[發明專利]一種從天然氣中制備純甲烷的全溫程變壓吸附方法

在審

• 申請號: 201610195415.8
• 申請日: 2016-03-31
• 公開（公告）號: CN105777471A
• 公開（公告）日: 2016-07-20
• 發明（設計）人: 劉開莉;陳運;鐘佳航;蔡躍明;鐘雨明
• 申請（專利權）人: 四川天采科技有限責任公司
• 主分類號: C07C7/12
• 分類號: C07C7/12;C07C7/00;C07C9/04
• 代理公司: 成都弘毅天承知識產權代理有限公司 51230
• 代理人: 徐金瓊

技術領域

本發明涉及甲烷提純領域，更具體的說是涉及一種從天然氣中制備純甲烷的全溫 程變壓吸附方法。

背景技術

甲烷在自然界的分布很廣，是含碳量最?。ê瑲淞孔畲螅┑臒N，也是天然氣、沼氣、 油田氣及煤礦坑道氣的主要成分。它是用來作燃料、制造氫氣、炭黑、一氧化碳、乙炔、氫氰 酸及甲醛等物質的重要原料氣。用于化學合成的原料時，甲烷必須是高純的，以保證下游有 效的合成。天然氣中主要以甲烷為主，經過預處理凈化后的天然氣甲烷含量超過90%以上； 天然氣中的甲烷經低溫和加壓液化即深冷精餾技術，制得純甲烷（99%以上），可以用特殊船 舶越洋運輸。

目前，制得純甲醇的技術僅有深冷精餾法，深冷精餾是一種較為成熟的分離提純 技術，相關專利如申請號為：CN00119952.8的《生產燃料及純甲烷的深冷精餾系統》，但由于 深冷精餾將甲烷液化需要大量的冷耗和投資，尤其對于小規模的純甲烷裝置，投資和運行 成本極其高昂；其他方法都只能濃縮，無法獲取純甲烷。

傳統的變壓吸附法和膜分離法是常用于甲烷濃縮的工藝方法；但對于天然氣中除 了大量的甲烷還有部分C2及以上組分的高烴成分，前者吸附以后不能解吸再生，后者因天 然氣里的C2及以上組分的高烴成分對膜極易造成損壞，因此裝置壽命很短，甚至不超過一 年。后來又有變溫吸附法，用高溫對吸附的高烴組分進行解吸，但是此種方法需耗大量的熱 能和再生氣，再生氣來源困難。

發明內容

全溫程變壓吸附(英文全稱：FullTemperatureRange-PressureSwing Adsorption，簡稱：FTrPSA)是一種以變壓吸附為基礎的方法，利用不同物料組分本身在不 同壓力與溫度下的吸附分離系數及物理化學性質的差異性，采取犧牲少許吸附效果但易于 解吸的中高溫操作或易于吸附的低溫操作來分離和提純各種氣體的方法。

本發明提供一種從天然氣中制備純甲烷的全溫程變壓吸附方法，為一種制取純甲 烷的新方法，通過FTrPSA對甲烷進行提純，采用60~150℃的操作溫度，解決了吸附相中烴組 分不能解吸或者難解吸的問題，大大提高了吸附劑使用壽命；相較于深冷精餾法，又解決了 現有技術中能耗和投資高的難題。

為解決上述的技術問題，本發明采用以下技術方案：

一種從天然氣中制備純甲烷的全溫程變壓吸附方法，包括如下步驟：

（1）變壓吸附提純工序；

a.在變壓吸附系統中進行，以天然氣為原料，天然氣從吸附塔底部進入然后進行吸 附，吸附壓力為0.05~3.5Mpa，操作溫度為60~150℃，多臺吸附塔交替循環操作，保證天然氣 連續進入；

b.未被吸附的CH4從吸附塔頂部排出，得到純甲烷產品；

c.吸附相里的C2及以上組分等烴類組分為被濃縮至15~30%，通過真空泵抽空解吸得 到富烴解吸氣，而后進入解吸氣回收利用工序；

（2）解吸氣回收利用工序；

將富烴解吸氣直接通入燃燒系統、火炬系統燃燒或通過烴類回收單元進行回收，所述 烴類回收單元采用冷凝和冷油吸收的方式把C2及以上組分的烴類組分回收，未被吸收的 CH4、CO2和極少量的C2及以上組分組成的不凝氣體從吸收塔頂部排出，返回到變壓吸附提 純工序繼續循環脫除烴類。

更進一步的，所述變壓吸附提純工序的變壓吸附系統由N個吸附塔組成，N為大于1 的自然數；其中1～N-1個吸附塔處于吸附狀態，其余吸附塔處于再生狀態。

更進一步的，所述吸附塔內裝填料是活性炭、硅膠、活性氧化鋁、分子篩的一種或 多種。

更進一步的，所述解吸氣回收利用工序中富烴解吸氣被引入燃燒系統或火炬系統 作為燃料燃燒后生成的廢氣直接排入大氣。

更進一步的，所述烴類回收單元包含一級初冷、二級冷卻和冷油吸收：

a.一級初冷：從變壓吸附提純工序來的富烴解吸氣溫度為60~150℃，將富烴解吸氣降 溫至常溫；

b.二級冷卻：將富烴解吸氣進一步降至-10~10℃，除去大部分的C4+組分和部分C2、C3 組分；

c.冷油吸收：冷卻后的富烴解吸氣，進入冷油吸收塔，富烴解吸氣中的C2及以上組分 被油吸收下來，未被吸收的CO2和極少量的烴從冷油吸收塔頂部排出，返回到變壓吸附提純 工序繼續循環脫除烴類。