甲烷-二氧化碳-氮气或氢气多组份分离方法及装置

摘要

本发明涉及一种甲烷-二氧化碳-氮气或氢气多组份分离方法及装置，用柔性材料TUTCH-1或TUTCH-2作为吸附剂，通过控制分离设备内的温度、压力条件，实现了分离CO₂、N₂、H₂的目的。分离设备一号吸附床和二号吸附床的前后两侧设有多孔聚乙烯纤维材料弹性缓冲层，有效的保证了气体流速的稳定和气路的通畅。原料气中的甲烷基本全部进入产物富甲烷气中，甲烷损失率很低；同时这种方法基本可以全部脱除CO₂和N₂，所得的富甲烷气中甲烷浓度较高，一般可达90％以上，优选98％以上。甲烷浓度在98％以上的富甲烷气可直接用做LNG燃料或车用天然气。

主权项

一种甲烷‑二氧化碳‑氮气多组分分离方法，其特征在于：在两个并联的吸附床内填充柔性材料TUTCH‑1或TUTCH‑2作为吸附剂，控制进口管路和吸附床温度25±5℃并控制压力，首先让甲烷‑二氧化碳‑氮气混合气体通过一号吸附床，通过背压阀控制压力使吸附剂同时吸附CH₄和CO₂ 气体而不吸附N₂， N₂从出口排出收集，在一号吸附床吸附接近饱和时，关闭进气阀，释放尾部压力收集CH₄；CH₄收集结束后，吸附床中残留的CO₂气体用前期收集到的N₂吹扫除去；关闭一号吸附床的同时，混合原料气切换至二号吸附床重复上述过程；使用柔性材料TUTCH‑1时，进口管路、吸附床和背压阀控制的压力为4MPa；使用柔性材料TUTCH‑2时，进口管路、吸附床和背压阀控制的压力为6MPa；柔性材料TUTCH‑1的制备方法是：在硝酸铜水溶液、2,5‑二羟基苯甲酸水溶液中滴加4,4'‑联吡啶乙醇溶液混合均匀，其中，硝酸铜、2,5‑二羟基苯甲酸和4,4'‑联吡啶的物质的量之比为1:1:2，在控温搅拌条件下恒温30℃反应180min，反应后的溶液恒温25℃，密封静置24小时，用乙醇/水混合溶液洗涤，洗涤后的沉淀物自然干燥，然后置于真空烘箱中，抽真空至真空度10‑3Pa并加热至100℃，直至样品重量保持不变，得到TUTCH‑1样品粉末；柔性材料TUTCH‑2的制备方法是：在四氟硼酸铜水溶液中滴加4,4'‑联吡啶乙醇溶液混合均匀，其中，四氟硼酸铜和4,4'‑联吡啶的物质的量之比为1:2，在控温搅拌条件下恒温25℃反应120min，反应后的溶液恒温25℃，密封静置48小时，用乙醇/水混合溶液洗涤，洗涤后的沉淀物自然干燥，然后置于真空烘箱中，抽真空至真空度10‑3Pa并加热至100℃，直至样品重量保持不变，得到TUTCH‑2样品粉末。