Спосіб вилучення метану з метано-повітряної суміші

Реферат: Спосіб вилучення метану з метано-повітряної суміші включає циклічну адсорбцію компонентів метано-повітряної суміші і подальше виділення їх з адсорбенту. Добувають метан з метаноповітряної суміші за схемою короткоциклової бенагрівної адсорбції. Як адсорбент використовують цеоліт марки NaA-У з діаметром вхідних пор, рівним 4Å. Метано-повітряну суміш подають по черзі в один з двох адсорберів, в якому адсорбують тільки повітряну складову метано-повітряної суміші, зокрема: кисень, азот, вуглекислий газ. Продукційний метан збирають або направляють споживачеві. Частину його використовують для ініціації виділення адсорбованої раніше повітряної складової суміші з адсорбенту другого адсорбера. UA 94126 U (12) UA 94126 U UA 94126 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до адсорбційних способів очищення газів і розділення газових сумішей і може бути використана у вугільній промисловості для вилучення метану з шахтної метано-повітряної суміші і подачі його споживачам з концентрацією, придатною для промислового застосування. Відомий аналог є спосіб вилучення метану з загальношахтного вентиляційного метаноповітряного струменя для утилізації, при якому поділ метано-повітряної суміші на потоки здійснюють шляхом пропускання її через трубки діаметром 50 мм, загальною кількістю не менше 400. Відокремлену суміш із вмістом метану 90-95 % виводять через перфоровані отвори трубок для утилізації, а залишок суміші з невеликим вмістом метану - в атмосферу (опис до патенту Російської Федерації № 2321443, B01D 53/00, 2008). Недоліком відомого способу є велика енергоємність і необхідність застосування складного і дорогого обладнання, що вимагає постійного і кваліфікованого обслуговування. Відомо також багато аналогів-способів вилучення метану з метано-повітряної суміші, що включають циклічну адсорбцію метану з метано-повітряної суміші і подальше виділення метану з адсорбенту (описи до патентів Російської Федерації: № 2256079, E21F 7/00, 2004; № 2405114, E21F 7/00, 2010; № 2439132, C10L 3/10, 2012, № 2443763, C10L 3/10, 2012, найближчим аналогом до корисної моделі є опис до патенту України № 97818, B01D 53/02, 2012, прототип). Недоліками аналогів є складність процесу вилучення метану, низький коефіцієнт вилучення метану, низька ефективність, обумовлена великими витратами електроенергії. В онову корисної моделі поставлена задача вдосконалення відомого способу вилучення метану з метано-повітряної суміші шляхом застосування таких пристроїв, матеріалів, операцій і в такій послідовності для того, щоб значно збільшити коефіцієнт вилучення метану і разом з тим прискорити процес і підвищити його ефективність. Поставлена задача вирішується тим, що спосіб включає циклічну адсорбцію компонентів метано-повітряної суміші і подальше виділення їх з адсорбенту, відповідно до корисної моделі, вилучення метану з метано-повітряної суміші здійснюють за схемою короткоциклової бенагрівної адсорбції з використанням як адсорбенту цеоліту марки NaA-У з діаметром вхідних пор, рівним 4Å, при цьому метано-повітряну суміш подають по черзі в один з двох адсорберів, в якому адсорбують тільки повітряну складову метано-повітряної суміші, зокрема: кисень, азот, вуглекислий газ, а продукційний метан збирають або направляють споживачеві, а частину його використовують для ініціації виділення адсорбованої раніше повітряної складової суміші з адсорбенту другого адсорбера. Крім того, частина метану, яку використовують для ініціації виділення адсорбованої раніше повітряної складової суміші з адсорбенту другого адсорбера становить приблизно 5 % від обсягу продукційного метану, який збирають або направляють споживачеві. Застосування як адсорбенту цеоліту марки NaA-У з діаметром вхідних пор, рівним 4Å у схемі короткоциклової бенагрівної адсорбції дозволяє забезпечити адсорбцію тільки повітряної складової метано-повітряної суміші, зокрема: кисню, азоту, вуглекислого газу з діаметром молекул, відповідно 3,4Å, 3,3Å, 2,8Å і вільний прохід через адсорбер висококонцентрованого продукційного метану з діаметром молекул, рівним 4,2Å. Це дозволяє збільшити коефіцієнт вилучення метану і разом з тим знизити енергоємність процесу. Корисна модель пояснюється кресленням, де представлено схематичне зображення установки для вилучення метану з метано-повітряної суміші за принципом короткоциклової бенагрівної адсорбції. Установка складається з двох, поперемінно працюючих в режимі адсорбції і регенерації, адсорберів 1 і 2, на входах яких встановлені регулюючі вентилі 3 і 4, що автоматично перемикаються, виходи яких підключені до трубопроводу 5 для відводу адсорбованої повітряної складової метано-повітряної суміші і частини метану, яку використовують для ініціації виділення адсорбованої раніше повітряної складової суміші з адсорбенту адсорбера, що працює в режимі регенерації. Виходи адсорберів 1 і 2 з'єднані між собою трубопроводом з встановленим на ньому регенеруючим соплом (дроселем) 6. На трубопроводах, приєднаних до виходів адсорберів 1 і 2, встановлені регулюючі вентилі 7 і 8, виходи яких підключені до трубопроводу 9 для відводу продукційного метану. Як адсорбент в адсорберах 1 і 2 використовують цеоліт 10 марки NaA-У з діаметром вхідних пор, рівним 4Å. Трубопровід 11 подачі метано-повітряної суміші з'єднаний з адсорберами 1 і 2 через регулюючі вентилі 12 і 13. Установка обладнана блоком автоматичного управління з комп'ютером і датчиками концентрації компонентів метаноповітряної суміші на виходах адсорберів 1 і 2 та в трубопроводах 5 і 9 (на кресленні не показані). На кресленні позначені наступні елементи: 1 - адсорбер, 1 UA 94126 U 5 10 15 20 25 30 35 2 - адсорбер, 3 - регулюючий вентиль, 4 - регулюючий вентиль, 5 - трубопровід для відведення адсорбованої повітряної складової метано-повітряної суміші і частини метану, 6 - регенеруюче сопло, 7 - регулюючий вентиль, 8 - регулюючий вентиль, 9 - трубопровід для відведення продукційного метану, 10 - цеоліт марки NaA-У з діаметром вхідних пор, рівним 4Å, 11 - трубопровід подачі метано-повітряної суміші, 12 - регулюючий вентиль, 13 - регулюючий вентиль. Корисну модель виконують наступним чином. Очищена в пиловловлювачі (на кресленні не показаний) метано-повітряна суміш під тиском подається по трубопроводу 11 в адсорбер 1 через регулюючий вентиль 12 (регулюючі вентилі 13, 3 і 8 при цьому закриті). У цеоліті 10 адсорбера 1 адсорбується тільки повітряна складова метано-повітряної суміші, зокрема: кисень, азот, вуглекислий газ, а продукційний метан через регулюючий вентиль 7 (регулюючий вентиль 8 при цьому закритий) і трубопровід 9 направляють споживачеві або збирають в спеціальній ємності. Після насичення повітряною складовою метано-повітряної суміші цеоліту 10 в адсорбері 1 закривають регулюючий вентиль 12 і відкривають регулюючий вентиль 13 (регулюючий вентиль 4 при цьому закритий, а регулюючий вентиль 3 відкритий) і метаноповітряна суміш подається по трубопроводу 11 в адсорбер 2. В цеоліті 10 адсорбера 2 адсорбується тільки повітряна складова метано-повітряної суміші, а продукційний метан через регулюючий вентиль 8 (регулюючий вентиль 7 при цьому закритий) і трубопровід 9 направляють споживачеві або збирають в спеціальній ємності. Одночасно частина метану, приблизно 5 %, подається через регенеруюче сопло 6 в адсорбер 1 для ініціації виділення адсорбованої раніше повітряної складової суміші з адсорбенту у вигляді цеоліту 10. В адсорбері 1 тиск знижується до атмосферного, і, ініційована метаном, раніше адсорбована цеолітом 10 повітряна складова суміші через відкритий регулюючий вентиль 3 надходить в трубопровід 5 для відводу її і зазначеної частини метану. Після відновлення адсорбційних властивостей цеоліту 10 адсорбера 1 цикл повторюється. Перемикання адсорберів 1 і 2 за допомогою регулюючих вентилів проводиться блоком автоматичного управління за сигналами датчиків концентрації видобутих компонентів метано-повітряної суміші. Використання корисної моделі підвищує ефективність вилучення метану з метано-повітряної суміші, дозволяє отримати метан в концентраціях придатних до промислового використання, роблять його утилізацію економічно вигідною, дозволяє зменшити забруднення навколишнього середовища. Це особливо важливо тому, що парниковий ефект метану в 23 рази перевищує цей показник діоксиду вуглецю. 40 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 45 50 55 1. Спосіб вилучення метану з метано-повітряної суміші, що включає циклічну адсорбцію компонентів метано-повітряної суміші і подальше виділення їх з адсорбенту, який відрізняється тим, що добування метану з метано-повітряної суміші здійснюють за схемою короткоциклової бенагрівної адсорбції з використанням як адсорбенту цеоліту марки NaA-У з діаметром вхідних пор, рівним 4Å, при цьому метано-повітряну суміш подають по черзі в один з двох адсорберів, в якому адсорбують тільки повітряну складову метано-повітряної суміші, зокрема: кисень, азот, вуглекислий газ, а продукційний метан збирають або направляють споживачеві, а частину його використовують для ініціації виділення адсорбованої раніше повітряної складової суміші з адсорбенту другого адсорбера. 2. Спосіб зап. 1, який відрізняється тим, що частина метану, яку використовують для ініціації виділення адсорбованої раніше повітряної складової суміші з адсорбенту другого адсорбера становить приблизно 5 % від обсягу продукційного метану, який збирають або направляють споживачеві. 2 UA 94126 U Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3