[发明专利]一种用于甲烷高效脱氮的吸附剂模块

权利要求书

1.一种用于甲烷高效分离的吸附剂模块，其特征在于该吸附剂模块由规整结构吸附剂构建的组合型吸附剂模块，所述规整结构吸附剂模块为水力当量直径大于10mm、长度大于30mm、内扩散距离小于0.3mm的形状规整的吸附剂；

所述规整结构吸附剂模块由多种吸附剂组装而成，按照原料气流向依次叠加，其顺序为：脱水吸附剂，CO₂吸附剂，甲烷吸附剂；

其中脱水吸附剂体积占组合型吸附剂总体积的份数15-40%，CO₂吸附剂体积占组合型吸附剂总体积的份数5-30%、甲烷吸附剂占组合型吸附剂总体积的份数30-80%；

所述组合型吸附剂模块包含（1）脱水吸附剂为活性氧化铝或硅胶；（2）CO₂吸附剂为CO₂-CH₄分离因子大于8的金属有机框架材料；（3）甲烷吸附剂为CH₄-N₂分离因子大于5的金属有机框架材料；

所述规整结构吸附剂按照原料气流向依次叠加，其顺序为：活性氧化铝或硅胶规整结构脱水吸附剂，规整结构CO₂吸附剂与规整结构甲烷吸附剂，在叠加方向的上、下两个端面进行固定，并形成低浓甲烷提纯与分离吸附剂模块。

2.根据权利要求1所述的一种用于甲烷高效分离的吸附剂模块，其特征在于所述吸附剂模块用于甲烷的吸附分离，基于平衡吸附分离原理实现低浓甲烷气的提纯净化为高浓或高纯甲烷气。

3.根据权利要求2所述的一种用于甲烷高效分离的吸附剂模块，其特征在于所述低浓甲烷气为含甲烷摩尔数小于90%的混合气，杂质主要含有大量N₂与少量CO₂和水蒸气的混合气源。

4.根据权利要求3所述的一种用于甲烷高效分离的吸附剂模块，其特征在于所述低浓甲烷气为甲烷摩尔浓度介于10%-75%的气体。

5.根据权利要求4所述的一种用于甲烷高效分离的吸附剂模块，其特征在于低浓甲烷气为甲烷摩尔浓度介于15-50%的气体。

6.根据权利要求1所述的一种用于甲烷高效分离的吸附剂模块，其特征在于所述规整结构吸附剂为水力当量直径大于30mm，长度大于50mm的形状规整的吸附剂材料；内扩散距离小于0.15mm。

7.根据权利要求1所述的一种用于甲烷高效分离的吸附剂模块，其特征在于所述规整结构吸附剂模块形状包括：蜂窝状、夹层状、纤维织物状或泡沫状结构。

8.根据权利要求1所述的一种用于甲烷高效分离的吸附剂模块，其特征在于述金属有机框架材料为Cu^II、Al^III、Mg^II、Mn^II、Fe^III、Ni^II、Co^II、Zn^II中的一种或几种金属离子组合，与有机配体通过配位络合作用而自组装形成的具有超分子多孔网络结构的化合物；

所述有机配体选自于丁二酸、富马酸、1,2,3-苯三甲酸、1,2,4-苯三甲酸、1,3,5-苯三甲酸、1,4-苯二甲酸、2,5-二羟基-1,4-苯二甲酸、1,3-苯二甲酸、1,4-萘二酸、2,6-萘二酸、异烟酸、3-吡啶甲酸、3,4-吡啶二甲酸、2,5-吡啶二甲酸、2,6-萘二磺酸钠、3-吡啶磺酸、4,5-二羟基-1,3-二苯磺酸、咪唑、2-甲基咪唑、4-甲基咪唑、2-硝基咪唑、苯并咪唑、4,4’-联吡啶、乙二胺、三乙烯二胺一种或多种。

9.根据权利要求1所述的一种用于甲烷高效分离的吸附剂模块，其特征在于用于甲烷高效分离的吸附剂模块的空隙率小于60%的吸附剂模块。

10.根据权利要求1所述的一种用于甲烷高效分离的吸附剂模块，其特征在于用于甲烷高效分离的吸附剂模块的空隙率小于50%的吸附剂模块。