專利名稱：垃圾填埋氣深度提純制取甲烷的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及混合氣分離、凈化和可再生能源回收利用領(lǐng)域，特別涉及一 種從垃圾填埋氣中提純制取甲烷的方法。
背景技術(shù)：
垃圾填埋氣(LFG)是衛(wèi)生填埋場(chǎng)的降解產(chǎn)物之一。垃圾填埋氣的成分復(fù) 雜，除主要組分CH4、 C02外，其它已被檢測(cè)出的物質(zhì)有140種以上，包括 N2、 02、 H2S 、 H20，高沸點(diǎn)雜質(zhì)硫化物、氯化物等，以及一些含量極低(總 體積濃度小于1%)的其他微量揮發(fā)性有機(jī)物雜質(zhì)(簡(jiǎn)稱VOCs),如氯代烴 類、苯系物、卣代烴等。聯(lián)合國(guó)稱每年有L48億噸垃圾被填入中國(guó)各地的填 埋場(chǎng)中，而每噸垃圾在填埋場(chǎng)壽命期內(nèi)大約可產(chǎn)生100 ~ 200m3的填埋氣，因 此這些垃圾中的有機(jī)成分每年都產(chǎn)生數(shù)量巨大的填埋氣。這些填埋氣無(wú)控制 的遷移和聚積，會(huì)產(chǎn)生二次污染，引發(fā)燃燒爆炸事故。另外，LFG又是一類 溫室氣體，它對(duì)大氣臭氧層有石皮壞作用。
垃圾填埋氣中014含量高達(dá)40%-65%,其熱值一般為7450~22350KJ/m3, 脫水后熱值可提高10%,除去C02、 H2S及其它雜質(zhì)組分后，又可將熱值提 高到22360 ~ 26000KJ/m3 (天然氣的熱值為37260KJ/m3 )，因此它又是一種潛 在的可回收利用清潔能源。填埋氣的利用有熱利用，發(fā)電和提純凈化等多種 形式，不同的利用方式，能源的利用效率相差較大，填埋氣提純后進(jìn)行高值 利用，是最為高效的利用方式，高純曱烷可用作燃料及制造氫、 一氧化碳、 炭黑、乙炔、氫氰酸及曱醛等物質(zhì)的原料，也常作為實(shí)驗(yàn)室色譜載氣。填埋 氣提純作化工原料對(duì)CH4的純度要求均較高，需盡量脫除其中的C02、 H2S、
N2、 02和H20以及其他一些雜質(zhì)氣體。目前，填埋氣提純后主要用于發(fā)電和 作車用燃料。
專利ZL200410081272.5采用脫^i、冷凍分液、變溫吸附、變壓吸附的洱關(guān) 合工藝從垃圾填埋氣中回收曱烷，該工藝采用低溫操作，能耗高，投資大， 并且沒(méi)有對(duì)垃圾填埋氣中的02作進(jìn)一步脫除，產(chǎn)品氣曱烷純度^l為80% ~90%。專利ZL200510004873.0對(duì)填埋氣進(jìn)行壓縮，冷凍干燥，多級(jí)過(guò)濾，吸 附干燥后，再進(jìn)行高壓吸附，并流均壓，常壓再生的變壓吸附循環(huán)工藝，產(chǎn) 品氣曱烷純度96%左右。CN101219919A在填埋氣^R純中釆用釔催化加氬脫 氧方法，過(guò)程中增加了氫氣的消耗，使運(yùn)行費(fèi)用增加，獲得的產(chǎn)品氣曱烷濃 度為90%~95%。目前的變壓吸附(PSA)系統(tǒng)尚無(wú)法達(dá)到99%以上的較高 純度產(chǎn)品的要求，產(chǎn)品氣中含有少量氮?dú)狻⒀鯕夂投趸?。?guó)內(nèi)外對(duì)以CH4 為產(chǎn)品的CH4/N2體系的PSA研究也一直都非常薄弱。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種從垃圾填埋氣中深度提純制取曱烷的工藝方 法，去除低溫操作，也不使用催化劑，以低能耗和低運(yùn)行費(fèi)用實(shí)現(xiàn)曱烷的提 取，同時(shí)可以將少量的N2、 02從填埋氣中有效地分離出來(lái)。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案
一種垃圾填埋氣深度提純制取甲烷的方法，采用變壓吸附法脫除所述填 埋氣中的氮?dú)夂脱鯕狻?br> 進(jìn)一步地，上述變壓吸附法中，曱烷作為吸附質(zhì)被吸附劑選擇吸附。 進(jìn)一步地，上述脫除氮?dú)夂脱鯕獍ㄒ患?jí)、兩級(jí)或兩級(jí)以上變壓吸附過(guò)程。
進(jìn)一步地，上述變壓吸附法為每一個(gè)吸附床在一次循環(huán)中，均經(jīng)過(guò)吸 附、均壓降、放空、吹掃、抽真空、均升壓和最終升壓過(guò)程。
進(jìn)一步地，上述吸附步驟的壓力為0.4MPa 1.5MPa，吸附溫度為10~ 40。C;所述抽真空步驟的壓力為-0.06 ~ -0.1 MPa。
進(jìn)一步地，上述變壓吸附法中，包括1~6次的均壓降和均升壓步驟。
進(jìn)一步地，上述變壓吸附法中，其采用的變壓吸附系統(tǒng)中包括2~8個(gè)并 聯(lián)組成的吸附塔。
進(jìn)一步地，上述變壓吸附系統(tǒng)中包括1-4個(gè)均壓罐。
進(jìn)一步地，上述變壓吸附法中，由單個(gè)吸附塔或多個(gè)吸附塔同時(shí)進(jìn)行吸 附操作。
進(jìn)一步地，在上述的填埋氣在脫除氮?dú)夂脱鯕馇斑€包括如下步驟 (l)壓縮脫硫，脫除填埋氣中的含硫氣體及部分水分；(2) 變壓吸附脫碳，脫除步驟(1)中氣體的二氧化碳及部分水分，獲
得凈化氣；
(3) 深度干燥凈化，脫除所述凈化氣中的水分和殘留的二氧化碳。 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果
(1) 本發(fā)明利用變壓吸附法將少量的N2、 02從填埋氣中分離出來(lái)，其 工藝筒單、設(shè)備緊湊、操作費(fèi)用低、適用性強(qiáng)。同時(shí)，由于方法不使用催化 劑加氫脫氧，也避免了提純的曱烷中混入氫氣。
(2) 本發(fā)明采用兩級(jí)或多級(jí)變壓吸附脫碳和脫氮氧，可以實(shí)現(xiàn)不同雜質(zhì) 氣體的深度脫除。相對(duì)于深冷脫氮的方法，具有能耗低，操作性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。
(3) 本發(fā)明的工藝方法不僅適用于垃圾填埋氣提純，也適用于其他各種沼氣。
(4) 通過(guò)本發(fā)明的方法所獲得的產(chǎn)品純度高，曱烷氣體純度^>9%,有 機(jī)雜質(zhì)基本被去除，曱烷純度可達(dá)到較高純度曱烷利用的要求。


圖1為本發(fā)明方法的工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式
圖1所示為本發(fā)明的工藝流程圖，從垃圾填埋氣中提取曱烷的主要工藝 過(guò)程如下
(1) 填埋氣壓縮脫硫?qū)⒊槿〉睦盥駳膺M(jìn)行壓縮，壓縮氣體壓力 0.4MPa 1.5MPa。進(jìn)入脫硫單元脫除原料氣中的含硫氣體以及部分水分、雜 質(zhì)顆粒、少量酸性氣體和油脂。
(2) 變壓吸附脫碳經(jīng)脫^Tu處理后的填埋氣進(jìn)入第一級(jí)變壓吸附單元。 該變壓吸附系統(tǒng)由2 8個(gè)吸附床組成的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)系統(tǒng)，吸附床層氣體入口端 裝填活性氧化鋁，再裝填硅膠、分子篩以及碳分子篩中的一種或幾種復(fù)合填 裝吸附劑。每個(gè)吸附床在一次循環(huán)中依次經(jīng)歷吸附、至少一次均壓降、逆向 放壓、抽真空或吹掃、至少一次均壓升及最終升壓步驟，吸附步驟壓力為 0.4MPa 1.5MPa，其吸附溫度為10~40°C,富含曱烷的凈化氣由塔頂進(jìn)入下
6一工序，C02廢氣由塔底放空。操作中當(dāng)吸附前沿到達(dá)距吸附床層氣體出口 一段距離時(shí)，停止進(jìn)氣吸附，吸附塔進(jìn)入順向減壓狀態(tài)，吸附塔在自身減壓 過(guò)程中對(duì)另一吸附塔進(jìn)行升壓，為了有效回收曱烷氣體，均壓過(guò)程可以是多
放壓的最終壓力接近常壓；抽真空步驟進(jìn)一步讓吸附在床層內(nèi)的雜質(zhì)組分解 吸出來(lái)，抽空壓力為-0.04 -0.1MPa;最終升壓步驟利用吸附步驟所得的產(chǎn)品 氣從吸附床產(chǎn)品端進(jìn)行升壓，使其壓力達(dá)到吸附壓力。該單元主要利用脫碳 吸附劑對(duì)曱烷、二氧化石友及其它雜質(zhì)氣體的吸附分離性能的差異脫除填埋氣 中的水分、二氧化碳及一些重?zé)N類雜質(zhì)。
(3)深度干燥凈化經(jīng)第一級(jí)變壓吸附脫碳后的凈化氣進(jìn)入深度干燥凈 化單元，深度干燥單元可采用裝填活性氧化鋁和硅膠的變溫吸附(TSA)裝 置，可進(jìn)一步脫除凈化氣中的水分和殘留的二氧化碳。
(4 )變壓吸附脫氮氧深度干燥凈化后的氣體進(jìn)入第二級(jí)變壓吸附裝置， 該變壓吸附系統(tǒng)根據(jù)處理要求可由2 ~ 8個(gè)吸附床組成的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)系統(tǒng)，床層 中裝填對(duì)CHVN2、 02混合氣體具有較好分離能力的活性炭或碳分子篩吸附 劑，對(duì)于分離提濃CH4/N2中的強(qiáng)吸附組分CH4，是從吸附相獲得，如何增大 CH4在吸附相中的濃度以及所采用的解吸手段是關(guān)鍵，因此在PSA過(guò)程中設(shè) 置有吸附、并流減壓、放空、吹掃、抽真空以及終充步驟。其中吹掃過(guò)程是 利用產(chǎn)品氣由吸附塔底部回吹，將床層中殘留的氮?dú)?、氧氣清除，由塔頂?出并回流到原料氣壓縮工序進(jìn)行循環(huán)，以提高曱烷的回收率。吸附步驟壓力 為0.4MPa 1.5MPa，其吸附溫度為10 ~ 40°C ，吸附劑再生抽真空壓力為 -0.06~-0.1MPa。曱烷作為^皮吸附組分在解吸過(guò)程中，由;荅底通過(guò)》文空和抽真 空等手段得到釋放，并作為產(chǎn)品氣進(jìn)行收集，N2、 02雜質(zhì)氣體由塔頂排出。
膠、活性氧化鋁、活性炭、分子篩以及它們中一種或幾種的復(fù)合吸附劑，或 者其它可以用于脫碳、脫氮氧的改性吸附劑等等，或者其它的選^H"生吸附劑、 特殊吸附材料。
根據(jù)處理規(guī)模和技術(shù)指標(biāo)的要求，上述采用的變壓吸附的系統(tǒng)不限制于 兩級(jí)，也可以是兩級(jí)以上的多級(jí)，并且可以是多級(jí)脫碳也可以是多級(jí)脫氮氧 的配置關(guān)系。每一級(jí)變壓吸附單元的每一個(gè)吸附床在一次循環(huán)中會(huì)根據(jù)處理
7對(duì)象的不同完成類似上述(2)或(4)的操作步驟。
上述的變壓吸附脫碳的具體工作過(guò)程如下 (1 )吸附過(guò)程
原料氣自塔底進(jìn)入吸附塔，在吸附壓力下，選擇吸附雜質(zhì)氣體，不被吸 附的曱烷等氣體作為凈化氣從i^頂排出。當(dāng)吸附前沿(傳質(zhì)區(qū)前沿)到達(dá)吸 附劑預(yù)留段的下部時(shí)停止吸附。 (2)均壓降過(guò)程
吸附結(jié)束后，吸附床開始進(jìn)入再生階段。沿著吸附方向?qū)⑺?nèi)的較高壓 力的凈化氣放入已完成再生的較低壓力的吸附塔中。該降壓過(guò)程，可使塔內(nèi) 死空間的高壓曱烷氣進(jìn)入相應(yīng)的塔為其升壓，從而得以回收。根據(jù)吸附壓力、 吸附劑的處理能力、床層數(shù)目的情況，均壓可以是一次或多次。 (3 )逆放過(guò)程
降壓過(guò)程結(jié)束后，這時(shí)雜質(zhì)已開始從吸附劑中解吸出來(lái)，于是打開逆放 程控閥，逆著吸附方向?qū)⑽剿毫抵两咏骸Ｄ娣懦龅慕馕鼩馀湃氪?br> 氣
(4).抽真空或吹掃過(guò)程
為了使床層內(nèi)吸附劑再生更徹底，采用抽真空的方法進(jìn)一步降低床層壓 力，吸附塔壓力降至-0.04MPa左右，殘余的二氧化碳及其它微量有機(jī)物雜質(zhì) 氣體/人床層中解吸出來(lái)排入大氣。
吸附劑再生除抽真空外，也可利用吹掃的方式實(shí)現(xiàn)，吹掃過(guò)程l泉層在循 環(huán)的最低壓力下由另 一個(gè)正在進(jìn)行順?lè)挪襟E的床層的排出氣進(jìn)行逆流吹掃， 在吹掃過(guò)程中使雜質(zhì)組分的分壓降低而從吸附劑上解吸并被清除出床層； (5 )均壓升過(guò)程
均壓升與均壓P爭(zhēng)相對(duì)應(yīng)，是床層死空間高壓曱烷氣的回收過(guò)程，同時(shí)為 進(jìn)入吸附狀態(tài)做準(zhǔn)備。 (6 )終充過(guò)程
經(jīng)過(guò)均壓升過(guò)程后，吸附塔壓力逐漸接近吸附壓力，這時(shí)用產(chǎn)品氣對(duì)吸 附塔進(jìn)行最后的升壓，直到使其達(dá)到吸附壓力。經(jīng)過(guò)以上步驟后，塔內(nèi)吸附 劑得到了完全再生，同時(shí)又重新達(dá)到了吸附壓力，因而已可無(wú)擾動(dòng)地轉(zhuǎn)入下
8一次吸附。
上述變壓吸附脫氮氧的具體工作過(guò)程如下
(1) 吸附過(guò)程
脫碳處理后的凈化氣自塔底進(jìn)入吸附塔，在吸附壓力下，選擇吸附甲烷 氣體，不被吸附的氮?dú)狻⒀鯕獾葰怏w作為廢氣從塔頂排出。當(dāng)吸附前沿(傳 質(zhì)區(qū)前沿)到達(dá)吸附劑預(yù)留段的下部時(shí)停止吸附。
(2) 均壓降過(guò)程
吸附結(jié)束后，吸附床開始進(jìn)入解吸階段。沿著吸附方向?qū)⑺?nèi)的較高壓 力的氣體放入已完成再生的較低壓力的吸附塔中。該降壓過(guò)程，可使塔內(nèi)死 空間的高壓氣體進(jìn)入相應(yīng)的塔為其升壓，并回收氣體中的甲烷。根據(jù)吸附壓 力、吸附劑的處理能力、床層數(shù)目的情況，均壓可以是一次或多次。
(3) 放空過(guò)程
降壓過(guò)程結(jié)束后，這時(shí)吸附的曱烷開始從吸附劑中解吸出來(lái)，于是打開 程控閥，順著或逆著吸附方向?qū)⑽剿毫抵两咏?。放空的曱烷解?氣作為產(chǎn)品氣進(jìn)行收集。
(4) 吹掃過(guò)程
放空結(jié)束后利用產(chǎn)品氣由吸附塔底部回吹，將床層中殘留的氮?dú)?、氧氣?除，吹掃氣體可由塔頂排出并回流到原料氣壓縮工序進(jìn)行循環(huán)，以提高曱烷 的回收率。
(5) 抽真空過(guò)程
為了使床層內(nèi)吸附劑再生更徹底，曱烷氣體得到徹底回收，采用抽真空 的方法進(jìn)一步降低床層壓力，吸附塔壓力降至-0.08MPa左右，殘留的曱烷氣 體/人床層中解吸出來(lái)，作為產(chǎn)品氣回收。 (5 )均壓升過(guò)程
均壓升與均壓降相對(duì)應(yīng)，是床層死空間高壓曱烷氣的回收過(guò)程，同時(shí)為 進(jìn)入吸附狀態(tài)做準(zhǔn)備。 (6 )終充過(guò)程
經(jīng)過(guò)均壓升過(guò)程后，吸附塔壓力逐漸接近吸附壓力，這時(shí)用脫碳凈化氣 或產(chǎn)品氣對(duì)吸附塔進(jìn)行最后的升壓，直到使其達(dá)到吸附壓力。經(jīng)過(guò)以上步驟
9后，塔內(nèi)吸附劑已可無(wú)擾動(dòng)地轉(zhuǎn)入吸附狀態(tài)。
進(jìn)一步，上述變壓吸附脫碳和脫氮氧的過(guò)程中，每個(gè)吸附床都將經(jīng)歷相 同的步驟，只是在時(shí)間上互相錯(cuò)開，多個(gè)吸附塔交替吸附即可實(shí)現(xiàn)連續(xù)分離 提純曱烷氣的目的。
本發(fā)明的核心在于脫除填埋氣中的氮?dú)夂脱鯕?，脫碳過(guò)程與脫氮變壓吸 附的過(guò)程大致相似，不同的是對(duì)于脫氮、氧單元，進(jìn)入脫氮、氧單元的氣體 中曱烷濃度較高，并且曱烷是作為吸附質(zhì)被脫氮吸附劑吸附，高純度的曱烷 由吸附;荅塔底解吸氣獲得。這對(duì)于變壓吸附具體的時(shí)序安排上，如吸附時(shí)間、 各搡作過(guò)程的界限等與脫碳單元不同，可以是模糊控制，各操作過(guò)程重疊進(jìn) 行。
下面結(jié)合附圖、實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的制取曱烷的方法作進(jìn)一步說(shuō)明。 實(shí)施例1
本發(fā)明包括壓縮脫硫、變壓吸附脫碳、深度干燥凈化和變壓吸附脫氮氧
等工藝步驟，其流程示意圖如圖l所示。本發(fā)明的具體內(nèi)容敘述如下
填埋氣處理量100Nm3/h,其主要組成分別為曱烷56.8%、 二氧化碳 38.2%、氧氣0.7%、 H2S含量為56ppm、 CO含量20ppm、其余雜質(zhì)氣體總量 為4.3%。常壓的垃圾填埋氣壓縮至0.4MPa后，氣體進(jìn)入脫;&危單元脫除填埋 氣中的含硫氣體以及部分水分、雜質(zhì)顆粒、少量酸性氣體和油脂。脫硫后氣 體進(jìn)入一級(jí)變壓吸附脫碳系統(tǒng)，該變壓吸附系統(tǒng)由2個(gè)吸附塔組成，吸附劑 采用配比為1:3的活性氧化鋁與硅膠，吸附壓力為0.4MPa，吸附溫度為10°C， 在床層穿透之前停止進(jìn)氣吸附，兩塔進(jìn)行一次均壓后，吸附塔逆向放壓并抽 真空至-0.04MPa,吸附劑完成再生，另一吸附i^終充結(jié)束進(jìn)入吸附狀態(tài)中， 經(jīng)脫碳處理凈化氣曱烷含量為90%, C02含量為2.0%。凈化氣經(jīng)深度干燥凈 化后進(jìn)入二級(jí)變壓吸附脫氮氧系統(tǒng)，二級(jí)變壓吸附系統(tǒng)由2個(gè)吸附i荅組成， 吸附劑為活性石友，吸附壓力0.4MPa,吸附溫度10。C,運(yùn)行中吸附^荅依次完成 吸附、 一次均壓降、放空、吹掃、抽真空至-0.06MPa、 一次均壓升和終充操 作，獲得曱烷氣體純度為99.0%， (302含量0.1%，水含量〈lppm,V,曱烷回 收率55%。實(shí)施例2
填埋氣處理量300NmVh，其主要組成分別為曱烷55.6%、 二氧化碳 39.7%、氧氣0.9%、 H2S含量為36ppm、 CO含量44ppm、其余雜質(zhì)氣體總量 為3.8%。常壓的垃圾填埋氣壓縮至0.8MPa后，氣體進(jìn)入脫硫單元脫除填埋 氣中的含硫氣體以及部分水分、雜質(zhì)顆粒、少量酸性氣體和油脂。脫硫后氣 體進(jìn)入一級(jí)變壓吸附脫碳系統(tǒng)，該變壓吸附系統(tǒng)由4個(gè)吸附塔組成，吸附劑 采用配比為2:6:1的活性氧化鋁/硅月^/分子篩，吸附壓力為0.8MPa,吸附溫度 為30。C,在床層穿透之前停止進(jìn)氣吸附，吸附塔進(jìn)行兩次均壓后，吸附塔逆 向放壓并抽真空至-0.06MPa，吸附劑完成再生，經(jīng)脫碳處理凈化氣曱烷含量 為91%, C02含量為1.2%。凈化氣經(jīng)深度干燥凈化后進(jìn)入二級(jí)變壓吸附脫氮 氧系統(tǒng)，二級(jí)變壓吸附系統(tǒng)由4個(gè)吸附塔組成，吸附劑為碳分子篩，吸附壓 力0.6MPa，吸附溫度30。C，運(yùn)行中吸附塔依次完成吸附、兩次均壓降、放空、 吹掃、抽真空至-0.08MPa、兩次均壓升和終充操作，獲得曱烷氣體純度為 99.2%， (302含量0.06%,水含量dppm.V,曱烷回收率69%。
實(shí)施例3
填埋氣處理量500NmVh，其主要組成分別為曱烷57.2%、 二氧化碳 35.1%、氧氣0.8%、 H2S含量為49ppm、 CO含量12ppm、其余雜質(zhì)氣體總量 為6.9%。常壓的垃圾填埋氣壓縮至1.2MPa后，氣體進(jìn)入脫硫單元脫除填埋 氣中的含硫氣體以及部分水分、雜質(zhì)顆粒、少量酸性氣體和油脂。脫硫后氣 體進(jìn)入一級(jí)變壓吸附脫碳系統(tǒng)，該變壓吸附系統(tǒng)由6個(gè)吸附塔和1個(gè)均壓罐 組成，吸附劑采用配比為2:8:1的活性氧化鋁/硅膠/碳分子篩，吸附壓力為 1.2MPa，吸附溫度為30。C，運(yùn)行中有2個(gè)吸附塔同時(shí)處于吸附狀態(tài)并在床層 穿透之前停止進(jìn)氣吸附，吸附塔進(jìn)行三次均壓后，吸附塔逆向放壓并抽真空 至-0.08MPa,吸附劑完成再生，經(jīng)脫碳處理凈化氣曱烷含量為92.5%， C02 含量為0.01%。凈化氣經(jīng)深度干燥凈化后進(jìn)入二級(jí)變壓吸附脫氮氧系統(tǒng)，二 級(jí)變壓吸附系統(tǒng)由4個(gè)吸附塔和2個(gè)均壓罐組成，吸附劑為活性碳，吸附壓 力0.8MPa,吸附溫度30。C,運(yùn)行中吸附塔依次完成吸附、三次均壓降、放空、 吹掃、抽真空至-0.08MPa、三次均壓升和終充操作，獲得曱烷氣體純度為 99.5%， CO2含量50ppm,水含量〈lppm.V,曱烷回收率85%。
ii實(shí)施例4
填埋氣處理量800 Nm3/h，其主要組成分別為曱烷59.8%、 二氧化碳 33.2%、氧氣1.1%、 H2S含量為14ppm、 CO含量5ppm、其余雜質(zhì)氣體總量 為5.9%。常壓的垃圾填埋氣壓縮至1.5MPa后，氣體進(jìn)入脫硫單元脫除填埋 氣中的含硫氣體以及部分水分、雜質(zhì)顆粒、少量酸性氣體和油脂。脫硫后氣 體進(jìn)入一級(jí)變壓吸附脫碳系統(tǒng)，該變壓吸附系統(tǒng)由8個(gè)吸附塔組成，吸附劑 采用配比為1:3的活性氧化鋁與硅膠，吸附壓力為1.5MPa，吸附溫度為40°C, 在床層穿透之前停止進(jìn)氣吸附，吸附塔進(jìn)行五次均壓后，吸附塔逆向放壓并 抽真空至-0.1MPa，吸附劑完成再生，經(jīng)脫碳處理凈化氣甲烷含量為92.7%, C02含量為0.01%。凈化氣經(jīng)深度干燥凈化后進(jìn)入二級(jí)變壓吸附脫氮氧系統(tǒng)， 二級(jí)變壓吸附系統(tǒng)由6個(gè)吸附塔組成，吸附劑為活性碳，吸附壓力1.2MPa， 吸附溫度40。C，運(yùn)行中吸附塔依次完成吸附、四次均壓降、放空、吹掃、抽 真空至-0.1MPa、吸附劑完成再生。經(jīng)過(guò)初級(jí)脫氮處理的氣體再進(jìn)入三級(jí)變壓 吸附脫氮氧系統(tǒng)，三級(jí)變壓吸附系統(tǒng)由5個(gè)吸附塔和1個(gè)均壓罐組成，吸附 劑為碳分子篩，吸附壓力為l.OMPa,吸附溫度40。C，運(yùn)行中吸附塔依次完成 吸附、三次均壓降、放空、吹掃、抽真空至-0.08MPa、三次均壓升和終充操 作，經(jīng)過(guò)一級(jí)脫碳和二級(jí)脫氮氧后，獲得曱烷氣體純度為99.7%， C02含量 18ppm,水含量〈lppnLV,曱烷回收率90%。
實(shí)施例5
填埋氣處理量1200 Nm3/h，其主要組成分別為曱烷53.8%、 二氧化碳 43.1%、氧氣0.9%、 H2S含量為25ppm、 CO含量12ppm、其余雜質(zhì)氣體總量 為2.2%。常壓的垃圾填埋氣壓縮至1.2MPa后，氣體進(jìn)入脫硫單元脫除填埋 氣中的含錄b氣體以及部分水分、雜質(zhì)顆粒、少量酸性氣體和油脂。脫^ii后氣 體進(jìn)入兩級(jí)的變壓吸附脫^5友系統(tǒng)，其中一級(jí)變壓吸附由6個(gè)吸附i荅組成，吸 附劑采用配比為1:3的活性氧化鋁與硅膠，吸附壓力為1.2MPa,吸附溫度為 40°C，在床層穿透之前停止進(jìn)氣吸附，吸附塔進(jìn)行四次均壓后，吸附塔逆向 放壓并抽真空至-0.1MPa，吸附劑完成再生。經(jīng)初級(jí)脫碳處理后的凈化氣進(jìn)入 二級(jí)變壓吸附脫碳系統(tǒng)，該系統(tǒng)由5個(gè)吸附塔組成，吸附劑釆用配比為1:5 的活性氧化鋁與硅膠，吸附壓力為0.8MPa，吸附溫度為40。C,采用3次均壓
12和吸附劑吹掃再生方式，為提高曱烷回收率，吹掃氣回流到壓縮脫辟u工序進(jìn)
行循環(huán)。經(jīng)兩級(jí)脫碳處理后凈化氣曱烷含量為91.3%, C02含量為15ppm。凈 化氣經(jīng)深度干燥凈化后進(jìn)入第三級(jí)變壓吸附脫氮氧系統(tǒng)，該變壓吸附系統(tǒng)由4 個(gè)吸附塔和2個(gè)均壓罐組成，吸附劑為活性碳，吸附壓力0.6MPa，吸附溫度 40°C，運(yùn)行中吸附塔依次完成吸附、三次均壓降、放空、吹掃、抽真空至 -O.lOMPa、三次均壓升和終充操作，獲得曱烷氣體純度為99.8%, C02含量 12ppm,水含量〈lppm,V,曱烷回收率92%。
權(quán)利要求
1、一種垃圾填埋氣深度提純制取甲烷的方法，其特征在于采用變壓吸附法脫除所述填埋氣中的氮?dú)夂脱鯕狻?br> 2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制取曱烷的方法，其特征在于所述變壓吸附 法中，曱烷作為吸附質(zhì)被吸附劑選擇吸附。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制取曱烷的方法，其特征在于所述脫除氮?dú)?和氧氣包括一級(jí)、兩級(jí)或兩級(jí)以上變壓吸附過(guò)程。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制取甲烷的方法，其特征在于所述變壓吸附 法為每一個(gè)吸附床在一次循環(huán)中，均經(jīng)過(guò)吸附、均壓降、放空、吹掃、抽 真空、均升壓和最終升壓過(guò)程。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的制取曱烷的方法，其特征在于所述吸附步驟 的壓力為0.4MPa 1.5MPa,吸附溫度為10~40°C;所述抽真空步驟的壓力 為-0.06 畫0.1MPa。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的制取曱烷的方法，其特征在于所述變壓吸附 法中，包括1 6次的均壓降和均升壓步驟。
7、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的制取曱烷的方法，其特征在于所述變壓吸附 法中，其采用的變壓吸附系統(tǒng)中包括2~8個(gè)并聯(lián)i且成的吸附塔。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的制取曱烷的方法，其特征在于所述變壓吸附 系統(tǒng)中包括l-4個(gè)均壓罐。
9、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的制取曱烷的方法，其特征在于所述變壓吸附 法中，由單個(gè)吸附塔或多個(gè)吸附塔同時(shí)進(jìn)行吸附操作。
10、根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一所述的制取甲烷的方法，其特征在于，所 述填埋氣在脫除氮?dú)夂脱鯕馇斑€包括如下步驟(1) 壓縮脫硫，脫除填埋氣中的含硫氣體及部分水分；(2) 變壓吸附脫碳，脫除步驟(1)中氣體的二氧化碳及部分水分，獲 得凈化氣；(3) 深度干燥凈化，脫除所述凈化氣中的水分和殘留的二氧化碳。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種垃圾填埋氣深度提純制取甲烷的方法，采用變壓吸附法脫除所述填埋氣中的氮?dú)夂脱鯕?。本發(fā)明利用變壓吸附法將少量的N₂、O₂從填埋氣中分離出來(lái)，其工藝簡(jiǎn)單、設(shè)備緊湊、操作費(fèi)用低、適用性強(qiáng)。同時(shí)，由于方法不使用催化劑加氫脫氧，也避免了提純的甲烷中混入氫氣。通過(guò)本發(fā)明的方法所獲得的產(chǎn)品純度高，甲烷氣體純度≥99％，有機(jī)雜質(zhì)基本被去除，甲烷純度可達(dá)到較高純度甲烷利用的要求。
文檔編號(hào)C07C7/12GK101555186SQ200910085020
公開日2009年10月14日 申請(qǐng)日期2009年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月27日
發(fā)明者洲 夏, 胡益銘, 舟 鄧 申請(qǐng)人:北京健坤偉華新能源科技有限公司