[发明专利]一种多塔置换真空变压吸附浓缩煤层气甲烷的方法

权利要求书

1.一种二氧化碳置换的真空变压吸附方法，其特征在于，采用多塔连续循环吸附、二氧化碳置换和真空解吸技术使低浓度甲烷的煤层气变成高品质的天然气燃料；所述方法的每个循环包括如下具体步骤：

步骤(1)加压：加压填充塔至吸附阶段设定的操作压力1.1atm～10atm；

步骤(2)甲烷吸附：在温度10℃～50℃、上述压力条件下，低浓度煤层气甲烷从填充塔塔底输入含有吸附剂的填充塔内，进行吸附捕集甲烷，当甲烷吸附前锋达到填充塔出口，吸附阶段结束；

步骤(3)二氧化碳置换：在温度10℃～50℃、压力1.1atm～10atm条件下，输入二氧化碳，置换塔内已吸附的甲烷和氮气，随着置换进行，从填充塔顶依次排出气体分别储存在三个缓冲罐内，分别为高浓度甲烷产品气、高浓度氮气略含少量甲烷、高浓度甲烷略含少量二氧化碳；塔内甲烷和氮气置换后，填充塔基本上充满二氧化碳；

步骤(4)降压：填充塔降压至常压，解吸塔内二氧化碳；

步骤(5)真空解吸：采用真空泵抽真空，使填充塔内压力降低为1kPa～15kPa；

步骤(6)真空吹扫1：在抽真空压力下，采用少量高浓度甲烷从塔顶吹扫，置换塔中二氧化碳；吹扫气1为步骤(3)得到的高浓度甲烷略含少量二氧化碳；

步骤(7)真空吹扫2：在抽真空压力下，采用少量高浓度氮气从塔顶吹扫，置换塔中甲烷；吹扫气2为步骤(3)得到的高浓度氮气略含少量甲烷。

2.如权利要求1所述的一种二氧化碳置换的真空变压吸附方法，其特征在于，所述的多塔中填充的吸附剂，选自为碳基材料和沸石分子筛中的一种或两种。

3.如权利要求1所述的一种二氧化碳置换的真空变压吸附方法，其特征在于，每个塔的填充高度为0.8-1.2米。

4.如权利要求1所述的一种二氧化碳置换的真空变压吸附方法，其特征在于，所述的多塔连续操作是三组或三组以上填充塔循环操作，每组含有单塔、两塔、三塔、四塔，或更多塔。

5.如权利要求1或4所述的一种二氧化碳置换的真空变压吸附方法，其特征在于，每组内多塔串联进行CH₄吸附捕集和CO₂置换；每组内多塔并联进行吸附剂CO₂再生。

6.如权利要求1所述的一种二氧化碳置换的真空变压吸附方法，其特征在于，所述低浓度甲烷的甲烷浓度为5％～20％。

7.如权利要求1所述的一种二氧化碳置换的真空变压吸附方法，其特征在于，步骤(3)输入的二氧化碳由两部分构成，在置换阶段前期，使用步骤(4)、步骤(5)和步骤(6)降压及真空解吸回收的二氧化碳，在置换阶段后期，使用补充的高浓度二氧化碳。

8.如权利要求7所述的一种二氧化碳置换的真空变压吸附方法，其特征在于，所述高浓度二氧化碳的纯度为90％以上。

9.如权利要求1所述的一种二氧化碳置换的真空变压吸附方法，其特征在于，步骤(3)二氧化碳置换阶段排出的部分含甲烷的不纯气体分别被用作真空解吸吹扫气，吹扫后，吹扫气2返回至步骤(2)中进料气源，吹扫气1返回至和步骤(3)中二氧化碳置换气源，循环回收甲烷。

10.如权利要求1所述的一种二氧化碳置换的真空变压吸附方法，其特征在于，步骤(5)采用真空泵抽真空，使填充塔内压力降低为5kPa～15kPa。