甲烷和氮的分离方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种甲烧和氮的分离方法。
[0002] 本申请基于2013年5月10日在日本申请的特愿2013-100598号主张优先权，并 在此援引其内容。
【背景技术】
[0003] 天然气为化石能源中在燃烧时所排出的二氧化碳量最少的能源。因此，近年来天 然气的使用量处于增加倾向，我国从海外气田中进口LNG(液化天然气）。
[0004] 如果在天然气的生产、输送和消费的各阶段中进行比较，则溫室效应气体的排出 量相对较高的工序为LNG液化厂的工序。 阳〇化]由于甲烧具有二氧化碳的21倍的暖化系数，因此使从LNG液化厂产生的排气中的 甲烧量最小化在削减溫室效应气体的排出量方面极为有效。
[0006] 但是，在LNG设备中，因来自外部环境的侵入热而使LNG部分气化，并且当进行通 过高压LNG的闪燃来实现液体溫度的下降时也会引起部分LNG的气化。运些被称为蒸发气 体度0G)。
[0007] BOG的组成根据气田所存在的产地而不同，有时含有较多的氮。在运种情况下，由 于甲烧的沸点远远低于氮，因此与原液相比BOG含有大量的氮，例如BOG中所含有的氮量有 时会为20%~60%。
[0008] 当然，即使BOG含有较多的氮，大部分也为甲烧，因此若直接由火焰等进行燃烧排 气则会使甲烧的损失增多，并且给环境带来的影响也不小。
[0009] 因此，一直W来通过使用制冷剂使BOG再液化来进行回收。
[0010] 另外，在不进行再液化时使用深冷分离法分离甲烧和氮，将甲烧作为燃气发动机 等的燃料来进行发电。
[0011] 此外，已知作为甲烧的浓缩方法使用PSA法（专利文献1、2)，但在运些文献中并未 记载用于W高回收率得到高纯度的氮气和甲烧的方法。
[0012] 专利文献1 :特开2011-201969号公报
[0013] 专利文献2 :专利第2579179号公报
[0014] 但是，深冷分离法具有设备费用昂贵的问题。此外，现状为如下：由于深冷分离法 为适用于处理量较多的情况的方法，因此不适用于中小气田，具体而言不适用于BOG流量 为从数千至数万NmVh左右的小型LNG设备，从而尚无适用于运些LNG设备的甲烧和氮的 分离方法。
[0015] 此外，在作为燃气发动机等中使用的发电用燃料，想到使用甲烧的情况下，燃料中 含有的惰性成分会导致燃烧效率降低，但若甲烧浓度大致为70%W上则效率不会大幅降 低。
[0016] 因此，面对BOG的分离，要求使甲烧浓度大致为70%W上，并且为了环境保护而使 甲烧回收率最大化。
[0017] 另外，由于LNG设备为处理可燃性气体的设备，因此为安全起见大量的氮被用于 设备密封的用途。由于是W甲烧的防爆为目的的密封，因此用于运种用途的氮具有95%W 上的浓度就足够。
[0018] 当分离BOG时，如果使用深冷分离法，则能W高纯度得到氮，但如上所述，由于面 向大型的LNG设备而并不适用于中小型的LNG设备，从而存在设备费用过于昂贵的问题。
【发明内容】
[0019] 本发明是考虑运种情况而提出的，其目的在于提供一种使用廉价的装置，从例如 通过LNG设备产生的BOG等甲烧和氮的混合气体中得到高纯度的氮气，并且W高回收率回 收发电用甲烧的方法。
[0020] 因此，为了解决上述问题，本发明采用W下的结构。
[0021] (1) 一种甲烧和氮的分离方法，其通过使用两个W上的吸附塔的压力变动式吸附 法，从作为主要由甲烧和氮构成的混合气体的原料气体中分离出甲烧和氮，其特征在于，具 有：
[0022] 加压工序，供给所述原料气体，提高吸附塔内的压力；
[0023] 吸附工序，通过由填充到所述吸附塔中的气体分离用吸附剂吸附甲烧来提取氮；
[0024] 均压工序，使压力提高的所述吸附塔内的气体移动到其它吸附塔中；W及
[00巧]再生工序，通过降低所述吸附塔内的压力而使吸附到所述气体分离用吸附剂上的 甲烧脱离，
[0026] 所述加压工序、所述吸附工序、所述均压工序和所述再生工序在两个W上的各个 所述吸附塔中进行。
[0027] 在所述均压工序中，所述吸附工序结束之后的所述吸附塔内的气体移动到所述再 生工序结束之后的所述其它吸附塔中，
[0028] 在所述再生工序中回收的甲烧的浓度为70% W上且回收率为95% W上，
[0029] 在所述吸附工序中回收的氮的浓度为95%W上，
[0030] 所述气体分离用吸附剂对甲烧的平衡吸附量大于对氮的平衡吸附量。
[0031] (2)根据（1)所述的甲烧和氮的分离方法，其特征在于，作为所述气体分离用吸附 剂使用苯吸附量为10~40wt%的碳质吸附剂，将所述均压工序的时间设为7秒W上35秒 W下。
[0032] (3)根据（1)所述的甲烧和氮的分离方法，其特征在于，所述均压工序的时间为25 秒W上35秒W下。
[003引 （4)根据（1)所述的甲烧和氮的分离方法，其特征在于，在所述均压工序中，控制 均压气体的流量，W使所述吸附塔中的压力变化从均压工序的开始到结束缓缓地进行。
[0034] (5)根据（1)所述的甲烧和氮的分离方法，其特征在于，所述吸附塔为=个W上， 由两次W上步骤进行所述均压工序。
[0035] (6)根据（4)所述的甲烧和氮的分离方法，其特征在于，通过反馈所述均压工序中 的压力值，来控制所述均压气体的流量。
[0036] (7)根据（1)所述的甲烧和氮的分离方法，其特征在于，在所述吸附工序中，填充 有所述原料气体的所述吸附塔内部的压力为约0. 2MpaG。
[0037] (8)根据（1)所述的甲烧和氮的分离方法，其特征在于，所述气体分离用吸附剂的 苯吸附量为10~40wt%、甲烧吸附量为1. 7~2. 4mol/kgW及大孔的平均直径为1ymW 下，并且所述气体分离用吸附剂为被成型为直径2mmW下的颗粒状的活性炭系吸附剂。
[0038] (9) 一种气体分离用吸附剂，其通过压力变动式吸附法对甲烧和氮进行分离，其特 征在于，所述气体分离用吸附剂的苯吸附量为10~40wt%、甲烧吸附量为1. 7~2. 4mol/ kgW及大孔的平均直径为1ymW下，并且所述气体分离用吸附剂为被成型为直径2mmW下 的颗粒状的活性炭系吸附剂。
[0039] 根据本发明，由于使用压力变动吸附法，因此能够使用廉价的PSA装置，例如从 BOG等甲烧和氮的混合气体中，W95%W上的回收率得到甲烧，并且能得到浓度为95%W 上的氮。
【附图说明】
[0040] 图1是表示本发明的第一实施方式的甲烧和氮的分离装置的大致结构的系统图。
[0041] 图2是表示本发明的第二实施方式的甲烧和氮的分离装置的大致结构的系统图。
[0042] 图3A是表示本发明的第二实施方式的甲烧和氮的分离方法的过程的系统图。
[0043] 图3B是表示本发明的第二实施方式的甲烧和氮的分离方法的过程的系统图。
[0044] 图3C是表示本发明的第二实施方式的甲烧和氮的分离方法的过程的系统图。
[0045] 图4A是表示本发明的第二实施方式的甲烧和氮的分离方法的过程的系统图。
[0046] 图4B是表示本发明的第二实施方式的甲烧和氮的分离方法的过程的系统图。
[0047] 图4C是表示本发明的第二实施方式的甲烧和氮的分离方法的过程的系统图。
[0048] 图5A是表示本发明的第二实施方式的甲烧和氮的分离方法的过程的系统图。
[0049] 图5B是表示本发明的第二实施方式的甲烧和氮的分离方法的过程的系统图。
[0050] 图5C是表示本发明的第二实施方式的甲烧和氮的分离方法的过程的系统图。
[0051] 图6是表示本发明的第二实施方式的甲烧和氮的分离方法的过程的系统图。
[0052] 图7是表示用于本发明的第一实施例的甲烧和氮的分离装置的大致结构的系统 图。
【具体实施方式】
[0053] 下面，对应用本发明的一实施方式的甲烧和氮的分离装置W及