一種煤層氣濃縮專用吸附劑的工業(yè)化生產工藝及應用
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種煤層氣濃縮專用吸附劑的工業(yè)化生產工藝及應用，具體涉及一種用于煤層氣濃縮吸附劑及其制備方法與應用，屬于氣體分離吸附劑領域。
【背景技術】
[0002]我國煤層氣資源豐富，但利用程度較低，尤其是井下抽采的低濃度煤層氣，大部分被直接排放到大氣中，造成了巨大的能源浪費，同時由于其中含有大量的溫室氣體，污染了環(huán)境，加速了全球變暖。為了濃縮利用低濃度煤層氣，目前開發(fā)和研究的技術主要有低溫深冷分離技術、膜分離技術和變壓吸附分離技術等。變壓吸附分離技術因設備簡單、操作靈活方便、運行能耗低，且成功應用于氫氣的回收與精制，空分制氮等領域，被認為是最有可能實現煤層氣濃縮的工業(yè)氣體分離技術。
[0003]變壓吸附技術的核心在于其中的吸附劑，要想實現煤層氣濃縮分離，就要生產出煤層氣濃縮專用的吸附劑產品，煤層氣的主要成分是CH4、NjP O2，為了濃縮利用其中的CH4,就要求吸附劑能將鞏與N 2和O 2分離開來，據調研，目前有關專利僅報道了針對CH 4/隊或隊/02兩組分氣體分離的碳分子篩或活性炭等吸附劑的制備方法，在煤層氣濃縮中，均需要先除氧，再進行CH4/N2分離，還不能直接實現三組分氣體的直接分離。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種煤層氣濃縮專用吸附劑的工業(yè)化生產工藝及應用。本發(fā)明原料成本低，吸附02和N2,不吸附CH4,能直接實現014與NjP 02的分離，大大縮短了煤層氣變壓吸附濃縮工藝流程，降低了生產成本和能耗。
[0005]本發(fā)明提供的用于煤層氣濃縮的吸附劑的制備方法，包括如下步驟:
[0006]I)預氧化:將熱固性酚醛樹脂的粉末進行預氧化，得到預氧化的熱固性酚醛樹月旨;
[0007]2)成型:將所述預氧化的熱固性酚醛樹脂的粉末與粘結劑、添加劑1、添加劑2和水混捏，經擠壓成型，得到生料條；
[0008]3)炭化:在惰性氣氛中，對所述生料條進行炭化，得到炭化料；
[0009]4)負載:通過載氣將化學溶液載入回轉爐中，對所述炭化料進行負載處理，即得到煤層氣濃縮的吸附劑。
[0010]上述的方法中，所述熱固性酚醛樹脂為花泥邊角料、保溫板和工業(yè)酚醛泡沫脂中的至少一種；
[0011]所述熱固性酚醛樹脂的粉末的粒徑可為100?1000目；
[0012]所述預氧化的裝置采用流化床裝置；
[0013]所述預氧化的氣體為空氣。
[0014]本發(fā)明中，所述熱固性酚醛樹脂裝入球磨機或沖擊磨中磨成粉末，具體可磨至90%通過300目篩網。
[0015]上述的方法中，所述預氧化的溫度可為100?200°C，具體可為150°C ；
[0016]所述預氧化的氣體的空速可為5000?1000h \具體可為8000h 1O
[0017]上述的方法中，所述粘結劑為煤焦油、液態(tài)酚醛樹脂、液態(tài)環(huán)氧樹脂和紙漿廢液中的至少一種；
[0018]所述添加劑I為無煙煤、煙煤和椰殼中的至少一種，具體可為太西無煙煤或大同煙煤；
[0019]所述添加劑2 為 Fe3O4S Fe 203;
[0020]所述預氧化的熱固性酚醛樹脂、所述粘結劑、所述添加劑1、所述添加劑2和所述水的混捏質量比可為100:30?60:2?10:2?5:10?20，具體可為100:30:5:2:15 ;
[0021]所述添加劑I的粒徑可為100?1000目，具體可為500目；
[0022]所述添加劑2的粒徑可為100?1000目，具體可為500目；
[0023]所述生料條的長度可為2?10mm，具體可為5mm ;所述生料條的橫截面直徑可為0.5?1.8_，具體可為1.8_，所述生料條具體可為圓柱狀物料。
[0024]上述的方法中，所述惰性氣氛可為氮氣；
[0025]所述炭化的條件是以5?20°C /min升溫至500?800°C，具體可為15°C /min升溫至600°C ；
[0026]所述載氣為氮氣。
[0027]上述的方法中，所述化學溶液為苯和甲醇的混合物；
[0028]所述化學溶液流量可為10?200ml/min，具體可為50ml/min，所述化學溶液采用微量栗計量，載氣流速可為100?2000ml/min，具體可為200ml/min ；
[0029]步驟4)中，所述負載的溫度是以5?20°C /min升溫至600?900°C，具體可為以10 ?13°C /min 升溫至 800 ?900°C ；
[0030]所述負載的時間可為0.5?2h，具體可為lh。
[0031]上述的方法中，所述甲醇和所述苯的質量比可為1:2?19，具體可為1:19 ;
[0032]所述回轉爐的加熱方式為內熱式或外熱式、電加熱或燃氣加熱。
[0033]上述的方法中，步驟I)之前還包括干燥的步驟；
[0034]所述干燥的溫度可為100?200°C，具體可為150°C，所述干燥的時間可為I?3h，具體可為2h。
[0035]本發(fā)明還提供了上述的方法制備的用于煤層氣濃縮的吸附劑。
[0036]本發(fā)明所述用于煤層氣濃縮的吸附劑應用于煤層氣的濃縮中。
[0037]應用本發(fā)明時，將本發(fā)明吸附劑裝入變壓吸附裝置中，進行煤層氣的濃縮，隊、02從變壓吸附塔塔底分離，CH4在吸附塔頂部得到富集與提濃，實現一次性分離CH 4與O 2和N 2，不需要單獨的除氧步驟。
[0038]本發(fā)明所述用于煤層氣濃縮的吸附劑的包裝步驟如下，負載后吸附劑經冷卻降溫后，采用小型煤層氣變壓吸附評價裝置、轉鼓強度評價等性能檢測，評價合格后，抽真空密封包裝。
[0039]本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
[0040]1、本發(fā)明吸附劑在功能上，填補了國內外含氧煤層氣不經過單獨除氧工序、一步變壓吸附濃縮的空白，能實現CH4/N2/02三組分氣體的一次性分離，吸附劑能吸附N2和O 2的速率遠大于吸附014的速率，N 2、O2從變壓吸附塔塔底分離，CH 4在吸附塔頂部得到富集與提濃；減少了工業(yè)現場除氧工序，大大降低設備及運行成本。<