[发明专利]含二氧化碳置换的变压吸附浓缩煤层气甲烷方法

权利要求书

1.一种含二氧化碳置换的变压吸附浓缩煤层气甲烷的方法，其特征在于：主要包括：原料气吸附、工质气体置换、床层再生、副产品气充压和工质气体回收，所述的工质气体置换采用带压置换操作方式，即在吸附压力下以二氧化碳置换吸附甲烷，具体工艺步骤：

1)吸附：原料煤层气在常温下进入吸附塔，吸附压力为0.3-1.0MPa，原料气中的强吸附组分甲烷在吸附剂床层中得到富集，弱吸附组分氮气则从塔顶流出；当吸附塔中的甲烷浓度分布前沿移至靠近塔顶位置但尚未穿透吸附塔顶端时，停止进气，吸附阶段结束；

2)吸附压力下的二氧化碳置换：吸附步骤结束后，二氧化碳持续进入吸附塔，吸附剂上吸附的甲烷被二氧化碳置换出来，甲烷气体得到进一步的富集，并在塔顶流出成为产品气，当二氧化碳的浓度分布前沿接近吸附塔顶端时，停止通入二氧化碳，置换步骤结束；

3)再生：置换步骤结束后，采用以副产品氮气吹扫或抽真空的方式使吸附塔再生；

4)充压：将副产品氮气通入再生后的吸附塔，将塔内压力充至吸附压力；

5)工质回收：以抽真空方法再生吸附塔，将抽出来的二氧化碳送入缓冲罐，加压后循环使用；或以氮气吹扫方法再生，采用溶剂吸收或通用的分离方法分离N₂/CO₂，将回收后的二氧化碳循环使用。

2.一种含二氧化碳置换的变压吸附浓缩煤层气甲烷的方法，其特征在于：主要包括的步骤为原料气吸附、工质气体置换、床层再生、副产品气充压和工质气体回收，所述的工质气体置换采用常压置换操作方式，即在常压下以二氧化碳置换吸附甲烷；

具体工艺步骤：

1)吸附：原料煤层气在常温下进入吸附塔，原料气中的强吸附组分甲烷在吸附剂床层中得到富集，弱吸附组分氮气则从塔顶流出，当吸附塔中甲烷的浓度分布前沿移至靠近塔顶但尚未穿透吸附塔时，停止进气，吸附阶段结束；

2)均压：吸附步骤结束后，该吸附塔与另一再生后的吸附塔相连通，用该塔内的氮气为结束再生步骤的吸附塔充压；

3)顺向减压：在完成均压步骤后，将吸附塔压力顺向减至常压，此时的甲烷浓度分布前沿应仍未穿透吸附塔顶端；

4)二氧化碳常压置换：吸附塔压力减至大气压后，进气路切换到二氧化碳气体开始置换步骤，二氧化碳持续进入吸附塔，将被吸附的甲烷置换出来；甲烷得到进一步富集，并在塔顶流出成为产品气，当二氧化碳的浓度分布前沿接近吸附塔顶端时，停止通入二氧化碳，置换步骤结束；

5)再生：置换步骤结束后，采用以副产品氮气吹扫或抽真空方式使吸附塔再生；

6)一次充压：再生步骤后，将吸附塔与另外一个完成吸附步骤的吸附塔相连通，进行均压操作，完成对再生后吸附塔的第一次充压；

7)二次充压：一次充压结束后，利用处于吸附步骤的吸附塔在吸附步骤中产生的带有压力的副产品气氮气对吸附塔进行二次充压，使塔内压力升至吸附压力；

8)工质回收：以抽真空方法再生吸附塔，将抽出来的二氧化碳送入缓冲罐，加压后循环使用；或以氮气吹扫方法再生，采用溶剂吸收或通用的分离方法分离N₂/CO₂，将回收后的二氧化碳循环使用。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于原料煤层气在常温下进入吸附塔的吸附压力为0.3-1.0MPa。