【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及甲烷回收，尤其涉及模擬移動床運行多塔變壓吸附工藝分離ch4和co2的方法。
技術介紹
1、甲烷是一種重要的清潔能源，已經被廣泛地投入工業、商業以及住宅應用之中，其每年的消耗量占據全球能源消耗總量的22％。另外，甲烷燃燒時的碳排放量遠低于其它傳統化石能源，由于這一優勢，甲烷成為未來的主體消費能源。
2、眾所周知，沼氣的主要成分是甲烷，由于沼氣的來源豐富，如生活垃圾發酵、林業垃圾發酵、能源作物發酵等，使得沼氣成為一種有價值的、可持續的能源載體。通過發酵得到的沼氣非常規天然氣，其中甲烷與二氧化碳的組成比例一般為50:50，由于酸性氣體co2的存在不僅影響了甲烷的燃燒效果，還會對運輸管路造成腐蝕，因此，必須通過去除co2來升級或凈化原始沼氣，從而增加其ch4含量，進而生產出高純度的生物甲烷。目前，由于沼氣的生產能力通常很小，變壓吸附技術因其適合處理小到中等產能產品的特點，成為將沼氣升級為生物甲烷的最適合的技術。另外，變壓吸附法在分離過程中無需外加熱源，其設備簡單，能源消耗低，成本低，且對氣體提純后不會造成二次污染，操作靈活，也被認為是非常有前景的分離沼氣中ch4和co2的方法。
3、傳統五步真空變壓吸附工藝通常包括加壓、吸附、置換、抽真空、吹掃五個操作步驟。在分離過程中，通過吸附劑對甲烷與二氧化碳吸附平衡量之間的差異實現ch4和co2分離，由于甲烷為弱吸附組分，在吸附步驟，強吸附組分二氧化碳被吸附劑吸附，弱吸附組分甲烷因吸附量小，可在吸附塔的塔頂出口處得到富甲烷產品氣。在抽真空操作下，因塔內氣壓減小
4、在此過程中，每個步驟均采用單塔進行操作，由于受限于吸附劑的量和吸附劑的吸附能力，ch4和co2的混合氣經吸附操作后得到的產品氣中依然摻雜有大量co2，使得ch4和co2的分離效率比較低，雖然可通過增加吸附劑填充床層的長度來增加塔內吸附量，但床層長度過長會導致抽真空環節塔壓降增大，造成吸附劑再生難的問題，導致分離成本非常高。另外，完成吸附操作的吸附塔經過單次置換后即進入解吸環節，可能存在置換不徹底的情況，從而降低ch4的回收率。
技術實現思路
1、本專利技術的一個優勢在于提供模擬移動床運行多塔變壓吸附工藝分離ch4和co2的方法，本專利技術在吸附操作中多塔串聯的方式增加了吸附劑填充床層長度，且不會導致單塔因床層長度過長而在后續抽真空環節塔壓降增大，提高ch4與co2的分離效率的同時確保吸附劑能夠順利再生。
2、本專利技術的一個優勢在于提供模擬移動床運行多塔變壓吸附工藝分離ch4和co2的方法，通過所述模擬移動床運行多塔變壓吸附工藝分離ch4和co2的方法分離30％-60％ch4和co2混合氣時，可以同時得到兩個高濃度產品氣，高于95％純度的ch4產品氣和99％純度的co2副產品氣。
3、本專利技術的一個優勢在于提供模擬移動床運行多塔變壓吸附工藝分離ch4和co2的方法，本專利技術在置換操作中采用多塔串聯的方式增加吸附劑填充床層長度，并模擬移動床操作模式，這樣一來，相比常規的變壓吸附工藝，大大提高co2置換塔內滯留的ch4效率和ch4的回收率。
4、本專利技術的一個優勢在于提供模擬移動床運行多塔變壓吸附工藝分離ch4和co2的方法，本專利技術在吸附操作中采用多塔串聯的方式并模擬移動床操作模式運行，使塔內吸附劑相與氣體流動相形成逆流流動，相比常規的變壓吸附工藝，吸附劑的利用率得到大幅度提高。
5、為達到本專利技術以上至少一個優勢，本專利技術提供模擬移動床運行多塔變壓吸附工藝分離ch4和co2的方法，模擬移動床運行多塔變壓吸附工藝分離ch4和co2的方法，包括如下步驟：
6、(1)至少兩吸附塔執行吸附操作，打開一執行吸附操作的所述吸附塔塔底與混合通氣裝置之間連接的進料線上的進料閥、將所有執行吸附操作的所述吸附塔串聯的連通線上的導流閥和其中一執行吸附操作前需被加壓的所述吸附塔塔頂與ch4儲氣裝置之間連接的出料線上的出料閥，混合氣經所述混合通氣裝置導入一所述吸附塔并隨后導入其余的執行吸附操作的所述吸附塔，在此過程中，部分co2被吸附，且經至少一執行吸附操作的所述吸附塔吸附后的混合氣從所述吸附塔的塔頂流出并導向執行吸附操作前需被加壓的所述吸附塔的塔底，以混合氣中的ch4對所述吸附塔進行加壓，以使處于負壓狀態的所述吸附塔達到吸附設定壓力，再由加壓后的所述吸附塔執行吸附操作，以重復吸附co2，最后部分ch4從加壓吸附后的所述吸附塔的塔頂排出并導向所述ch4儲氣裝置；
7、(2)同時，至少兩所述吸附塔執行置換操作，打開一執行置換操作的所述吸附塔的塔底與co2儲氣裝置之間連接的置換線上的置換閥、將所有的執行置換操作的所述吸附塔串聯的所述連通線上的所述導流閥和由所述混合通氣裝置直接導入混合氣的執行吸附操作的所述吸附塔與最后執行置換操作的所述吸附塔之間所述連通線上的所述導流閥，部分co2由所述co2儲氣裝置排出并導入一執行置換操作的所述吸附塔內，co2與殘留于所述吸附塔中的ch4進行置換以從所述吸附塔的塔頂排出的co2與ch4的混合氣，co2與ch4的混合氣導向其余的執行置換操作的所述吸附塔，以利用co2與ch4的混合氣中的co2置換其余的執行置換操作的所述吸附塔內的ch4，由最后執行置換操作的所述吸附塔塔頂排出的co2與ch4的混合氣流向由所述混合通氣裝置直接導入混合氣的執行吸附操作的所述吸附塔；
8、(3)同時，一所述吸附塔執行解吸操作，打開執行解吸操作的所述吸附塔塔底與泵之間連接的解吸線上的第二解吸閥和所述泵與所述co2儲氣裝置之間連接的所述解吸線上的引流閥，所述泵運行以對所述吸附塔抽真空，以使所述吸附塔內的部分co2被解吸并由所述吸附塔的塔底導向所述co2儲氣裝置；
9、(4)在抽真空條件下，執行解吸操作的所述吸附塔塔底與所述泵之間連接的所述解吸線上的所述第二解吸閥保持打開狀態，打開對應的所述吸附塔塔頂與所述ch4儲氣裝置之間連接的所述解吸線上的第一解吸閥和所述泵與所述混合通氣裝置連接的所述解吸線上的所述引流閥，部分ch4由所述ch4儲氣裝置排出并導入對應的所述吸附塔內，以吹掃所述吸附塔內的co2，最終co2和ch4的混合氣由所述吸附塔的塔底導向所述混合通氣裝置；
10、(5)循環步驟(1)至步驟(4)，循環前由所述混合通氣裝置直接導入混合氣的執行吸附操作的所述吸附塔于下一次循環中最后執行置換操作，循環前與由所述混合通氣裝置直接導入混合氣的執行吸附操作的所述吸附塔通過所述連通線串聯的執行吸附操作的所述吸附塔于下一次循環中直接由所述混合通氣裝置導入混合氣以執行吸附操作，循環前由所述co2儲氣裝置直接導入co2的執行置換操作的所述吸附塔于下一次循環中執行解吸操作，循環前與由所述co2儲氣裝置直接導入co2的執行置換操作的所述吸附塔通過所述連通線串聯的執行置換操作的所述吸附塔于下一次循環中直接由所述co2儲氣裝置導入co2以執行置換操作，本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.模擬移動床運行多塔變壓吸附工藝分離CH4和CO2的方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述模擬移動床運行多塔變壓吸附工藝分離CH4和CO2的方法，其特征在于，所述吸附塔內的吸附劑被實施為沸石或活性炭。
3.根據權利要求1所述模擬移動床模式運行多塔變壓吸附工藝分離CH4和CO2的方法，其特征在于，由所述CO2儲氣裝置直接向執行置換操作的所述吸附塔導入的CO2的濃度為99％，由所述CH4儲氣裝置直接向執行解吸操作的所述吸附塔導入的CH4的濃度高于95％。
4.根據權利要求1所述模擬移動床運行多塔變壓吸附工藝分離CH4和CO2的方法，其特征在于，步驟(1)至步驟(4)循環至與所述吸附塔設置的數量相同的次數以完成一個周期，與此同時每一所述吸附塔執行至少兩次吸附操作和至少兩次置換操作。
5.根據權利要求1所述模擬移動床運行多塔變壓吸附工藝分離CH4和CO2的方法，其特征在于，所述吸附塔設置有多個，執行吸附操作的所述吸附塔和執行置換操作的所述吸附塔的數量總和相較于所述吸附塔設置的總數少一，執行吸附操作的所述吸附塔的數量和執行
6.根據權利要求1所述模擬移動床運行多塔變壓吸附工藝分離CH4和CO2的方法，其特征在于，執行吸附操作需被加壓的所述吸附塔被加壓所用的CH4來源于執行置換操作的所述吸附塔排出而經過吸附操作分離出的CH4和其余執行吸附操作的所述吸附塔經吸附操作分離出的CH4。
7.根據權利要求1所述模擬移動床運行多塔變壓吸附工藝分離CH4和CO2的方法，其特征在于，所述吸附塔執行吸附操作和置換操作時的壓力為101kPa-1010kPa。
8.根據權利要求1所述模擬移動床運行多塔變壓吸附工藝分離CH4和CO2的方法，其特征在于，所述吸附塔執行解吸操作時處于10kPa-20kPa的真空狀態或常壓。
9.根據權利要求1所述模擬移動床運行多塔變壓吸附工藝分離CH4和CO2的方法，其特征在于，所述吸附塔內的溫度為常溫。
10.根據權利要求1所述模擬移動床運行多塔變壓吸附工藝分離CH4和CO2的方法，其特征在于，將步驟(3)和步驟(4)所需合計時長作為每輪循環的間隔時間。
...【技術特征摘要】
1.模擬移動床運行多塔變壓吸附工藝分離ch4和co2的方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述模擬移動床運行多塔變壓吸附工藝分離ch4和co2的方法，其特征在于，所述吸附塔內的吸附劑被實施為沸石或活性炭。
3.根據權利要求1所述模擬移動床模式運行多塔變壓吸附工藝分離ch4和co2的方法，其特征在于，由所述co2儲氣裝置直接向執行置換操作的所述吸附塔導入的co2的濃度為99％，由所述ch4儲氣裝置直接向執行解吸操作的所述吸附塔導入的ch4的濃度高于95％。
4.根據權利要求1所述模擬移動床運行多塔變壓吸附工藝分離ch4和co2的方法，其特征在于，步驟(1)至步驟(4)循環至與所述吸附塔設置的數量相同的次數以完成一個周期，與此同時每一所述吸附塔執行至少兩次吸附操作和至少兩次置換操作。
5.根據權利要求1所述模擬移動床運行多塔變壓吸附工藝分離ch4和co2的方法，其特征在于，所述吸附塔設置有多個，執行吸附操作的所述吸附塔和執行置換操作的所述吸附塔的數量總和相較于所述吸附塔設置的總數少一，執行吸附操作的所...
【專利技術屬性】
技術研發人員：張正雄，李平，
申請(專利權)人：上海聯風氣體有限公司，
類型：發明
國別省市：
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