[發明專利]一種用于甲烷高效脫氮的吸附劑模塊

有效

• 申請號: 201711068112.0
• 申請日: 2017-11-03
• 公開（公告）號: CN109745827B
• 公開（公告）日: 2021-10-15
• 發明（設計）人: 王樹東;孫天軍;趙生生
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: B01D53/047
• 分類號: B01D53/047;C10L3/10
• 代理公司: 沈陽晨創科技專利代理有限責任公司 21001
• 代理人: 鄭虹

1.一種用于甲烷高效分離的吸附劑模塊，其特征在于該吸附劑模塊由規整結構吸附劑構建的組合型吸附劑模塊，所述規整結構吸附劑模塊為水力當量直徑大于10mm、長度大于30mm、內擴散距離小于0.3mm的形狀規整的吸附劑；

所述規整結構吸附劑模塊由多種吸附劑組裝而成，按照原料氣流向依次疊加，其順序為：脫水吸附劑，CO₂吸附劑，甲烷吸附劑；

其中脫水吸附劑體積占組合型吸附劑總體積的份數15-40%，CO₂吸附劑體積占組合型吸附劑總體積的份數5-30%、甲烷吸附劑占組合型吸附劑總體積的份數30-80%；

所述組合型吸附劑模塊包含（1）脫水吸附劑為活性氧化鋁或硅膠；（2）CO₂吸附劑為CO₂-CH₄分離因子大于8的金屬有機框架材料；（3）甲烷吸附劑為CH₄-N₂分離因子大于5的金屬有機框架材料；

所述規整結構吸附劑按照原料氣流向依次疊加，其順序為：活性氧化鋁或硅膠規整結構脫水吸附劑，規整結構CO₂吸附劑與規整結構甲烷吸附劑，在疊加方向的上、下兩個端面進行固定，并形成低濃甲烷提純與分離吸附劑模塊。

2.根據權利要求1所述的一種用于甲烷高效分離的吸附劑模塊，其特征在于所述吸附劑模塊用于甲烷的吸附分離，基于平衡吸附分離原理實現低濃甲烷氣的提純凈化為高濃或高純甲烷氣。

3.根據權利要求2所述的一種用于甲烷高效分離的吸附劑模塊，其特征在于所述低濃甲烷氣為含甲烷摩爾數小于90%的混合氣，雜質主要含有大量N₂與少量CO₂和水蒸氣的混合氣源。

4.根據權利要求3所述的一種用于甲烷高效分離的吸附劑模塊，其特征在于所述低濃甲烷氣為甲烷摩爾濃度介于10%-75%的氣體。

5.根據權利要求4所述的一種用于甲烷高效分離的吸附劑模塊，其特征在于低濃甲烷氣為甲烷摩爾濃度介于15-50%的氣體。

6.根據權利要求1所述的一種用于甲烷高效分離的吸附劑模塊，其特征在于所述規整結構吸附劑為水力當量直徑大于30mm，長度大于50mm的形狀規整的吸附劑材料；內擴散距離小于0.15mm。

7.根據權利要求1所述的一種用于甲烷高效分離的吸附劑模塊，其特征在于所述規整結構吸附劑模塊形狀包括：蜂窩狀、夾層狀、纖維織物狀或泡沫狀結構。

8.根據權利要求1所述的一種用于甲烷高效分離的吸附劑模塊，其特征在于述金屬有機框架材料為Cu^II、Al^III、Mg^II、Mn^II、Fe^III、Ni^II、Co^II、Zn^II中的一種或幾種金屬離子組合，與有機配體通過配位絡合作用而自組裝形成的具有超分子多孔網絡結構的化合物；

所述有機配體選自于丁二酸、富馬酸、1,2,3-苯三甲酸、1,2,4-苯三甲酸、1,3,5-苯三甲酸、1,4-苯二甲酸、2,5-二羥基-1,4-苯二甲酸、1,3-苯二甲酸、1,4-萘二酸、2,6-萘二酸、異煙酸、3-吡啶甲酸、3,4-吡啶二甲酸、2,5-吡啶二甲酸、2,6-萘二磺酸鈉、3-吡啶磺酸、4,5-二羥基-1,3-二苯磺酸、咪唑、2-甲基咪唑、4-甲基咪唑、2-硝基咪唑、苯并咪唑、4,4’-聯吡啶、乙二胺、三乙烯二胺一種或多種。

9.根據權利要求1所述的一種用于甲烷高效分離的吸附劑模塊，其特征在于用于甲烷高效分離的吸附劑模塊的空隙率小于60%的吸附劑模塊。

10.根據權利要求1所述的一種用于甲烷高效分離的吸附劑模塊，其特征在于用于甲烷高效分離的吸附劑模塊的空隙率小于50%的吸附劑模塊。