规整复合吸附剂真空变压吸附分离CH4/N2工艺模拟与分析

• 作者: 田军鹏 沈圆辉 张东辉 唐忠利
• 来源期刊: 化工学报
• 关键词: 规整复合吸附剂 真空变压吸附 煤层气富集 数值模拟 甲烷
• 年，卷（期）: 2021,（11）
• 所属期刊栏目: 分离工程
• 页码范围: 5675-5685
• 页数: 10页
• 分类号: TQ028.1
• 语种: 中文
• DOI: 10.11949/0438-1157.20210650

摘要

为减少甲烷排放，实现低浓度煤层气有效资源化利用，探究了使用规整复合吸附剂真空变压吸附富集低浓度煤层气的工艺。采用静态容积法测定了甲烷、氮气在规整复合吸附剂上的吸附等温线，同时建立了包括质量、热量和动量守恒在内的严格吸附床数学模型，设计了三塔连续进料的真空变压吸附工艺并进行模拟。分析了工艺达到循环稳态后吸附床层轴向温度分布和压力变化，并且探究了进料量、解吸压力、原料气中甲烷浓度和吸附压力对纯度、回收率、工艺能耗和吸附剂产率等工艺性能的影响。模拟结果表明，在进料量为100L·min-1，解吸压力为0.1bar(1bar=0.1MPa)，原料气甲烷浓度为30%，吸附压力为3bar时可以生产纯度为59.07%，回收率为93.64%的富CH4产品气，同时单位能耗为18.70kJ·mol-1，吸附剂产率为4.56mol·h-1·kg-1。表明规整吸附剂对CH4/N2具有良好的吸附分离效果，能够实现低浓度煤层气中甲烷高效富集。