專利名稱：雙流化床低濃度甲烷濃縮方法及其系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種低濃度甲烷濃縮的方法及其系統(tǒng)，主要適用于低濃度煤層氣及其它含有低濃度甲烷氣體的濃縮和提純。
背景技術(shù)：
隨著能源需求的不斷增長(zhǎng)，發(fā)展利用分布式低品位能源成為節(jié)約能源，解決當(dāng)前能源危機(jī)的主要途徑之一，而分布廣泛、儲(chǔ)量豐富的煤層氣資源提供了可靠的氣源保證。我國(guó)煤層氣資源大約為36. 7萬(wàn)億立方米，與天然氣儲(chǔ)量相當(dāng)，位居世界第三位。據(jù)計(jì)算，1000立方米煤層氣相當(dāng)于I噸標(biāo)準(zhǔn)煤，據(jù)此估計(jì)我國(guó)的煤層氣儲(chǔ)量相當(dāng)于350億噸標(biāo)準(zhǔn)煤或240億噸石油。
目前，對(duì)于甲烷濃度高于35%的煤層氣可以直接作為燃料利用。但對(duì)于甲烷濃度低于30%的部分往往沒(méi)有有效的利用，而是直接稀釋排放到大氣中。排放到大氣中的煤層氣不僅造成了能源的巨大浪費(fèi)，而且加劇了大氣污染和溫室效應(yīng)。單位質(zhì)量的甲烷對(duì)大氣溫室效應(yīng)影響GWP (Global Warming Potential)是二氧化碳的21. 5倍,對(duì)臭氧層的破壞能力是二氧化碳的7倍。因此，低濃度的煤層氣的綜合有效利用對(duì)于改善和優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，減少大氣污染具有重要的經(jīng)濟(jì)和環(huán)保意義。低濃度煤層氣中甲烷含量往往低于30%，礦井乏風(fēng)瓦斯中甲烷含量甚至低于1%，且采量波動(dòng)較大，貯量分布分散，若采用管道輸送系統(tǒng)配送則經(jīng)濟(jì)成本高，且不便維護(hù)。因此，工業(yè)上往往將這種不能直接遠(yuǎn)距離運(yùn)輸作為民用和工業(yè)原料使用的低濃度煤層氣進(jìn)行分離濃縮處理，以便實(shí)現(xiàn)安全、方便、經(jīng)濟(jì)的遠(yuǎn)距離輸送。對(duì)于低濃度甲烷氣體的濃縮主要有以下幾種方法低溫深冷分離法、膜分離法和吸附解吸法。其中，低溫深冷分離法產(chǎn)品氣甲烷濃度高，但裝置復(fù)雜，設(shè)備投資大，CO2、水等雜質(zhì)在低溫精餾時(shí)易堵塞管道，要先除去，工藝復(fù)雜；膜分離法技術(shù)雖設(shè)備簡(jiǎn)單、運(yùn)行投資少，但尚屬實(shí)驗(yàn)階段，離工業(yè)化應(yīng)用還有很大差距；吸附解吸法包括吸附和脫附再生兩個(gè)過(guò)程，即利用升壓(或降溫)、降壓(或升溫)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)甲烷的吸附和解吸分離過(guò)程。吸附解吸法具有能耗低、吸附劑成本較低、初期投資少、運(yùn)轉(zhuǎn)周期短、氣體處理量大等優(yōu)點(diǎn)，所以利用吸附解吸法濃縮低濃度煤層氣的技術(shù)相對(duì)成熟。目前對(duì)于吸附解吸法的研究主要集中在塔內(nèi)變壓吸附濃縮甲烷，為保證能夠連續(xù)濃縮提純甲烷，往往需要多組吸附塔交替工作，既增加了設(shè)備投資，又增大了占地面積。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，本發(fā)明的目的之一在于提供一種實(shí)現(xiàn)礦區(qū)煤層氣高效利用和環(huán)境保護(hù)的雙流化床低濃度甲烷濃縮方法。本發(fā)明的目的之二在于提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、投資成本低的雙流化床低濃度甲烷濃縮系統(tǒng)。本發(fā)明的目的之一是通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的雙流化床低濃度甲烷濃縮方法，該方法包括如下步驟
A、將含有低濃度甲烷的煤層氣輸入鼓泡流化床吸附反應(yīng)器內(nèi)，使鼓泡流化床吸附反應(yīng)器內(nèi)的吸附劑顆粒處于鼓泡流態(tài)化狀態(tài)，低濃度甲烷在鼓泡流化床吸附反應(yīng)器內(nèi)0. 3^0. 7MPa的壓力作用下被吸附劑顆粒吸附，吸附后的煤層氣經(jīng)背壓閥排出鼓泡流化床吸附反應(yīng)器；所述低濃度甲烷的煤層氣是指甲烷體積含量在廣30%的煤層氣；
B、部分吸附劑顆粒在鼓泡流態(tài)化狀態(tài)作用下落至J型回料閥，向J型回料閥內(nèi)通入水蒸氣作為流化松動(dòng)風(fēng)，在流化松動(dòng)風(fēng)的作用下，J型回料閥內(nèi)的吸附劑顆粒下落至快速床解吸附反應(yīng)器內(nèi)；快速床解吸附反應(yīng)器的外壁面設(shè)置電加熱器，并向快速床解吸附反應(yīng)器內(nèi)通入水蒸氣作為流化風(fēng)，使快速床解吸附反應(yīng)器處于20(T40(rC條件下；吸附劑顆粒在快速床解吸附反應(yīng)器內(nèi)發(fā)生解吸附；解吸附后，快速 床解吸附反應(yīng)器內(nèi)部分吸附劑顆粒在流化風(fēng)的作用下，經(jīng)過(guò)提升管帶出快速床解吸附反應(yīng)器，進(jìn)入旋風(fēng)分離器內(nèi)；
C、在旋風(fēng)分離器中進(jìn)行氣固分離后，解吸附后的吸附劑顆粒下落至吸附劑冷卻裝置，在吸附劑冷卻裝置中，采用循環(huán)水對(duì)吸附劑顆粒進(jìn)行冷卻，冷卻后的吸附劑顆粒經(jīng)調(diào)節(jié)閥后進(jìn)入吸收劑儲(chǔ)存器內(nèi)，通過(guò)調(diào)節(jié)吸收劑儲(chǔ)存器下部的顆?？刂崎y控制進(jìn)入鼓泡流化床吸附反應(yīng)器中固體吸附劑顆粒的量，使進(jìn)入鼓泡流化床吸附反應(yīng)器中的固體吸附劑顆粒被重復(fù)利用；經(jīng)旋風(fēng)分離器分離后的水蒸氣和甲烷組成的混合氣體進(jìn)入冷凝分離器，冷凝分離器中采用循環(huán)水對(duì)混合氣體進(jìn)行冷卻，水蒸氣被冷凝成液態(tài)水，甲烷冷卻后被分離出來(lái)，形成聞濃度甲燒廣品。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述鼓泡流化床吸附反應(yīng)器由其內(nèi)豎直設(shè)置的分料隔板分為左右兩部分，顆?？刂崎y位于鼓泡流化床吸附反應(yīng)器的右部上方，所述J型回料閥位于鼓泡流化床吸附反應(yīng)器的左部下方。本發(fā)明的目的之二是通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
雙流化床低濃度甲烷濃縮系統(tǒng)，包括鼓泡流化床吸附反應(yīng)器、J型回料閥、快速床解吸附反應(yīng)器、提升管、旋風(fēng)分離器、吸附劑冷卻裝置、調(diào)節(jié)閥、吸附劑存儲(chǔ)器、顆粒控制閥、冷凝分離器和蒸汽發(fā)生器；所述鼓泡流化床吸附反應(yīng)器內(nèi)填充吸附劑顆粒，所述快速床解吸附反應(yīng)器的外壁面設(shè)置電加熱器；所述鼓泡流化床吸附反應(yīng)器通過(guò)J型回料閥與快速床解吸附反應(yīng)器連接，快速床解吸附反應(yīng)器通過(guò)提升管與旋風(fēng)分離器連接，所述旋風(fēng)分離器的底部出口與吸附劑冷卻裝置的進(jìn)口連接，所述吸附劑冷卻裝置的出口通過(guò)調(diào)節(jié)閥與吸附劑存儲(chǔ)器的進(jìn)口連接，所述吸附劑存儲(chǔ)器的出口通過(guò)顆?？刂崎y與鼓泡流化床吸附反應(yīng)器連接；所述旋風(fēng)分離器的頂部出氣口與冷凝分離器連接，所述冷凝分離器的出氣口為高濃度甲烷輸出口，冷凝分離器的出液口與蒸汽發(fā)生器的進(jìn)口連接，所述蒸汽發(fā)生器的出口分別與J型回料閥和快速床解吸附反應(yīng)器連接。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述吸附劑冷卻裝置采用循環(huán)水冷卻器。作為本發(fā)明的另一種優(yōu)選方案，所述冷凝分離器的出氣口填充固體干燥劑。作為本發(fā)明的又一種優(yōu)選方案，所述吸附劑顆粒的粒徑為30030(^!^作為本發(fā)明的一種改進(jìn)方案，所述冷凝分離器采用循環(huán)水冷卻器。作為本發(fā)明的又一種改進(jìn)方案，所述鼓泡流化床吸附反應(yīng)器的氣體出口設(shè)置有背壓閥。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的雙流化床低濃度甲烷濃縮方法及其系統(tǒng)具有以下優(yōu)占-
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I、本發(fā)明采用吸附劑顆粒吸附低濃度甲烷，在功能不同的鼓泡流化床吸附反應(yīng)器和快速床解吸附反應(yīng)器中分別采用高壓吸附和高溫解吸的方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)低濃度煤層氣中甲烷的濃縮提純，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了礦區(qū)煤層氣的高效利用和環(huán)境保護(hù)。2、該系統(tǒng)主要由鼓泡流化床吸附反應(yīng)器和快速床解吸附反應(yīng)器兩個(gè)功能不同的反應(yīng)器完成，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、投資成本低。3、采用過(guò)熱水蒸氣作為快速床解吸附反應(yīng)器的流化氣體，在一定的高溫條件下，可以有效避免吸附劑對(duì)水蒸氣的吸附；在一定的高溫條件下，同時(shí)可以防止水蒸氣與甲烷發(fā)生反應(yīng)；水蒸氣與甲烷容易分離。


圖I為雙流化床低濃度甲烷濃縮系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中I 一快速床解吸附反應(yīng)器；2—電加熱器；3—提升管；4 一旋風(fēng)分離器；5—吸附劑冷卻裝置；6—調(diào)節(jié)閥；7—吸附劑儲(chǔ)存器；8—顆粒控制閥；9一背壓閥；10—鼓泡流化床吸附反應(yīng)器；11 一分料隔板；12—J型回料閥；13—冷凝分離器；14 一蒸汽發(fā)生器。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)地描述。雙流化床低濃度甲烷濃縮方法，該方法包括如下步驟:A、將含有低濃度甲烷的煤層氣輸入鼓泡流化床吸附反應(yīng)器10內(nèi)，如圖I所示。使鼓泡流化床吸附反應(yīng)器10內(nèi)的吸附劑顆粒處于鼓泡流態(tài)化狀態(tài)，低濃度甲烷在鼓泡流化床吸附反應(yīng)器10內(nèi)0. 3 0. 7MPa的壓力作用下被吸附劑顆粒吸附，吸附后的不含有或者含有較少甲烷的煤層氣經(jīng)背壓閥9排出鼓泡流化床吸附反應(yīng)器10。低濃度甲烷的煤層氣是指甲烷體積含量在f 30%的煤層氣。B、部分吸附劑顆粒(主要是指吸附了甲烷密度較大的吸附劑顆粒)在鼓泡流態(tài)化狀態(tài)作用下落至J型回料閥12，向J型回料閥12內(nèi)通入水蒸氣作為流化松動(dòng)風(fēng)，在流化松動(dòng)風(fēng)的作用下，J型回料閥12內(nèi)的吸附劑顆粒下落至快速床解吸附反應(yīng)器I內(nèi)?？焖俅步馕椒磻?yīng)器I的外壁面設(shè)置電加熱器2，并向快速床解吸附反應(yīng)器I內(nèi)通入水蒸氣作為流化風(fēng)，使快速床解吸附反應(yīng)器I處于20(T400°C的高溫條件下，可以有效避免吸附劑對(duì)水蒸氣的吸附，同時(shí)可以防止水蒸氣與甲烷發(fā)生反應(yīng)，水蒸氣與甲烷容易分離。吸附劑顆粒在快速床解吸附反應(yīng)器I內(nèi)發(fā)生解吸附。解吸附后，快速床解吸附反應(yīng)器I內(nèi)部分吸附劑顆粒在流化風(fēng)的作用下，經(jīng)過(guò)提升管3帶出快速床解吸附反應(yīng)器1，進(jìn)入旋風(fēng)分離器4內(nèi)。C、在旋風(fēng)分離器4中進(jìn)行氣固分離后，解吸附后的吸附劑顆粒下落至吸附劑冷卻裝置5，在吸附劑冷卻裝置5中，采用循環(huán)水對(duì)吸附劑顆粒進(jìn)行冷卻，冷卻后的吸附劑顆粒經(jīng)調(diào)節(jié)閥6后進(jìn)入吸收劑儲(chǔ)存器7內(nèi)，通過(guò)調(diào)節(jié)吸收劑儲(chǔ)存器7下部的顆?？刂崎y8控制進(jìn)入鼓泡流化床吸附反應(yīng)器10中固體吸附劑顆粒的量，使進(jìn)入鼓泡流化床吸附反應(yīng)器10中的固體吸附劑顆粒被重復(fù)利用。經(jīng)旋風(fēng)分離器4分離后的水蒸氣和甲烷組成的混合氣體進(jìn)入冷凝分離器13，冷凝分離器13中采用循環(huán)水對(duì)混合氣體進(jìn)行冷卻，水蒸氣被冷凝成液態(tài)水，甲烷冷卻后被分離出來(lái)，形成高濃度甲烷產(chǎn)品。
鼓泡流化床吸附反應(yīng)器10由豎直設(shè)置的分料隔板11分為左右兩部分，顆?？刂崎y8位于鼓泡流化床吸附反應(yīng)器10的右部上方，J型回料閥12位于鼓泡流化床吸附反應(yīng)器10的左部下方。該分料隔板11可防止從顆?？刂崎y8下落的吸附劑顆粒直接進(jìn)入J型回料密封閥12。雙流化床低濃度甲烷濃縮系統(tǒng)，如圖I所示，包括鼓泡流化床吸附反應(yīng)器10、J型回料閥12、快速床解吸附反應(yīng)器I、提升管3、旋風(fēng)分離器4、吸附劑冷卻裝置5(吸附劑冷卻裝置5采用循環(huán)水冷卻器)、調(diào)節(jié)閥6、吸附劑存儲(chǔ)器7、顆?？刂崎y8、冷凝分離器13 (冷凝分離器13采用循環(huán)水冷卻器)和蒸汽發(fā)生器14。鼓泡流化床吸附反應(yīng)器10內(nèi)填充吸附劑顆粒(本實(shí)施例中，選用吸附劑顆粒的粒徑為300300^!!!),鼓泡流化床吸附反應(yīng)器10的氣體出口設(shè)置有背壓閥9，快速床解吸附反應(yīng)器I的外壁面設(shè)置電加熱器2。鼓泡流化床吸附反應(yīng)器10通過(guò)J型回料閥12與快速床解吸附反應(yīng)器I連接，快速床解吸附反應(yīng)器I通過(guò)提升管3與旋風(fēng)分離器4連接，旋風(fēng)分離器4的底部出口與吸附劑冷卻裝置5的進(jìn)口連接，吸附劑冷卻裝置5的出口通過(guò)調(diào)節(jié)閥6與吸附劑存儲(chǔ)器7的進(jìn)口連接，吸附劑存儲(chǔ)器7的出口通過(guò)顆?？刂崎y8與鼓泡流化床吸附反應(yīng)器10連接。旋風(fēng)分離器4的頂部出氣口與冷凝分離器13連接，冷凝分離器13的出氣口為高濃度甲烷輸出口(出氣口填充固體干燥劑， 固體干燥劑對(duì)高濃度濃縮的甲烷進(jìn)行干燥處理)，冷凝分離器13的出液口與蒸汽發(fā)生器14的進(jìn)口連接，蒸汽發(fā)生器14的出口分別與J型回料閥12和快速床解吸附反應(yīng)器I連接。雙流化床低濃度甲烷濃縮系統(tǒng)用于低濃度煤層氣中甲烷的濃縮分離，通過(guò)采用對(duì)甲烷具有吸附的吸附劑，使得甲烷的吸附與解吸分別在鼓泡流化床吸附反應(yīng)器10及快速床解吸附反應(yīng)器I中完成，從而實(shí)現(xiàn)甲烷的濃縮分離。該系統(tǒng)的工作過(guò)程如下①在系統(tǒng)啟動(dòng)運(yùn)行前，開(kāi)啟電加熱器2對(duì)快速床解吸附反應(yīng)器I進(jìn)行加熱，避免直接通入過(guò)熱水蒸氣，突然遇冷凝結(jié)而損壞吸附劑；直到床內(nèi)溫度高于100°C，關(guān)閉電加熱器2，同時(shí)通入過(guò)熱水蒸氣，對(duì)快速床解吸附反應(yīng)器I及提升管3進(jìn)行排空處理，以免影響到分離后甲烷的濃度，直到排盡空氣，即完成系統(tǒng)正常工作前的準(zhǔn)備工作；同時(shí)在吸附劑冷卻裝置5中儲(chǔ)存一定高度的吸附劑顆粒，可以防止鼓泡流化床吸附反應(yīng)器10內(nèi)的氣體發(fā)生泄漏。②系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，開(kāi)始向鼓泡流化床吸附反應(yīng)器10中通入低濃度煤層氣，進(jìn)行吸附過(guò)程，此時(shí)，鼓泡流化床吸附反應(yīng)器10內(nèi)的吸附劑顆粒在高壓(0. 3^0. 7MPa)下對(duì)煤層氣中的甲烷進(jìn)行吸附，吸附足夠甲烷的密度變大的吸附劑顆粒沉降在鼓泡流化床吸附反應(yīng)器10底部，由于分料隔板11的存在使得底部密度較大的吸附劑顆粒繞分料隔板11的下端進(jìn)入J型回料閥12，再流入快速床解吸附反應(yīng)器I中。③在高溫(20(T40(TC)的快速床解吸附反應(yīng)器I中，甲烷從吸附劑顆粒中解吸出來(lái)，經(jīng)過(guò)提升管3，通過(guò)旋風(fēng)分離器4分離后，解吸后的吸附劑顆粒進(jìn)入吸附劑冷卻裝置5中冷卻，調(diào)節(jié)閥6由吸附劑冷卻裝置5中的溫度反饋控制調(diào)節(jié)其閥門的開(kāi)閉，從而控制進(jìn)入吸附劑儲(chǔ)存器7中的吸附劑顆粒的量，最后通過(guò)顆?？刂崎y8重新進(jìn)入鼓泡流化床吸附反應(yīng)器10內(nèi)進(jìn)行吸附。④通過(guò)旋風(fēng)分離器4分離后的高濃度甲烷水蒸氣混合氣，則進(jìn)入冷凝分離器13，此冷凝分離器13采用循環(huán)水作為冷卻劑，冷卻后的凝結(jié)水通過(guò)蒸汽發(fā)生器14產(chǎn)生過(guò)熱水蒸氣。最終，從冷凝分離器13的氣體出口得到高濃度甲烷氣體。在吸附過(guò)程，可以通過(guò)調(diào)節(jié)背壓閥9的開(kāi)度和顆?？刂崎y8的開(kāi)度對(duì)鼓泡流化床吸附反應(yīng)器10內(nèi)的壓力及吸附顆?？偭窟M(jìn)行調(diào)節(jié)，以滿足不同的運(yùn)行工況，優(yōu)化系統(tǒng)運(yùn)行效率。
最后說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技 術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.雙流化床低濃度甲烷濃縮方法，其特征在于，該方法包括如下步驟 A、將含有低濃度甲烷的煤層氣輸入鼓泡流化床吸附反應(yīng)器(10)內(nèi)，使鼓泡流化床吸附反應(yīng)器(10)內(nèi)的吸附劑顆粒處于鼓泡流態(tài)化狀態(tài)，低濃度甲烷在鼓泡流化床吸附反應(yīng)器(10)內(nèi)0. 3^0. 7MPa的壓力作用下被吸附劑顆粒吸附，吸附后的煤層氣經(jīng)背壓閥(9)排出鼓泡流化床吸附反應(yīng)器(10);所述低濃度甲烷的煤層氣是指甲烷體積含量在I 30%的煤層氣; B、部分吸附劑顆粒在鼓泡流態(tài)化狀態(tài)作用下落至J型回料閥(12)，向J型回料閥(12)內(nèi)通入水蒸氣作為流化松動(dòng)風(fēng)，在流化松動(dòng)風(fēng)的作用下，J型回料閥(12)內(nèi)的吸附劑顆粒下落至快速床解吸附反應(yīng)器(I)內(nèi)；快速床解吸附反應(yīng)器(I)的外壁面設(shè)置電加熱器(2)，并向快速床解吸附反應(yīng)器(I)內(nèi)通入水蒸氣作為流化風(fēng)，使快速床解吸附反應(yīng)器(I)處于20(T40(TC條件下；吸附劑顆粒在快速床解吸附反應(yīng)器(I)內(nèi)發(fā)生解吸附；解吸附后，快速床解吸附反應(yīng)器(I)內(nèi)部分吸附劑顆粒在流化風(fēng)的作用下，經(jīng)過(guò)提升管(3)帶出快速床解吸附反應(yīng)器(I)并進(jìn)入旋風(fēng)分離器(4)內(nèi)； C、在旋風(fēng)分離器(4)中進(jìn)行氣固分離后，解吸附后的吸附劑顆粒下落至吸附劑冷卻裝置(5)，在吸附劑冷卻裝置(5)中，采用循環(huán)水對(duì)吸附劑顆粒進(jìn)行冷卻，冷卻后的吸附劑顆粒經(jīng)調(diào)節(jié)閥(6)后進(jìn)入吸收劑儲(chǔ)存器(7)內(nèi)，通過(guò)調(diào)節(jié)吸收劑儲(chǔ)存器(7)下部的顆?？刂崎y(8)控制進(jìn)入鼓泡流化床吸附反應(yīng)器(10)中固體吸附劑顆粒的量，使進(jìn)入鼓泡流化床吸附反應(yīng)器(10)中的固體吸附劑顆粒被重復(fù)利用；經(jīng)旋風(fēng)分離器(4)分離后的水蒸氣和甲烷組成的混合氣體進(jìn)入冷凝分離器(13)，冷凝分離器(13)中采用循環(huán)水對(duì)混合氣體進(jìn)行冷卻，水蒸氣被冷凝成液態(tài)水，甲烷冷卻后被分離出來(lái)，形成高濃度甲烷產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的雙流化床低濃度甲烷濃縮方法，其特征在于，所述鼓泡流化床吸附反應(yīng)器(10)由其內(nèi)豎直設(shè)置的分料隔板(11)分為左右兩部分，顆?？刂崎y(8)位于鼓泡流化床吸附反應(yīng)器(10)的右部上方，所述J型回料閥(12)位于鼓泡流化床吸附反應(yīng)器(10)的左部下方。
3.雙流化床低濃度甲烷濃縮系統(tǒng)，其特征在于，包括鼓泡流化床吸附反應(yīng)器(10)、J型回料閥(12)、快速床解吸附反應(yīng)器(I)、提升管(3)、旋風(fēng)分離器(4)、吸附劑冷卻裝置(5)、調(diào)節(jié)閥(6)、吸附劑存儲(chǔ)器(7)、顆?？刂崎y(8)、冷凝分離器(13)和蒸汽發(fā)生器(14);所述鼓泡流化床吸附反應(yīng)器(10)內(nèi)填充吸附劑顆粒，所述快速床解吸附反應(yīng)器(I)的外壁面設(shè)置電加熱器(2);所述鼓泡流化床吸附反應(yīng)器(10)通過(guò)J型回料閥(12)與快速床解吸附反應(yīng)器(I)連接，快速床解吸附反應(yīng)器(I)通過(guò)提升管(3)與旋風(fēng)分離器(4)連接，所述旋風(fēng)分離器(4)的底部出口與吸附劑冷卻裝置(5)的進(jìn)口連接，所述吸附劑冷卻裝置(5)的出口通過(guò)調(diào)節(jié)閥(6 )與吸附劑存儲(chǔ)器(7 )的進(jìn)口連接，所述吸附劑存儲(chǔ)器(7 )的出口通過(guò)顆?？刂崎y(8)與鼓泡流化床吸附反應(yīng)器(10)連接；所述旋風(fēng)分離器(4)的頂部出氣口與冷凝分離器(13)連接，所述冷凝分離器(13)的出氣口為高濃度甲烷輸出口，冷凝分離器(13)的出液口與蒸汽發(fā)生器(14)的進(jìn)口連接，所述蒸汽發(fā)生器(14)的出口分別與J型回料閥(12)和快速床解吸附反應(yīng)器(I)連接。
4.根據(jù)權(quán)利3所述的雙流化床低濃度甲烷濃縮系統(tǒng)，其特征在于，所述吸附劑冷卻裝置(5)采用循環(huán)水冷卻器。
5.根據(jù)權(quán)利3所述的雙流化床低濃度甲烷濃縮系統(tǒng)，其特征在于，所述冷凝分離器(13)的出氣口填充固體干燥劑。
6.根據(jù)權(quán)利3所述的雙流化床低濃度甲烷濃縮系統(tǒng)，其特征在于，所述吸附劑顆粒的粒徑為300 600 u m。
7.根據(jù)權(quán)利3所述的雙流化床低濃度甲烷濃縮系統(tǒng)，其特征在于，所述冷凝分離器(13)采用循環(huán)水冷卻器。
8.根據(jù)權(quán)利3所述的雙流化床低濃度甲烷濃縮系統(tǒng)，其特征在于，所述鼓泡流化床吸附反應(yīng)器(10 )的氣體出口設(shè)置有背壓閥(9 )。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種雙流化床低濃度甲烷濃縮方法，首先低濃度甲烷在鼓泡流化床吸附反應(yīng)器內(nèi)被吸附；然后部分吸附劑顆粒進(jìn)入快速床解吸附反應(yīng)器內(nèi)發(fā)生解吸附，解吸附后進(jìn)入旋風(fēng)分離器；最后在旋風(fēng)分離器中氣固分離，吸附劑顆粒進(jìn)入鼓泡流化床吸附反應(yīng)器中被重復(fù)利用；水蒸氣和甲烷組成的混合氣體進(jìn)入冷凝分離器分離，高濃度甲烷被分離出來(lái)。同時(shí)，本發(fā)明還公開(kāi)了一種雙流化床低濃度甲烷濃縮系統(tǒng)。該發(fā)明在功能不同的鼓泡流化床吸附反應(yīng)器和快速床解吸附反應(yīng)器中分別采用高壓吸附和高溫解吸的方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)低濃度煤層氣中甲烷的濃縮提純，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了礦區(qū)煤層氣的高效利用和環(huán)境保護(hù)。
文檔編號(hào)C10L3/10GK102703150SQ201210166039
公開(kāi)日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2012年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月25日
發(fā)明者張力, 楊仲卿, 鄭世偉, 陳艷容 申請(qǐng)人:重慶大學(xué)