[发明专利]一种通过分离氮气富集甲烷的方法及装置

权利要求书

1.一种通过分离氮气富集甲烷的方法，其特征在于，在吸附床A填充含有TUTLY-1的吸附剂，吸附床B填充含有TUTLY-2的吸附剂，控制进气管路和吸附床的温度和压力恒定，甲烷-氮气混合气通过吸附床A，含有TUTLY-1的吸附剂选择性吸附甲烷气体，待吸附床A甲烷吸附饱和后，吸附床A减压或抽真空解吸，经过一级提浓的解吸气作为原料气进入吸附床B，含有TUTLY-2的吸附剂选择性吸附氮气，从而通过分离氮气达到由低浓度甲烷富集得到高浓度甲烷的目的；

其中：含有TUTLY-1的吸附剂是由TUTLY-1原粉与拟薄水铝石、田菁粉、稀硝酸按质量比40∶10∶1∶4混合而成的，所述稀硝酸的体积分数为10％；TUTLY-1的合成是：混合0.6g的白炭黑、0.83mL正丙胺、8.66mL的三乙胺和0.66g四甲基氢氧化铵，混合物经搅拌均匀后转入带有聚四氟乙烯内衬的反应釜中，缓慢滴入0.5mL的氢氟酸，待剧烈反应停止后封住釜盖，在453K下反应12天；待晶化完成后，将合成的物质用水洗过滤，室温下干燥，即可以得TUTLY-1原粉；合成的TUTLY-1原粉的硅铝比是1700，粒径为300-500nm，77K氮气吸附所得比表面积是336m²/g；

含有TUTLY-2的吸附剂是由TUTLY-2原粉、粘结剂和胶溶剂混合而成的，其中粘结剂的添加量为10-30wt％，胶溶剂的添加量为5-20wt％；TUTLY-2的合成是：混合0.104g的金属铬粉末，0.3g的均苯三甲酸，0.2mL质量分数为40％的氢氟酸和9.6mL的去离子水，混合物经搅拌均匀后转入带有聚四氟乙烯内衬的反应釜中，封住釜盖放入烘箱，在12h内升温至493K并在493K下反应96h，24h内冷却至室温，待晶化完成后，过滤得到浅绿色的产物，将得到的浅绿色产物在343K的乙醇中以1g/250mL的比例浸渍5小时以除去过量的未反应的有机配体，然后再次过滤；将所得固体在423K条件下抽真空干燥3h，即可得到TUTLY-2原粉。

2.根据权利要求1所述的一种通过分离氮气富集甲烷的方法，其特征在于，所述甲烷-氮气混合气中甲烷的浓度低于30％。

3.根据权利要求1所述的一种通过分离氮气富集甲烷的方法，其特征在于，所述粘结剂为聚乙二醇、石墨、田菁粉或甲基纤维素中的一种或两种，胶溶剂为甘油、三氯乙酸或蒸馏水中的一种或两种。

4.根据权利要求1所述的一种通过分离氮气富集甲烷的方法，其特征在于，各吸附床内的温度为0-35℃，压力为1MPa。