas C was concentrated.

Зо Кожна з адсорбційних колон 2а, 2е являла собою циліндричну адсорбційну колону 2, яка мала об'єм 0,333 л і наповнювалася 206,7 г адсорбенту метану За.Each of the adsorption columns 2a, 2e was a cylindrical adsorption column 2, which had a volume of 0.333 l and was filled with 206.7 g of methane adsorbent Za.

Зокрема, згідно з основною характеристикою адсорбційної колони 24 (відкривання та закривання перемикального клапана подавальної лінії 40 та інших перемикальних клапанів є такими, як в описаних вище варіантах втілення і, таким чином, не описуються), шахтний газ б подається через подавальну лінію 30 до адсорбційної колони 24 за допомогою вентилятора 4а у стані, в якому газ є заздалегідь викачаним, газ метан адсорбується до адсорбенту метану За, і відпрацьований газ ОС, не адсорбований до адсорбенту метану За з шахтного газу с, який подається до адсорбційної колони 24, вивантажується у простір за межами адсорбційних колон 2 через вивантажувальну лінію 31 (частина етапу адсорбції газу метану). Засіб виявлення концентрації метану 7а виявляє завершення адсорбції газу метану до адсорбенту метану За, після чого адсорбційна колона 24, у якій етап адсорбції газу метану є завершеним, і тиск є тиском, наближеним до атмосферного, та адсорбційна колона 2е, у якій етап десорбції газу метану є завершеним, і тиск є наближеним до вакууму, сполучаються з'єднувальною лінією адсорбційних колон 35, і газ всередині адсорбційної колони 24 циркулює до адсорбційної колони 2е (частина етапу вирівнювання тиску). Таким чином, тиск всередині адсорбційної колони 2а знижується, і відносно висококонцентрований продукт переробки природного газу (газ метан після концентрування РО) може бути одержаний на наступному етапі десорбції газу метану. Тиск в адсорбційній колоні 2е також підвищується, і забезпечується можливість легкого адсорбування газу метану на наступному етапі десорбції газу метану. Тиск в адсорбційній колоні 24 після цього піддають подальшому зниженню, і розпочинають збирання газу метану після концентрування РО через збиральну лінію з одночасним десорбуванням газу метану з адсорбенту метану За, і газ метан зберігається у резервуарі-сховищі 8 (частина етапу десорбції газу метану). Адсорбційна колона 24, у якій етап десорбції газу метану є завершеним, і тиск є наближеним до вакууму, та адсорбційна колона 2е, у якій етап адсорбції газу метану є завершеним, і тиск є тиском, наближеним до атмосферного, у цьому разі сполучаються з'єднувальною лінією адсорбційних колон 35, і газ всередині адсорбційної колони 2е циркулює до адсорбційної колони 24 (частина етапу вирівнювання тиску). Таким чином, тиск всередині адсорбційної колони 2е знижується, і відносно висококонцентрований продукт переробки природного газу (газ метан після концентрування РО) може бути одержаний на наступному етапі десорбції газу метану. Тиск в адсорбційній колоні 24 також підвищується, і забезпечується можливість легкого адсорбування газу метану на наступному етапі десорбції газу метану. У представленому варіанті втілення етап підвищення тиску повітря, який описується нижче, не виконується.In particular, according to the main characteristic of the adsorption column 24 (the opening and closing of the switching valve of the feed line 40 and other switching valves are as in the above-described embodiments and thus not described), the mine gas b is fed through the feed line 30 to the adsorption column 24 with the help of fan 4a in a state in which the gas is previously pumped out, methane gas is adsorbed to the methane adsorbent Za, and the spent gas OS, not adsorbed to the methane adsorbent Za from the mine gas c, which is fed to the adsorption column 24, is discharged into the space outside the adsorption columns 2 through the discharge line 31 (part of the methane gas adsorption stage). The methane concentration detection means 7a detects the completion of adsorption of methane gas to the methane adsorbent Za, followed by the adsorption column 24, in which the methane gas adsorption step is completed, and the pressure is close to atmospheric pressure, and the adsorption column 2e, in which the methane gas desorption step is complete, and the pressure is close to vacuum, are connected by the connecting line of the adsorption columns 35, and the gas inside the adsorption column 24 circulates to the adsorption column 2e (part of the pressure equalization step). Thus, the pressure inside the adsorption column 2a decreases, and a relatively highly concentrated natural gas processing product (methane gas after RO concentration) can be obtained at the next stage of methane gas desorption. The pressure in the adsorption column 2e also increases, and the possibility of easy adsorption of methane gas at the next stage of methane gas desorption is provided. The pressure in the adsorption column 24 is then subjected to further reduction, and the collection of methane gas after RO concentration through the collection line with the simultaneous desorption of methane gas from the methane adsorbent Za is started, and the methane gas is stored in the storage tank 8 (part of the methane gas desorption stage). The adsorption column 24, in which the methane gas desorption stage is completed and the pressure is close to vacuum, and the adsorption column 2e, in which the methane gas adsorption stage is completed and the pressure is close to atmospheric pressure, in this case are connected by a connecting line of adsorption columns 35, and the gas inside the adsorption column 2e circulates to the adsorption column 24 (part of the pressure equalization stage). Thus, the pressure inside the adsorption column 2e decreases, and a relatively highly concentrated natural gas processing product (methane gas after RO concentration) can be obtained at the next stage of methane gas desorption. The pressure in the adsorption column 24 is also increased, and the possibility of easy adsorption of methane gas is provided in the next stage of desorption of methane gas. In the presented version of the embodiment, the step of increasing the air pressure, which is described below, is not performed.

Концентрація метану у газі метані після концентрування РО, одержаному у такий спосіб в адсорбційній колоні 24, становила 52,7 об'єми. 95, а концентрація кисню становила 9 об'єми. 95.The concentration of methane in methane gas after concentration of RO obtained in this way in adsorption column 24 was 52.7 volumes. 95, and the oxygen concentration was 9 volumes. 95.

Таким чином, стає чітко зрозумілим, що концентрація метану у газі метані після концентруванняThus, it becomes clear that the concentration of methane in methane gas after concentration

РО підвищується, якщо етап вирівнювання тиску здійснюється, як у представленому варіанті втілення, порівняно з Прикладом 7 (у якому етап вирівнювання тиску не виконувався), у якому концентрація метану у газі метані після концентрування РОС становила 40,2 об'єми. 95, а концентрація кисню становила 11,4 об'єми. 95. При втіленні таким чином етапу вирівнювання тиску ефективність концентрування газу метану може бути підвищена, і забезпечується можливість запобігання досягненню вибухонебезпечного діапазону концентрації.RO is increased if the pressure equalization step is carried out, as in the presented embodiment, compared to Example 7 (in which the pressure equalization step was not performed), in which the methane concentration in the methane gas after the RO concentration was 40.2 volumes. 95, and the oxygen concentration was 11.4 volumes. 95. When the pressure equalization stage is implemented in this way, the efficiency of methane gas concentration can be increased, and it is possible to prevent the explosive concentration range from being reached.

Варіант втілення 5Embodiment option 5

В описаному вище Варіанті втілення 4 представлений пристрій 400 з застосуванням двох адсорбційних колон 2 було сконфігуровано таким чином, щоб здійснювати етап адсорбції газу метану, етап вирівнювання тиску, етап десорбції газу метану та етап вирівнювання тиску; але представлений пристрій 400 також може бути сконфігурований таким чином, щоб здійснювався етап підвищення тиску повітря з введенням повітря при тиску, наближеному до атмосферного, до адсорбційної колони 2 та підвищення його тиску до етапу адсорбції газу метану. Цей представлений пристрій 400 описується з посиланням на Фіг.13.In the above-described Variant of embodiment 4, the presented device 400 using two adsorption columns 2 was configured to perform a methane gas adsorption step, a pressure equalization step, a methane gas desorption step, and a pressure equalization step; but the presented device 400 can also be configured in such a way that the step of increasing the air pressure is carried out with the introduction of air at a pressure close to atmospheric to the adsorption column 2 and increasing its pressure to the step of adsorption of methane gas. This presented device 400 is described with reference to Fig.13.

У цьому разі перша адсорбційна колона 24 представленого пристрою 400 функціонує у послідовності А: етап адсорбції газу метану, В: етап вирівнювання тиску, С: етап десорбції газуIn this case, the first adsorption column 24 of the presented device 400 functions in the sequence A: methane gas adsorption stage, B: pressure equalization stage, C: gas desorption stage

Зо метану, О: етап десорбції газу метану, Е: етап вирівнювання тиску, Е: етап підвищення тиску повітря; і друга адсорбційна колона 2е відповідно функціонує у послідовності А: етап десорбції газу метану, В: етап вирівнювання тиску, С: етап підвищення тиску повітря, О: етап адсорбції газу метану, Е: етап вирівнювання тиску, Е: етап десорбції газу метану, як показано у Таблиці 5, і концентрування газу метану може виконуватися безперервно. У цьому варіанті тиск в обох баштах може вирівнюватися для підвищення ефективності під час етапу адсорбції газу метану етапу десорбції газу метану, і тиск може бути підвищений до тиску, наближеного до атмосферного, перед етапом адсорбції газу метану для підвищення ефективності при втіленні етапу адсорбції газу метану.From methane, O: methane gas desorption stage, E: pressure equalization stage, E: air pressure increase stage; and the second adsorption column 2e, respectively, functions in the sequence A: methane gas desorption stage, B: pressure equalization stage, C: air pressure increase stage, O: methane gas adsorption stage, E: pressure equalization stage, E: methane gas desorption stage, as shown in Table 5, and the concentration of methane gas can be carried out continuously. In this embodiment, the pressure in both towers may be equalized to increase efficiency during the methane gas adsorption step of the methane gas desorption step, and the pressure may be increased to near atmospheric pressure before the methane gas adsorption step to increase efficiency in the implementation of the methane gas adsorption step.

Таблиця 5 ни"н'нЕВВСОІВВВОВВОВОВВООС: ЗОНИ СП метан тиск метан метану тиску повітря 00111111 1ФЕ 6 метану тиску повітря метану тиску метануTable 5 Ни"н'нЕВВСОИВВВВВВВОВВООС: ZONES SP methane pressure methane pressure methane air pressure 00111111 1ФЕ 6 methane air pressure methane pressure methane pressure

Зокрема, якщо не вказано іншого, дві адсорбційні колони 2 (адсорбційну колону 24, адсорбційну колону 2е), наповнені адсорбентом метану За, як описано вище у Прикладі 7, застосовували за таких самих умов, як у Варіанті втілення 4, етапи адсорбції, вирівнювання тиску, десорбції, вирівнювання тиску та підвищення тиску для газу метану виконували, як показано у Таблиці 5, і газ метан у шахтному газі С концентрували. Кожна з адсорбційних колон 2д, 2е являла собою циліндричну адсорбційну колону 2 з об'ємом 0,5 л і наповнювалася 245,5 г адсорбенту метану За, і шахтний газ С подавали до адсорбційних колон 2 при 2 л/хв.In particular, unless otherwise indicated, two adsorption columns 2 (adsorption column 24, adsorption column 2e), filled with methane adsorbent Za, as described above in Example 7, were used under the same conditions as in Embodiment 4, adsorption stages, pressure equalization , desorption, pressure equalization and pressurization for methane gas were performed as shown in Table 5, and methane gas in mine gas C was concentrated. Each of the adsorption columns 2d, 2e was a cylindrical adsorption column 2 with a volume of 0.5 l and was filled with 245.5 g of methane adsorbent Za, and mine gas C was supplied to the adsorption columns 2 at 2 l/min.

Зокрема, згідно з основною характеристикою адсорбційної колони 24 (відкривання та закривання перемикального клапана подавальної лінії 40 та інших перемикальних клапанів є такими, як в описаних вище варіантах втілення і, таким чином, не описуються), шахтний газ б подається через подавальну лінію 30 до адсорбційної колони 24 за допомогою вентилятора 4а у стані, в якому газ є заздалегідь викачаним, газ метан адсорбується до адсорбенту метану За, і відпрацьований газ ОС, не адсорбований до адсорбенту метану За з шахтного газу с, який подається до адсорбційної колони 24, вивантажується у простір за межами адсорбційних колон 2 через вивантажувальну лінію 31 (частина етапу адсорбції газу метану).In particular, according to the main characteristic of the adsorption column 24 (the opening and closing of the switching valve of the feed line 40 and other switching valves are as in the above-described embodiments and thus not described), the mine gas b is fed through the feed line 30 to the adsorption column 24 with the help of fan 4a in a state in which the gas is previously pumped out, methane gas is adsorbed to the methane adsorbent Za, and the spent gas OS, not adsorbed to the methane adsorbent Za from the mine gas c, which is fed to the adsorption column 24, is discharged into the space outside the adsorption columns 2 through the discharge line 31 (part of the methane gas adsorption stage).

Коли концентрація метану у відпрацьованому газі Об, виявлена засобом виявлення концентрації метану 7а, досягає 3,7 об'єми. 95, здійснюється визначення завершення адсорбції газу метану до адсорбенту метану За, після чого адсорбційна колона 24, у якій етап адсорбції газу метану є завершеним, і тиск є тиском, наближеним до атмосферного, та адсорбційна колона 2е, у якій етап десорбції газу метану є завершеним, і тиск є наближеним до вакууму, сполучаються з'єднувальною лінією адсорбційних колон 35, і газ всередині адсорбційної колони 24 циркулює до адсорбційної колони 2е (частина етапу вирівнювання тиску). Таким чином, тиск всередині адсорбційної колони 24 знижується, і відносно висококонцентрований продукт переробки природного газу (газ метан після концентрування РОС) може бути одержаний на наступному етапі десорбції газу метану. Тиск в адсорбційній колоні 2е також підвищується, і забезпечується можливість легкого адсорбування газу метану на наступному етапі десорбції газу метану.When the concentration of methane in the exhaust gas Ob, detected by the methane concentration detector 7a, reaches 3.7 volumes. 95, the completion of methane gas adsorption to the methane adsorbent Za is determined, after which the adsorption column 24, in which the methane gas adsorption step is complete, and the pressure is close to atmospheric pressure, and the adsorption column 2e, in which the methane gas desorption step is complete , and the pressure is close to vacuum, are connected by the connecting line of the adsorption columns 35, and the gas inside the adsorption column 24 circulates to the adsorption column 2e (part of the pressure equalization stage). Thus, the pressure inside the adsorption column 24 decreases, and a relatively highly concentrated natural gas processing product (methane gas after ROS concentration) can be obtained at the next stage of methane gas desorption. The pressure in the adsorption column 2e also increases, and the possibility of easy adsorption of methane gas at the next stage of methane gas desorption is provided.

Тиск в адсорбційній колоні 24 після цього піддають подальшому зниженню, запускається збирання газу метану після концентрування РО через збиральну лінію з одночасним десорбуванням газу метану з адсорбенту метану За, і газ метан зберігається у резервуарі- сховищі 8 (частина етапу десорбції газу метану). В адсорбційній колоні 2е у цей виконуються етап підвищення тиску повітря (як описано нижче) та етап адсорбції газу метану.The pressure in the adsorption column 24 is then subjected to a further decrease, the collection of methane gas is started after the concentration of RO through the collection line with the simultaneous desorption of methane gas from the methane adsorbent Za, and the methane gas is stored in the storage tank 8 (part of the methane gas desorption stage). In the adsorption column 2e, the step of increasing the air pressure (as described below) and the step of adsorption of methane gas are carried out.

Адсорбційна колона 24, у якій етап десорбції газу метану є завершеним, і тиск є наближеним до вакууму, та адсорбційна колона 2е, у якій етап адсорбції газу метану є завершеним, і тиск є тиском, наближеним до атмосферного, у цьому разі сполучаються з'єднувальною лінією адсорбційних колон 35, і газ всередині адсорбційної колони 2е циркулює до адсорбційноїThe adsorption column 24, in which the methane gas desorption stage is completed and the pressure is close to vacuum, and the adsorption column 2e, in which the methane gas adsorption stage is completed and the pressure is close to atmospheric pressure, in this case are connected by a connecting by the line of adsorption columns 35, and the gas inside the adsorption column 2e circulates to the adsorption

Зо колони 24 (частина етапу вирівнювання тиску). На цьому етапі вирівнювання тиску значення тиску всередині адсорбційної колони 2а та адсорбційної колони 2е в цілому вирівнюються до тиску між вакуумом та атмосферним тиском.From column 24 (part of the pressure equalization stage). At this stage of pressure equalization, the pressure values inside the adsorption column 2a and adsorption column 2e are generally equalized to the pressure between vacuum and atmospheric pressure.

В адсорбційній колоні 24, у якій етап адсорбції газу метану виконується після етапу вирівнювання тиску, повітря при тиску, наближеному до атмосферного, вводять з впускної лінії 50 таким чином, щоб газ метан міг легше адсорбуватися, і тиск всередині адсорбційної колони 24 підвищують до тиску, наближеного до атмосферного (частина етапу підвищення тиску повітря). Впускна лінія 50 сполучає зовнішній простір та адсорбційну колону 24 (з боку вивантажувальної лінії 31) або зовнішній простір та адсорбційну колону 2е (з боку вивантажувальної лінії 31) через відповідні перемикальні клапани впускної лінії 51, і через відкривання та закривання перемикального клапана впускної лінії 51 повітря приблизно при атмосферному тиску може подаватися через впускну лінію 50 з зовнішнього простору до адсорбційної колони 24 або адсорбційної колони 2е. Після цього етапу підвищення тиску повітря в адсорбційній колоні 24 виконується етап адсорбції газу метану. Газ метан після концентрування Ро так само збирається відповідним чином в адсорбційній колоні 2е.In the adsorption column 24, in which the methane gas adsorption step is performed after the pressure equalization step, air at a pressure close to atmospheric is introduced from the inlet line 50 so that the methane gas can be more easily adsorbed, and the pressure inside the adsorption column 24 is increased to a pressure, close to atmospheric (part of the stage of increasing air pressure). The inlet line 50 connects the outer space and the adsorption column 24 (from the side of the discharge line 31) or the outer space and the adsorption column 2e (from the side of the discharge line 31) through the corresponding switching valves of the inlet line 51, and through the opening and closing of the switching valve of the air inlet line 51 at approximately atmospheric pressure can be supplied through the inlet line 50 from the outer space to the adsorption column 24 or the adsorption column 2e. After this stage of increasing the air pressure in the adsorption column 24, the stage of adsorption of methane gas is performed. Methane gas after concentration of Po is also collected accordingly in the adsorption column 2e.

Було повністю підтверджено, що газ метан після концентрування РО, одержаний через застосування адсорбційних колон 24, 2е, може безперервно вироблятися згідно з концентрацією поданого шахтного газу б, як показано на Ффіг.14. Крім того, було підтверджено, що через регулювання концентрації метану у відпрацьованому газі ОС у вивантажувальній лінії 31 через застосування засобу виявлення концентрації метану 7а з метою отримання заданої концентрації метану (наприклад, приблизно 3,7 об'єми. 95) концентрація метану в одержаному газі метані після концентрування РО перебуває у діапазоні приблизно від 45 до 55 об'єми. 95, навіть якщо концентрація метану у шахтному газі з коливається (наприклад, навіть якщо концентрація метану у шахтному газі С перебуває у діапазоні від 20 до 30 об'єми. 95, що є концентрацією метану, наближеною до вибухонебезпечного діапазону), як показано на Фіг.14.It was fully confirmed that methane gas after concentration of RO, obtained through the use of adsorption columns 24, 2e, can be continuously produced according to the concentration of supplied mine gas b, as shown in Fig.14. In addition, it was confirmed that due to the adjustment of the methane concentration in the OS waste gas in the discharge line 31 through the use of the methane concentration detection means 7a in order to obtain a given methane concentration (for example, approximately 3.7 volumes. 95) the methane concentration in the obtained gas methane after RO concentration is in the range of approximately 45 to 55 volumes. 95 even if the methane concentration in mine gas C varies (for example, even if the methane concentration in mine gas C is in the range of 20 to 30 vol. 95, which is a methane concentration close to the explosive range), as shown in Fig. .14.

Таким чином, шахтний газ С, відпрацьований газ Ос та газ метан після концентрування Ро усі перебувають поза межами вибухонебезпечного діапазону, і переробка шахтного газу б та відпрацьованого газу ОС, і було підтверджено, що концентрування газу метану РО може виконуватися у стійкий і безпечний спосіб.Therefore, mine gas C, waste gas Os, and methane gas after concentration of Ro are all outside the explosive range, and the processing of mine gas b and waste gas OS, and it has been confirmed that the concentration of methane gas RO can be carried out in a sustainable and safe manner.

Варіант втілення 6Embodiment option 6

В описаному вище Варіанті втілення 5 представлений пристрій 400 з застосуванням двох адсорбційних колон 2 було сконфігуровано таким чином, щоб виконувалися етап адсорбції газу метану, етап вирівнювання тиску, етап десорбції газу метану, етап вирівнювання тиску та етап підвищення тиску повітря, але представлений пристрій 400 також може бути сконфігурований таким чином, щоб виконувався етап підвищення тиску повітря з введенням повітря при тиску, наближеному до атмосферного, до адсорбційної колони 2 та підвищенням його тиску до заданого рівня тиску перед етапом адсорбції газу метану, з наступним втіленням етапу адсорбції газу метану після подачі зібраного висококонцентрованого горючого газу. Цей представлений пристрій 400 описується з посиланням на Фіг.13.In the above-described Embodiment 5, the presented device 400 using two adsorption columns 2 was configured so that the methane gas adsorption step, the pressure equalization step, the methane gas desorption step, the pressure equalization step, and the air pressure raising step were performed, but the presented device 400 also can be configured in such a way that the stage of increasing the air pressure is performed with the introduction of air at a pressure close to atmospheric to the adsorption column 2 and increasing its pressure to a given pressure level before the stage of adsorption of methane gas, followed by the implementation of the stage of adsorption of methane gas after supplying the collected highly concentrated combustible gas. This presented device 400 is described with reference to Fig.13.

У цьому разі перша адсорбційна колона 24 представленого пристрою 400 функціонує у послідовності А: етап адсорбції газу метану, В: етап вирівнювання тиску, С: етап десорбції газу метану, О: етап десорбції газу метану, Е: етап десорбції газу метану, Е: етап вирівнювання тиску, б: етап підвищення тиску повітря, Н: етап підвищення тиску продукту переробки природного газу; а друга адсорбційна колона 2е відповідно функціонує у послідовності А: етап десорбції газу метану, В: етап вирівнювання тиску, С: етап підвищення тиску повітря, О: етап підвищення тиску продукту переробки природного газу, Е: етап адсорбції газу метану, Е: етап вирівнювання тиску, С: етап десорбції газу метану, Н: етап десорбції газу метану, як показано уIn this case, the first adsorption column 24 of the presented device 400 functions in the sequence A: methane gas adsorption stage, B: pressure equalization stage, C: methane gas desorption stage, O: methane gas desorption stage, E: methane gas desorption stage, E: stage equalization of pressure, b: step of increasing air pressure, H: step of increasing pressure of natural gas processing product; and the second adsorption column 2e, respectively, functions in the sequence A: methane gas desorption stage, B: pressure equalization stage, C: air pressure increase stage, O: natural gas processing product pressure increase stage, E: methane gas adsorption stage, E: equalization stage pressure, C: methane gas desorption stage, H: methane gas desorption stage, as shown in

Таблиці 6; і концентрування газу метану може виконуватися безперервно. У цьому варіанті тиск в обох баштах може вирівнюватися для підвищення ефективності під час етапу адсорбції газу метану або етапу десорбції газу метану. Ефективність може бути підвищена при втіленні етапу адсорбції газу метану, зокрема, через підвищення тиску до тиску, наближеного до атмосферного, через застосування повітря та висококонцентрованого газу метану РО (продукту переробки природного газу) перед етапом адсорбції газу метану. Оскільки висококонцентрований газ метан РО також подається на етапі адсорбції газу метану, ефективність концентрування може бути підвищена.Tables 6; and the concentration of methane gas can be carried out continuously. In this embodiment, the pressure in both towers can be equalized to increase efficiency during the methane gas adsorption step or the methane gas desorption step. The efficiency can be increased when the methane gas adsorption step is implemented, in particular, by increasing the pressure to a pressure close to atmospheric, through the use of air and highly concentrated RO methane gas (a product of natural gas processing) before the methane gas adsorption step. Since highly concentrated RO methane gas is also supplied at the methane gas adsorption stage, the concentration efficiency can be increased.

Таблиця 6 нин"'нньшОИиИИСИЯИНнннннН сини шнн с пиши метану тиску метану метану тиску повітря в Е 61 метан метанTable 6 nin"'nnshOIiIIYSIYAINnnnnnN sons shnn s write methane pressure methane methane air pressure in E 61 methane methane

Щ етап підвищення тиску| етап адсорбції газуЩ stage of increasing pressure| gas adsorption stage

Адсорбційна колона 2е| продукту переробки метану етап вирівнювання тиску природного газу ван етап підвищенняAdsorption column 2e| of the product of methane processing, the natural gas pressure equalization stage, and the increasing stage

Адсорбційна колона 2а етап підвищення тиску | тиску продукту повітря переробки природного газу метану метануAdsorption column 2a stage of pressure increase | pressure of the air product of processing natural gas methane methane

Зокрема, якщо не вказано іншого, дві адсорбційні колони 2 (адсорбційна колона 24, адсорбційна колона 2е), наповнені адсорбентом метану За, як описано вище у Прикладі 7,In particular, unless otherwise specified, two adsorption columns 2 (adsorption column 24, adsorption column 2e), filled with methane adsorbent Za, as described above in Example 7,

Зо застосовували за таких самих умов, як у Варіанті втілення 5, етапи адсорбції, вирівнювання тиску, десорбції, вирівнювання тиску, підвищення тиску повітря та підвищення тиску продукту переробки природного газу для газу метану виконували, як показано у Таблиці 6, і газ метан у шахтному газі С концентрували. Кожна з адсорбційних колон 24, 2е являла собою циліндричну адсорбційну колону 2 з об'ємом 0,5 л і наповнювалася 245,5 г адсорбенту метану За, і шахтний газ С подавали до адсорбційних колон 2 при 2 л/хв.Zo was used under the same conditions as in Embodiment 5, the steps of adsorption, pressure equalization, desorption, pressure equalization, air pressurization, and pressurization of the natural gas processing product for methane gas were performed as shown in Table 6, and the methane gas in the mine C gases were concentrated. Each of the adsorption columns 24, 2e was a cylindrical adsorption column 2 with a volume of 0.5 l and was filled with 245.5 g of methane adsorbent Za, and mine gas C was supplied to the adsorption columns 2 at 2 l/min.

Тиск в адсорбційній колоні 24 після цього піддають подальшому зниженню, запускається збирання газу метану після концентрування РО через збиральну лінію 32 з одночасним десорбуванням газу метану з адсорбенту метану За, і газ метан зберігається у резервуарі- сховищі 8 (частина етапу десорбції газу метану). У цей час виконуються етап підвищення тиску повітря, який описується нижче, етап підвищення тиску продукту переробки природного газу та етап адсорбції газу метану виконуються в адсорбційній колоні 2е.The pressure in the adsorption column 24 is then subjected to a further decrease, the collection of methane gas is started after the concentration of RO through the collection line 32 with the simultaneous desorption of methane gas from the methane adsorbent Za, and the methane gas is stored in the storage tank 8 (part of the methane gas desorption stage). At this time, the step of increasing the air pressure, which is described below, the step of increasing the pressure of the natural gas processing product and the step of adsorption of methane gas are performed in the adsorption column 2e.

Адсорбційна колона 24, у якій етап десорбції газу метану є завершеним, і тиск є наближеним до вакууму, та адсорбційна колона 2е, у якій етап адсорбції газу метану є завершеним, і тиск є тиском, наближеним до атмосферного, у цьому разі сполучаються з'єднувальною лінією адсорбційних колон 35, і газ всередині адсорбційної колони 2е циркулює до адсорбційної колони 2а (частина етапу вирівнювання тиску). На цьому етапі вирівнювання тиску значення тиску всередині адсорбційної колони 2а та адсорбційної колони 2е в цілому вирівнюються доThe adsorption column 24, in which the methane gas desorption stage is completed and the pressure is close to vacuum, and the adsorption column 2e, in which the methane gas adsorption stage is completed and the pressure is close to atmospheric pressure, in this case are connected by a connecting line of adsorption columns 35, and the gas inside the adsorption column 2e circulates to the adsorption column 2a (part of the pressure equalization stage). At this stage of pressure equalization, the pressure values inside adsorption column 2a and adsorption column 2e are generally equalized to

Зо тиску між вакуумом та атмосферним тиском.From the pressure between vacuum and atmospheric pressure.

В адсорбційній колоні 24, у якій етап адсорбції газу метану виконується після етапу вирівнювання тиску, повітря при тиску, наближеному до атмосферного, вводять з впускної лінії 50 таким чином, щоб газ метан міг легше адсорбуватися, тиск всередині адсорбційної колони 2а підвищують до заданого рівня тиску (частина етапу підвищення тиску повітря), і газ метан після концентрування РО у резервуарі-сховищі 8 вводять через продувальну лінію 33 для підвищення тиску всередині адсорбційної колони 24 з заданого тиску до тиску, наближеного до атмосферного (етап підвищення тиску продукту переробки природного газу). Етап підвищення тиску повітря у даному варіанті втілення виконують лише протягом половини періоду, під час якого на етапі підвищення тиску повітря Варіанта втілення 5 вводять лише повітря для різкого підвищення тиску до атмосферного тиску, і протягом решти часу виконують етап підвищення тиску продукту переробки природного газу шляхом введення 0,3 л газу метану РО до досягнення атмосферного тиску. Після етапу підвищення тиску повітря та етапу підвищення тиску продукту переробки природного газу в адсорбційній колоні 24 виконується етап адсорбції газу метану. Газ метан після концентрування РО так само збирається відповідним чином в адсорбційній колоні 2е.In the adsorption column 24, in which the methane gas adsorption step is performed after the pressure equalization step, air at a pressure close to atmospheric is introduced from the inlet line 50 in such a way that the methane gas can be more easily adsorbed, the pressure inside the adsorption column 2a is increased to a given pressure level (part of the step of increasing the air pressure), and methane gas after concentrating RO in the storage tank 8 is introduced through the purge line 33 to increase the pressure inside the adsorption column 24 from the set pressure to a pressure close to atmospheric (the step of increasing the pressure of the natural gas processing product). The step of increasing the air pressure in this embodiment is performed only during half of the period, during which only air is introduced in the step of increasing the air pressure of Embodiment 5 to sharply increase the pressure to atmospheric pressure, and during the rest of the time, the step of increasing the pressure of the natural gas processing product is performed by introducing 0.3 l of RO methane gas until atmospheric pressure is reached. After the step of increasing the air pressure and the step of increasing the pressure of the natural gas processing product in the adsorption column 24, the step of methane gas adsorption is performed. Methane gas after RO concentration is also collected appropriately in the adsorption column 2e.

Концентрація метану у газі метані після концентрування Ро, одержаного в адсорбційній колоні 24 у такий спосіб, становила 51,5 об'єми. 95, і є очевидним, що концентрація метану підвищувалася відносно концентрації метану (40,2 об'єми. 95) за Прикладом 7 Варіанта втілення 1.The concentration of methane in the methane gas after the concentration of Po obtained in the adsorption column 24 in this way was 51.5 volumes. 95, and it is clear that the methane concentration increased relative to the methane concentration (40.2 vol. 95) of Example 7 of Embodiment 1.

У Варіанті втілення б етап підвищення тиску продукту переробки природного газу виконували шляхом введення 0,5 л газу метану РО до досягнення атмосферного тиску. В результаті концентрація метану у газі метані після концентрування РО, одержаному в адсорбційній колоні 24, підвищувалася до 53,5 об'єми. 95.In Option b, the step of increasing the pressure of the natural gas processing product was performed by introducing 0.5 l of RO methane gas until atmospheric pressure was reached. As a result, the concentration of methane in methane gas after concentration of RO obtained in adsorption column 24 increased to 53.5 volumes. 95.

Крім того, у Варіанті втілення 6 етап підвищення тиску продукту переробки природного газу виконували шляхом введення 1,0 л газу метану РО до досягнення атмосферного тиску. В результаті концентрація метану у газі метані після концентрування РО, одержаному в адсорбційній колоні 24, підвищувалася до 57,0 об'єми. 95.In addition, in Embodiment 6, the step of increasing the pressure of the natural gas processing product was performed by introducing 1.0 l of RO methane gas until atmospheric pressure was reached. As a result, the concentration of methane in methane gas after concentration of RO obtained in adsorption column 24 increased to 57.0 volumes. 95.

Також було очевидним, що концентрація продукту переробки природного газу перебувала поза межами вибухонебезпечного діапазону концентрації, і висококонцентрований газ метан РО 60 у стійкий і безпечний спосіб може бути одержаний у будь-якому з випадків, як описано вище,It was also evident that the concentration of the natural gas processing product was outside the explosive concentration range, and highly concentrated RO 60 methane gas could be produced in a sustainable and safe manner in any of the cases as described above.

шляхом кількаразового втілення етапу адсорбції газу метану, етапу вирівнювання тиску, етапу десорбції газу метану, етапу вирівнювання тиску, етапу підвищення тиску повітря, етапу підвищення тиску продукту переробки природного газу та етапу адсорбції газу метану послідовно у почерговому режимі між двома адсорбційними колонами 2.by repeatedly implementing the methane gas adsorption stage, the pressure equalization stage, the methane gas desorption stage, the pressure equalization stage, the air pressure raising stage, the natural gas processing product pressure raising stage and the methane gas adsorption stage successively in alternating mode between two adsorption columns 2.

Також було підтверджено, що газ метан може бути концентрований до високої концентрації метану, як описано вище, не лише у разі застосовування двох адсорбційних колон 2, але так само й у разі застосування трьох адсорбційних колон 2.It was also confirmed that methane gas can be concentrated to a high methane concentration as described above, not only in the case of using two adsorption columns 2, but also in the case of using three adsorption columns 2.

Інші варіанти втілення (1) В описаних вище Варіантах втілення з 1 по 6 може бути передбачений осушувач для видалення вологи з шахтного газу б, що подається, та забезпечення відповідної адсорбції горючого газу до адсорбенту 3. Зокрема, волога у шахтному газі Є може видалятися через забезпечення оосушувача у подавальній лінії 30. Вологопоглинач, здатний вибірково адсорбувати вологу, також може бути поміщений до адсорбційної колони 2, і може забезпечуватися запобігання зниженню ефективності адсорбції горючого газу через вологу. (2) Адсорбент З помішують до адсорбційної колони 2 у Варіантах втілення з 1 по 6, але адсорбент З може застосовуватися незалежно, а також може застосовуватися суміш двох або більшої кількості їх типів. (3) У Варіантах втілення з 1 по 6 може бути сконфігурований концентраційний пристрій для горючого газу, в якому передбачено лінію повторної подачі 36 для сполучення подавальної лінії 30 та резервуара-сховища 8, в якому зберігається зібраний горючий газ, і на етапі адсорбції горючого газу пристрій керування 6 змішує неочищений газ с, який тече через подавальну лінію 30, та частину висококонцентрованого горючого газу РО, що тече через подавальну лінію 30 з резервуара-сховища 8 через лінію повторної подачі 36, і подає змішаний газ до адсорбційної колони 2.Other embodiments (1) In the above-described Embodiments 1 to 6, a dehumidifier may be provided to remove moisture from the supplied mine gas b and ensure appropriate adsorption of the combustible gas to the adsorbent 3. In particular, the moisture in the mine gas E may be removed through providing a desiccant in the feed line 30. A desiccant capable of selectively adsorbing moisture may also be placed in the adsorption column 2, and it may be ensured that the absorption efficiency of the combustible gas is prevented from decreasing due to moisture. (2) The adsorbent C is mixed into the adsorption column 2 in Embodiments 1 to 6, but the adsorbent C can be used independently, or a mixture of two or more types thereof can be used. (3) In Embodiments 1 to 6, a combustible gas concentration device may be configured in which a re-feed line 36 is provided to connect the feed line 30 and the storage tank 8 in which the collected combustible gas is stored, and in the step of adsorbing the combustible gas the control device 6 mixes the crude gas c flowing through the supply line 30 and part of the highly concentrated combustible gas RO flowing through the supply line 30 from the storage tank 8 through the re-supply line 36 and supplies the mixed gas to the adsorption column 2.

Навіть у випадках, коли концентрація горючого газу у неочищеному газі С є низькою, через відкривання перемикального клапана лінії повторної подачі 46, передбаченого на лінії повторної подачі 36 у подавальній лінії 30 перед подачею неочищеного газу С до адсорбційної колони 2, неочищений газ (С може подаватися до адсорбційної колони 2 після змішування з висококонцентрованим горючим газом, який циркулює з резервуара-сховища 8 через лініюEven in cases where the concentration of combustible gas in the raw gas C is low, due to the opening of the refeed line switching valve 46 provided on the refeed line 36 in the feed line 30 before feeding the raw gas C to the adsorption column 2, the raw gas (C can be fed to the adsorption column 2 after mixing with the highly concentrated combustible gas that circulates from the storage tank 8 through the line

Зо повторної подачі 36, та підвищення його концентрації до певного ступеня.From the repeated submission of 36, and increasing its concentration to a certain degree.

Таким чином, концентрація горючого газу після концентрування Ро, зібраного у резервуар- сховище 8, може бути додатково підвищена, і забезпечується можливість ефективного запобігання досягненню вибухонебезпечного діапазону концентрації неочищеного газу С або горючого газу після концентрування Ро. (4) У Варіантах втілення з 1 по б шахтний газ застосовували як неочищений газ сб, а газ метан застосовували як горючий газ, але неочищений газ 5 не обмежується конкретним типом, за умови, що він містить повітря та горючий газ, і горючий газ не обмежується конкретним типом за умови, що горючий газ є займистим газом. Фізичні властивості адсорбенту З можуть відповідним чином змінюватися згідно з типом горючого газу, і горючий газ може бути вибірково адсорбований, якщо адсорбент З вибрано таким чином, що середній діаметр мікропор, наприклад, приблизно в 1,2-2 рази перевищує середній молекулярний діаметр горючого газу. (5) У Варіантах втілення з 1 по 6 як засіб виявлення завершення адсорбції 7 застосовували засіб виявлення концентрації метану 7а, але замість нього може бути застосований засіб вимірювання витраченого часу 76.Thus, the concentration of combustible gas after the concentration of Ro collected in the storage tank 8 can be further increased, and it is possible to effectively prevent the concentration of raw C gas or combustible gas from reaching the explosive range after concentration of Ro. (4) In Embodiments 1 to b, mine gas was used as crude sb gas and methane gas was used as combustible gas, but crude gas 5 is not limited to a specific type, as long as it contains air and combustible gas, and the combustible gas is not limited to a specific type provided that the combustible gas is a flammable gas. The physical properties of the adsorbent C can be changed accordingly according to the type of combustible gas, and the combustible gas can be selectively adsorbed if the adsorbent C is selected such that the average diameter of the micropores is, for example, about 1.2 to 2 times the average molecular diameter of the combustible gas . (5) In Embodiments 1 to 6, the methane concentration detecting means 7a was used as the adsorption completion detecting means 7, but the elapsed time measuring means 76 may be used instead.

Зокрема, засіб вимірювання витраченого часу 70 може заздалегідь вимірювати час прориву, у який адсорбент 3, поміщений до адсорбційної колони 2, досягає межі адсорбції горючого газу (прорив), а також вимірювати витрачений час після початку адсорбції горючого газу на етапі адсорбції горючого газу і передавати повідомлення на пристрій керування 6 про закінчення етапу адсорбції горючого газу до того, як витрачений час досягає вищезгаданого часу прориву.In particular, the elapsed time measuring device 70 can measure in advance the breakthrough time in which the adsorbent 3, placed in the adsorption column 2, reaches the limit of combustible gas adsorption (breakthrough), and also measure the elapsed time after the beginning of combustible gas adsorption at the stage of combustible gas adsorption and transmit a message to the control device 6 about the end of the combustible gas adsorption stage before the elapsed time reaches the aforementioned breakthrough time.

Пристрій керування 6, таким чином, може регулювати перемикальний клапан подавальної лінії 40 і припиняти подачу неочищеного газу С за допомогою подавального засобу 4.The control device 6 can thus adjust the switching valve of the supply line 40 and stop the supply of raw gas C through the supply means 4.

У цьому разі час прориву та витрачений час порівнюються засобом вимірювання витраченого часу 70, і якщо витрачений час не перевищив час прориву, подача неочищеного газу С продовжується. Якщо витрачений час є таким самим або більшим за час прориву, подача неочищеного газу С припиняється, і забезпечується максимальне запобігання вивантаженню неочищеного газу З за межі адсорбційної колони 2 та, відповідно, можливість переходу до етапу десорбції горючого газу. (6) Повітря подавали до адсорбційної колони 2, у якій здійснювався етап десорбції горючого газу у Варіантах втілення 1, 2, 5 та 6, але ця конфігурація не є обмежувальною, і може бо застосовуватися вентиляційний метан (вентиляційна суміш повітря-метану; як правило, має концентрацію метану 0,5 95), який звітрюється в атмосферу шляхом вентиляції шахти під час видобутку, наприклад, у вугільній шахті. Газ метан, який міститься у вентиляційній суміші повітря-метану, таким чином, може бути відновлений, і вентиляційний метан, який традиційно звітрювався, може бути ефективно відновлений.In this case, the breakthrough time and the elapsed time are compared by the elapsed time measuring means 70, and if the elapsed time has not exceeded the breakthrough time, the supply of crude gas C continues. If the time spent is the same as or longer than the breakthrough time, the supply of raw gas C is stopped, and the maximum prevention of the discharge of raw gas C beyond the limits of the adsorption column 2 and, accordingly, the possibility of transition to the stage of desorption of combustible gas is ensured. (6) Air was supplied to the adsorption column 2 in which the combustible gas desorption step was carried out in Embodiments 1, 2, 5 and 6, but this configuration is not limiting, and vent methane (vent air-methane mixture; typically , has a methane concentration of 0.5 95), which is released into the atmosphere by ventilation of the mine during mining, for example, in a coal mine. The methane gas contained in the air-methane vent mixture can thus be recovered, and the vent methane that has traditionally been reported can be efficiently recovered.

Промислова застосовністьIndustrial applicability

Концентраційний пристрій для горючого газу та спосіб концентрування горючого газу згідно з даним винаходом можуть ефективно використовуватись як спосіб досягнення високого рівня концентрації з одночасним запобіганням концентрації у вибухонебезпечному діапазоні при концентруванні горючого газу.The combustible gas concentration device and the combustible gas concentration method according to the present invention can be effectively used as a method of achieving a high level of concentration while preventing the concentration in the explosive range when concentrating the combustible gas.

Claims

FORMULA OF THE INVENTION

1. Concentration device for methane gas containing: an adsorption column filled with an adsorbent for selective adsorption of methane gas, a supply line connected to the upstream part of the adsorption column as a raw gas line containing methane gas and air, a discharge line, with connected to the downstream part of the adsorption column, as the waste gas tract in the raw gas not adsorbed by the adsorbent, the collection line, connected to the downstream part of the adsorption column, as the methane gas line adsorbed by the adsorbent in the adsorption column, the blower as a means of supply, located on feed line, a vacuum pump as a collection means located on the collection line, a control means comprising a microcomputer, and the adsorbent is an adsorbent for selectively adsorbing methane gas, which is at least one adsorbent selected from the group: activated carbon, zeolite, silica gel and an organometallic complex that has adsorption of methane gas at the level of 20 cm3/g or higher at atmospheric temperature sku and a temperature of 24.85 C (298K), and where the control means is designed to sequentially carry out the step of adsorption of methane gas: supply at a pressure close to atmospheric, raw gas to the adsorption column Zo through the supply line and discharge of waste gas from the adsorption column at pressure , close to atmospheric, through the line of discharge to the outside from the adsorption column by controlling the supply means, and the methane gas desorption stage: by collecting the desorbed methane gas by controlling the collection means to reduce the pressure inside the adsorption column to a level lower than atmospheric pressure.

2. Concentration device for methane gas according to claim 1, which is characterized by the fact that the methane adsorbent has an average diameter of micropores from 4.5 to 15 A, measured by the molecular probe method (MR method).

3. A methane gas concentration device according to claim 1 or 2, which is characterized by the fact that the methane adsorbent has a volume of micropores with an average micropore diameter of 10 A or less, measured by the Horvath-Kavadzoe method (Noguay-Kamzhaoe, NK-method) , is 50 vol. 95 or more of the total volume of micropores.

4. Concentration device for methane gas according to claim 1 or 2, which is characterized by the fact that in the methane adsorbent nitrogen adsorption at -196.15 "C (77 K) is such that at a relative pressure of 0.013, which corresponds to an average micropore diameter of 10 A , measured by the NC method, is 50 vol. 95 or more from nitrogen adsorption at a relative pressure of 0.99, which corresponds to the total volume of micropores.

5. The methane gas concentration device according to any one of claims 1-4, which is characterized by the fact that it contains: a means for determining the concentration of methane or a means for determining the actual duration, as a means for detecting the end of adsorption for determining the state of methane gas in the discharge line, a switching valve supply line, located on the supply line and adapted to regulate the amount of raw gas supply, discharge line switching valve, located on the discharge line and adapted to regulate the amount of spent gas discharge, and gathering line switching valve, located on the gathering line and adapted to regulate the gas flow of methane desorbed from the methane adsorbent, and the control means is made with the possibility of switching from the stage of methane gas adsorption to the stage of methane gas desorption depending on the results of detection by the means of detecting the end of adsorption by opening/closing the switching valve of the supply line, because the switch of the unloading line valve, and the collection line switching valve.

6. A methane gas concentration device according to any one of claims 1-5, characterized in that the discharge line is connected to the downstream part of the adsorption column and connects the adsorption column to the outside space, and the discharge line switching valve is located on a discharge line adapted to regulate the supply of air from the outside space, a supply line connected to the downstream part of the adsorption column and connecting the adsorption column to its external space, and a transfer line valve located on the supply line and adapted to regulate the supply air from the outside space, and the control means is made with the possibility of ensuring the methane gas adsorption stage after supplying air to the adsorption column, in which the methane gas desorption stage has been completed, by opening/closing the discharge line switching valve or the supply line switching valve.

7. A methane gas concentration device according to claim 6, which is characterized in that it contains a purge line connecting a storage tank for storing the collected methane gas with an adsorption column, and a purge line switching valve located on the purge line, adapted to adjust the flow of highly concentrated collected methane gas from the storage tank to the adsorption column, and the control means is made with the possibility of ensuring, after air is supplied to the adsorption column by opening/closing the switching valve of the "discharge line or the switching valve of the supply line, the supply of collected methane gas to the adsorption column through the purge line by opening/closing the purge line switching valve and then the methane gas adsorption step.

8. A methane gas concentration device according to any one of claims 1-7, which is characterized in that it contains: a purge line connecting a storage tank for storing the collected methane gas with an adsorption column, and a switching valve of the purge line is located on of the purge line and adapted to regulate the flow of highly concentrated collected methane gas from the storage tank to the adsorption column, and the control means is made with the possibility of ensuring, before the methane gas desorption stage, the purge stage of the circulation of part of the highly concentrated methane gas in the storage tank through the purge line to the adsorption column, in which the methane gas adsorption step has been completed, by opening/closing the switching valve of the purging line.

9. The methane gas concentration device according to claim 8, which is characterized by the fact that it contains: a purge gas extraction line for interconnecting and connecting the supply line and the discharge line, a switching valve of the purge gas extraction line located on the "purge gas extraction line and is adapted to regulate the recirculation of the highly concentrated collected methane gas and the waste gas discharged through the discharge line from the middle of the adsorption column, and the control means is designed to provide the recirculation step of recirculating the highly concentrated methane gas to the feed line through the purge gas extraction line by opening/closing the line switching valve extraction of purge gas, before the methane gas desorption step and after the highly concentrated methane gas circulated to the adsorption column is discharged into the discharge line from the adsorption column in the purge step by opening/closing switching valve of the purging line.

10. Concentration device for methane gas according to any one of claims 1-7, which is characterized by the fact that the adsorption column contains two columns, and the control means is made with the possibility of ensuring the stage of adsorption of methane gas and the stage of desorption of methane gas in an alternate mode between two adsorption columns by controlling the means of supply and means of collection.

11. The concentration device for methane gas according to claim 8 or 9, which is characterized in that the adsorption column contains a plurality of columns, and the control means is designed to ensure the sequential implementation of the methane gas adsorption step, the purge step, and the methane gas desorption step between the plurality of columns by controlling means of supply and means of collection.

12. A methane gas concentration device according to claim 10 or 11, which is characterized by the fact that it contains: an adsorption column communication line for interconnection between adsorption columns, and a switching valve of the adsorption column communication line located on the adsorption column communication line and adapted for regulating the amount of passage of highly concentrated methane gas circulating in the connection line of the adsorption column, and the control means is made with the possibility, by opening/closing the switching valve of the connection line of the adsorption column, to perform the pressure equalization step between the first adsorption column, in which the methane gas desorption step is completed , and another adsorption column in which the stage of methane gas adsorption is completed, while the gas from the other adsorption column flows to the first adsorption column through the connection line of the adsorption columns before the stage of methane gas adsorption in the first adsorption column and before the stage of methane gas desorption in another the neck of the adsorption column.

13. A methane gas concentration device according to any one of claims 1-12, characterized in that it contains: a resupply line for connecting the supply line and a storage tank for storing the collected methane gas and a resupply line switching valve located in the refeed line and adapted to regulate the amount of passage of highly concentrated methane gas flowing into the refeed line, wherein the control means in the methane gas adsorption step by opening/closing the diverter valve of the refeed line is capable of mixing and feeding the crude feed gas to the adsorption column supply line, and a part of the highly concentrated methane gas supplied from the storage tank by the re-supply line.

14. A method for concentrating methane gas, which includes: carrying out the stage of adsorption of methane gas by supplying, at a pressure close to atmospheric, raw gas containing air and methane gas, through a supply line to an adsorption column filled with an adsorbent for adsorbing methane gas, and discharging at pressure , close to atmospheric, spent gas from crude gas that was not adsorbed by an adsorbent, out of the adsorption column through the discharge line, and the subsequent implementation of the methane gas desorption stage: lowering the pressure in the adsorption column to a level lower than atmospheric pressure, with methane gas desorption, adsorbed by the adsorbent, and collecting the methane gas through the collection line, wherein the adsorbent is an adsorbent for the selective adsorption of methane gas, which is at least one adsorbent selected from the group: activated carbon, zeolite, silica gel, and an organometallic complex having a methane gas adsorption level of 20 cm3/g or higher at atmospheric pressure and a temperature of 24.85 "С (298 K).

15. The method of methane gas concentration according to claim 14, which is characterized by the fact that it includes the implementation of the purging stage of circulating part of the highly concentrated methane gas, which contains a storage tank for storing methane gas, through a purging line to the adsorption column, in which the stage of methane gas adsorption has been completed, before the methane gas desorption stage.

16. The method of concentrating methane gas according to claim 15, which is characterized by the fact that it includes the implementation of the recirculation stage of recirculation of methane gas to the supply line through the purge gas extraction line before the implementation of the stage of desorption of methane gas and after the methane gas that circulated to the adsorption column discharged into the discharge line from the adsorption column at the blowdown stage.

With ; se | 00 32 va(v) -

FIG. 1 ADSORBENTZN EC! METHANE ADSORBENT For ADSORPTION sh. and M inss/) and - ; / / ol Z5 TIsSyuKRA ss

FIG. 2 and BIKRIVANIA PERME FROM THE LOADING LINE AND THE URANIUM FROM THE VALVE: UNLOADING LINE 41 in: - MINE GAS SUPPLY FROM TO THE ADSORPTION COLUMN 2 and IS THE CONCENTRATION SUCH AS 7, IS IT EQUAL TO THE SET CONCENTRATION OR DOES IT EXCEED IT? DOES IT STOP? The gas supply is the title DISCHARGE VALVE 1 AIR SUPPLY TO ADSORPTION COLUMN 2 AND 91 SWITCHING VALVE DISCHARGE AND LINE

"chg.

Fig. 4 9 E

In Y. same 7 ShZh - TEVE: Ki Z B Chek sv Z z t y 1 Her. 0 | Because 1 15 | 200 EXPENDED TIME (SECONDS BEGINNING ESTIMATED TIME (SECONDS) LIMIT OF SUPPLY OF ABSORPTION for - - - in, with yuyu; 5 bo STILL VO / «I iv- Ev5 5 oyu y - o 100-200 300 400 5бОО005--800 EXPENDED TIME (SECONDS) START END DESORETION DESORETION

Fr. 5 PRESSURE 0 TCONNENTRATION OF METHANE ADSORPTION. METHANE GAS IN RO COLUMN? psiv Zk Sat Zoya tb -50 kPa - bo kPa 31.85 tane Rnj FIG, 6

With wasps; A 5 sentence from 44 Zhe it r. she pi M ta dor x ! SHK she CONTROL -6 - -Za(3) only we and tt 8 00 vav) . 40 years ago! i RO nya Ou r. pairs RESERVOIR" from 32 ro STORAGE 484) 43 Riy 33

FIG. 7th BEGINNING I OPENING THE SWITCHING VALVE OF THE SUPPLY LINE 40 AND THE SWITCHING VALVE OF THE UNLOADING LINE 4 ag -X SUPPLY OF MINE GAS B TO THE ADSORPTION COLUMN no IS THE CONCENTRATION SUCH THAT : IS EQUAL TO THE DEPOSIT CONCENTRATION OR EXCEEDS IT? . I and 7 So the termination of mine gas supply not to giving the switch valve 43 and closing of the switch valve of the submission of 40 eating biscope-concentrated gas of methane of the methane of the methane tank of 8 Tso of the adsorption column 2 "I am the concentration of the SET. Concentrations or. 2 »exceeds? Gin so and I GT Opening of the switch valve of the event line and switch with the valve of the purge gas extraction line 4 1 closing of the switch valve of the purging line 43 and switch valve of the unloading line 4 49 Operation of the valve of the submarily lazy, 40 and switch valve of the lazy extraction of the purging pressure of the pressure adsorely column for launching the gasmetan rol of the rol of the pelvis of methane of the methane to ADSORPTION COLUMN 2 14 CLOSING THE SWITCHING VALVE OF THE UNLOADING LINE I "END

FIG. 8 CONCENTRATION a B5 7 METHANE with BLOWING: ОО in GAS i x In tbob'm. B X fpobyemn. x their E KN O 5-volume. I Z ) EV; in GRAY t. TE Bo a " zha 5 ; z nya 5 05 1 15 ? Bi Z QUANTITY: BLOWING GAS (3

FIG. 9 zi» ra shk 2. Mn: shah i Ul. 4 ACT aa AV i AYA Cl: Fu sf 1 More -- 2) --Й (3 --I ha 7Щ(7) bo E t7(t) be E tat zasn she u Za(3u U vo | x 35 oavih i she 1, t, 40! | |42 40) | 42 40 42

2. What Ho | Ho KI Hu z al Ho dl vo statement) SHY M RO ,- Ko we DY RESERVOIR. 0/8 DEVICE storage CONTROL M in po . :

FIG. 15

(C BEGINNING two UNLOADING FOAM Oz - - " SUPPLY OF MINE GAS O TO THE ADSORPTION COLUMN a S le . no IS THE CONCENTRATION SUCH THAT - - EQUAL TO THE FILLED CON NTRATION OR . EXCEEDS Z? - y yes IT TERMINATION OF MINE GAS SUPPLY WITH ; EFEEVINE CE "Closing of the switch valve of the submission of 40 and switch valve of the unloading line 47 and opening the switch valve of the connecting laziness 45 7 Circulation of highly concentrated gas methane gas from the storage tank 8 to the adsorption column 223. OF BLOWING GAS 44; AND CLOSING THE SWITCHING AND | VALVE OF THE UNLOADING NEEDLE o Z and BREAK

FIG. 1 and, opening of the switching Khanan of a loss line 42 and closing of the switch valve of the floor line 40 deremic valve of the purging line 43 and switch valve of the nine -gas dishwasher 46 12 g reduction CLOSING OF THE SWITCHING VALVE OF THE COLLECTING VALVE; : pu - OPENING OF THE SWITCHING VALVE OF THE CONNECTING LINE OF THE ADSORPTION COLUMNS 45 3; tenet st Nis - their rut! yiv CLOSING OF THE SWITCHING VALVE OF THE CONNECTING LINE OF ADSORPTION COLUMNS 45 o (Y end Z.

FIG. FROM

Z os y y LEARN a a zh ii O Kay 4 snu A spey i z Z shishai 7tag) --Й : ! и 7а(7у7 i. я ; I vi a : 91 50 1 у , 2e и я . Za I aB 18 za ! 40 42 40 42 vu py Ж ОХ в-е7 lyk ; В Г -Х | "ОХ И о в - 32 Y ha i I Z -- Ba(5) 46 M vo. x ACT ! Stump SHI, STORAGE i-y m CONTROL ! I in -8 g.

that sn - 15. is ! e from Tr » : EE 65 |. sh! Shi 50

EE. rt 55. : - pt EV / I 45 weigh them - 35 to 15 20 25 Za 35 40 45 METHANE CONCENTRATION IN MINE GAS (volume 5) FIG; 14