[發明專利]一種提濃低濃度瓦斯氣的方法

有效

• 申請號: 201310723718.9
• 申請日: 2013-12-25
• 公開（公告）號: CN103695063A
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發明（設計）人: 劉清源;魏榮;敬洪岑
• 申請（專利權）人: 四川省達科特能源科技有限公司
• 主分類號: C10L3/10
• 分類號: C10L3/10;B01D53/047
• 代理公司: 云南派特律師事務所 53110
• 代理人: 龔筍根

技術領域

本發明涉及一種提濃低濃度瓦斯氣的方法。

背景技術

我國是一產煤大國，瓦斯氣資源十分豐富，我國2000m內煤層氣量達35萬億立方米，與陸上常規天然氣量相當。目前我國煤礦瓦斯氣中大部分CH₄濃度都比較低，國家《煤礦安全規程》規定CH₄濃度低于30%的瓦斯氣禁止使用，只能放空處理，造成了資源的極大浪費。若能充分回收利用此部分資源，對緩解我國能源緊張、減少溫室氣體的排放，都起著重大作用、意義深遠。

為了盡可能的回收瓦斯氣資源，很多學校、科研單位進行了開發研究，提出了多種瓦斯氣提濃CH₄的方法，主要有間接深冷法、催化氧化法、溶液吸收法、變壓吸附分離法。

間接深冷法：是利用冷介質對CH₄深冷液化，而不凝氣N₂、O₂放空，大量的不凝氣深度冷卻，造成能耗高，限制了它在低濃度瓦斯氣提濃的使用。另外設備造價高、開停車慢；

催化氧化法：利用CH₄和O₂在催化劑的作用下發生反應，將瓦斯氣中的O₂消耗掉，使瓦斯氣在后續處理中能安全運行，由于在催化反應中CH₄也要被消耗，CH₄濃度越低，即O₂含量越高，消耗CH₄越高、CH₄收率越低，故在低濃度瓦斯氣濃縮中更不宜采用。另外在催化反應中還會產生CO₂等新的雜質，增加了脫雜的處理步驟；

溶液吸收法：采用吸收液，吸收脫除O₂后再加以應用，該技術目前還不成熟，無法應用到工業生產中；

變壓吸附分離法：技術最成熟，而且以其流程簡單、自動化程度高、投資少、運行費用低成為唯一投入工業運行的技術方法，在CH₄—N₂吸附分離中，由于吸附劑的分離系數較低，在吸附過程中CH₄在塔內形成的濃度梯度比較小，在保持塔頂吸附尾氣中CH₄濃度較低時，塔內吸附劑達到吸附飽和的就少，解吸氣中CH₄含量也就較低，而在CH₄—N₂吸附分離中，我們希望吸附尾氣中CH₄越低越好，以提高CH₄收率，又希望解吸氣中CH₄濃度越高越好，但在一座吸附塔中，二者難以兼得，因此有許多人提出了多種串聯型的變壓吸附工藝，如CN1140418A、CN1334135A、CN1334136A、CN1248482、CN1347747A、CN1248482A等專利所報導，這些工藝方法都是采用兩套PSA裝置串聯吸附，即第一套吸附的尾氣作為第二套吸附的原料氣，為了使解吸氣中易吸附組份濃度增高，就使吸附尾氣中易吸附組份濃度適當升高，且小于原料氣，該股氣由于易吸附組份含量低經第二套吸附后，吸附尾氣中易吸附組份就會比僅用一套PSA要低，這樣就提高了前述的兩個希望值，由于是兩套PSA裝置同時運行，其投資費用必然要高，運行費用也相應提高。

也有人針對上述缺點提出了一步法串聯變壓吸附工藝，如CN1394665A，該工藝至少由3個吸附塔組成，如A、B、C三塔，設A塔正進行第二次吸附，原料氣由A塔底進入，控制A塔塔頂出氣中易吸附組份到一稍高濃度，該氣從塔底進入處于第一次吸附的B塔，從B塔頂出來的易吸附組份濃度變低，達到要求，與此同時C塔進行均降、抽空、均升、終升等過程，使C塔壓力達到吸附壓力，待A、B串聯吸附完成后，即可開始下一輪B、C塔串聯吸附、A塔進行均降、抽空、均升、終升等過。在此過程中，像一般變壓吸附過程一樣，均降、抽空后的干凈塔，又被吸附相對飽和的第二次吸附后的塔內均壓氣所污染，易吸附組份濃度超過處于第一次吸附塔，而且在塔內也未能建立與吸附相應的濃度梯度。當進入下一輪串聯吸附時，易吸附組份高的且又未建立相應濃度梯度的塔卻進入串聯吸附的后段，顯然要影響到串聯吸附尾氣易吸附組份的降低。

發明內容

本發明提出了一種提濃低濃度瓦斯氣的方法，解決了現有技術中的不足，運用該方法進行提濃瓦斯氣所得CH₄收率大幅提高，而且CH₄濃度的增值高，投資少、運行費用低。

本發明的技術方案是這樣實現的：