CN111504837A - 基于重量法的快拆式天然气吸附脱碳微型实验装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及基于重量法的快拆式天然气吸附脱碳微型实验装置及方法，属于气体净化技术研究领域技术领域。可以进行不同形式下的天然气脱碳吸附及脱附实验，包括静态吸附实验、动态吸附实验、高温脱附实验和真空脱附实验，并且实现了吸附柱的易拆解称重，温度调整迅速，提高了静态重量法吸附实验的实验效率，解决了实验类型单一，拆卸称重难得问题。包括供气***、吸附柱、抽真空***和排放***，供气***与吸附柱入口通过管路连接，吸附柱出口与抽真空***通过管路连接。
Description
技术领域
本发明涉及基于重量法的快拆式天然气吸附脱碳微型实验装置及方法，属于气体净化 技术研究领域技术领域。
背景技术
海洋蕴含着丰富的天然气资源，海上天然气开发正成为我国天然气开发的重点之一。 浮式液化天然气生产装置是集海上天然气液化、储存、装卸和外输为一体的新型浮式生产 装置，通过与液化天然气船搭配使用，可有效实现海上天然气田的开发。而开采出的天然 气中常含有CO2杂质，其既会降低天然气热值又会在低温下形成干冰堵塞管道，并且有水 时会对管道造成腐蚀，所以，在将天然气液化前需对天然气进行净化，脱除其中的CO2满 足液化要求。
由于海上环境复杂，海浪冲击，船体晃动，空间有限以及浮动平台现场苛刻的技术要 求，海上天然气预处理脱二氧化碳存在较大的难度。吸附法是采用固体吸附剂，利用其对 混合气体中各组分的吸附选择性的不同进行天然气净化的，其可克服海上船体晃动，并具 有产品纯度高、装置灵活性强、操作简单、环保等优点，可适用于海上天然气净化。而对于吸附法的应用，最重要的是吸附剂的选择，建立实验装置，选择优良的吸附剂将有助于更好地脱除CO2。
由于天然气脱碳多用醇胺法，对醇胺法的研究及实验装置较多，而天然气吸附法脱碳 的研究及实验装置相对较少。目前，研究吸附法脱碳的实验有静态吸附实验和动态吸附实 验，而一些实验装置只能做静态吸附或者动态吸附实验，可做实验类型单一；大多数实验 并不采用CH4/CO2混合气气体进行天然气的吸附脱碳实验，而是采用N2/CO2混合气体代 替，实验存在误差；实验探究过程中的静态吸附实验多用容积法，求得吸附容量需进行大 量的计算，且实验装置中的吸附柱相对笨重，不易拆卸，计算简单且灵敏度高的重量法实 验装置少有应用。
基于上述问题，亟需提出基于重量法的快拆式天然气吸附脱碳微型实验装置及方法， 以解决上述技术问题。
发明内容
本发明提供一种基于重量法的快拆式天然气吸附脱碳微型实验装置及方法，有益效益 可以进行不同形式下的天然气脱碳吸附及脱附实验，包括静态吸附实验、动态吸附实验、 高温脱附实验和真空脱附实验，并且实现了吸附柱的易拆解称重，温度调整迅速，提高了 静态重量法吸附实验的实验效率。在下文中给出了关于本发明的简要概述，以便提供关于 本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它 并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。
本发明的技术方案：
基于重量法的快拆式天然气吸附脱碳微型实验装置，包括供气***、吸附柱、抽真空 ***和排放***，供气***与吸附柱入口通过管路连接，吸附柱出口与抽真空***通过管 路连接。
优选的：所述供气***包括N2气瓶、He气瓶、CH4和CO2混合气气瓶、第一减压 阀、第二减压阀、第三减压阀、气体质量流量控制器、供气管路单向阀、供气管路背压阀、 放空阀、入口快拆接头、第一并联管道、第二并联管道、第三并联管道和第一管道，第一 并联管道、第二并联管道和第三并联管道的左端分别连接有N2气瓶、He气瓶和CH4和 CO2混合气气瓶，第一并联管道上安装有第一减压阀，第二并联管道上安装有第二减压 阀，第三并联管道上依次安装有第三减压阀、气体质量流量控制器、供气管路单向阀和供 气管路背压阀，第一并联管道、第二并联管道、第三并联管道的右端和放空阀并联到第一 管道的左端，第一管道上安装有入口快拆接头。
优选的：所述抽真空***包括压力传感器、出口快拆接头、第一针阀、真空缓冲容器、 真空泵和第二管道，第二管道上安装有出口快拆接头，第一针阀与排放***并联到第二管 道上，第一针阀、排放***和第二管道连通处安装有压力传感器，第一针阀与真空缓冲容 器连通，真空缓冲容器与真空泵连通。
优选的：所述排放***包括中段放空阀、第二针阀、冷却器、背压阀、第三针阀、第四针阀、减压阀、单向阀、第五针阀、在线CO2浓度检测仪、本生灯、末端放空阀、第 三管道、第四管道、第五管道、第六管道和第七管道，抽真空***、第二管道和第三管道 的连接处安装有压力传感器，第三管道上依次连接有中段放空阀、第二针阀、冷却器、背 压阀、第四管道、第五管道和第七管道，第三管道依次与第四管道、第五管道和第七管道 连通，第四管道上安装有第三针阀和减压阀，第五管道上安装有第四针阀，第四管道和第 五管道并联接到第六管道，第六管道上依次安装有单向阀和在线CO2浓度检测仪，第七 管道上安装有第五针阀，第七管道的另一端与末端放空阀连通，第七管道的另一端还与第 六管道连通，第六管道和第七管道并联接到本生灯。
优选的：吸附柱包括入口针阀、吸附柱体、加热保温钢套、出口针阀、保温棉、密封腔和加热棒，吸附柱体设置在加热保温钢套的内部中心位置，吸附柱体与加热保温钢套可拆卸连接，加热棒位于加热保温钢套内部，加热棒均匀固定布置在吸附柱体的外侧，加热保温钢套内嵌有密封腔和保温棉，密封腔的外侧包裹保温棉，入口针阀连接在吸附柱体的入口位置，入口针阀通过入口快拆接头与第一管道可拆卸连接，出口针阀连接在吸附柱体的出口位置，出口针阀通过快拆接头与第二管道可拆卸连接；
还包括温度传感器和温度控制器，加热保温钢套设有温度传感器和温度控制器。
优选的：所述吸附柱的材料为钛合金。
优选的：所述还包括数据采集电脑，所述数据采集电脑分别与温度控制装置、温度传 感器、压力传感器和在线CO2浓度检测仪信号连接。
基于重量法的快拆式天然气吸附脱碳微型实验装置，包括以下步骤：
静态吸附CO2气体流程：
步骤一：吸附前称重，吸附开始前，打开入口快拆接头和出口快拆接头，拆卸吸附柱， 将装填完吸附剂的吸附柱体放置在电子天平上进行称重，得出未吸附前吸附柱体重量后， 放回原位；
步骤二：通入原料气，打开入口针阀，关闭第二针阀，气体质量流量控制器与供气管 路背压阀开度调节至最大值，原料气通过第三减压阀依次流经气体质量流量控制器、供气 管路单向阀和供气管路背压阀进入第一管道，通过入口针阀快速冲入吸附柱体内，通过压 力传感器检测吸附柱体内的压力，当吸附柱体内压力达到设定压力后，关闭入口针阀，二 氧化碳在吸附柱体内被吸附剂吸附；
步骤三：静态吸附，吸附时压力下降，吸附柱体温度升高，对吸附柱体内压力进行实 时数据采集，直至压力不再下降时，向密封腔内通入冷却水使吸附柱冷却，直至吸附柱体 温度下降至室温，压力在30min内不发生变化时，达到吸附平衡，结束数据采集；
步骤四：放空剩余气体，出口针阀、第二针阀、第五针阀和末端放空阀，调节背压阀对剩余气体进行放散；
步骤五：吸附后称重，打开打开入口快拆接头和出口快拆接头，将吸附柱体从加热保 温钢套上拆下，吸附柱体进行吸附后的吸附柱称重；
步骤六：获得CO2吸附量，通过对测得的吸附柱体实验前后的重量对比，即可得到静态实验的CO2吸附量；
动态吸附CO2气体流程：
步骤a：设定工况，根据实验工况设定气体质量流量控制器、供气管路背压阀和背压 阀开度及加热保温钢套温度；
步骤b：通入原料气，原料混合气经过第三减压阀，然后经过气体质量流量控制器，以一定的流量流经供气管路背压阀与入口针阀进入吸附柱体；
步骤c：吸附柱体(13)内装有实验工质吸附剂，混合气会在吸附柱体内流经固体吸附剂，其中的CO2会被吸附剂吸附，被吸附剂吸附净化后的气体经过吸附柱体，通过出 口针阀排出，流经第二针阀后经过冷却器冷却，根据压力情况选择进入第四管道或第五管 道，压力设定值高时需经过第四管道上的减压阀进行减压，之后气体通过在线CO2浓度 检测仪检测CO2浓度；
步骤d：尾气处理，尾气进入本生灯燃烧处理，当实验混合气体采用N2/CO2而不含甲烷时，可将净化气体直接经末端放空阀放空；
高温吹扫再生吸附剂流程：
步骤Ⅰ：高温加热，通过控制吸附柱体外包的加热保温钢套上的加热棒，对吸附柱体 内的吸附剂进行高温加热；
步骤Ⅱ：氮气吹扫，来自N2气瓶的氮气经第一减压阀和入口针阀流入吸附柱体，对吸附柱体内部的吸附剂进行吹扫；
步骤Ⅲ：尾气冷却放空，吹扫气经过第二管道和第三管道，经过冷却器冷却进入第七 管道，通过末端放空阀引至室外放空，在放空时可打开第四针阀，通过在线CO2浓度检测仪检测吹扫气中的CO2浓度判断吸附剂的再生程度，当再生气中CO2浓度降为0时再 生结束；
真空脱附再生吸附剂流程：
步骤①：抽真空前准备，关闭入口针阀和第二针阀，打开出口针阀和第一针阀；
步骤②：真空脱附，开启真空泵持续对吸附柱内抽真空，使得吸附剂吸附的CO2在真空环境下脱附，当吸附柱真空度保持10min不变后，再生结束，之后可通过重量对比 或吸附剂初始和脱附后的穿透曲线对比，判断吸附剂的再生程度。
本发明具有以下有益效果：
1.基于重量法的快拆式天然气吸附脱碳微型实验装置解决了传统实验装置吸附和脱 附实验类型单一的问题，实验功能丰富完善，适用于各种形式下的吸附剂吸附分离性能和 工艺操作参数确定等问题的研究实验，适用范围广；
2.CH4和CO2混合气气体取代传统的N2和CO2混合气气体进行天然气的吸附脱碳 实验，减小实验误差，实验结果更为精确；
3.传统的实验装置中的吸附柱相对笨重，且不易拆卸，本装置的吸附柱两端分别安 装有入口快拆接头和出口快拆接头，使吸附柱的拆装方便，同时吸附柱体与加热保温钢套 可拆卸，吸附柱体采用钛合金材料，解决了传统的吸附柱笨重的问题；
4.本生灯接于装置末，用于处理含甲烷实验中的尾气，绿色环保；
5.由数据采集电脑通过温度控制装置、温度传感器、压力传感器和在线CO2浓度检测仪对实验参数进行监控和收集，数据准确，效率高。
附图说明
图1是基于重量法的多功能快拆式天然气吸附脱碳微型实验装置的流程示意图；
图2是吸附柱与加热保温钢套的剖面结构示意图；
图中1-N2气瓶，2-He气瓶，3-CH4和CO2混合气气瓶，4-第一减压阀，5-第二减 压阀，6-第三减压阀，7-气体质量流量控制器，8-供气管路单向阀，9-供气管路背压阀， 10-放空阀，11-入口快拆接头，12-入口针阀，13-吸附柱体，14-加热保温钢套，15-温度 传感器，16-温度控制器，17-压力传感器，18-数据采集电脑，19-出口针阀，20-出口快 拆接头，21-第一针阀，22-真空缓冲容器，23-真空泵，24-中段放空阀，25-第二针阀， 26-冷却器，27-背压阀，28-第三针阀，29-第四针阀，30-减压阀，31-单向阀，32-第五 针阀，33-在线CO2浓度检测仪，34-本生灯，35-末端放空阀，36-第一管道，37-第二管 道，38-第三管道，39-第四管道，40-第五管道，41-第六管道，42-第七管道，43-保温棉， 44-密封腔，45-加热棒，46-第一并联管道，47-第二并联管道，48-第三并联管道，50- 供气***，51-吸附柱，52-抽真空***，53-排放***。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施 例来描述本发明。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。 此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概 念。
本发明所提到的连接分为固定连接和可拆卸连接，所述固定连接(即为不可拆卸连接) 包括但不限于折边连接、铆钉连接、粘结连接和焊接连接等常规固定连接方式，所述可拆 卸连接包括但不限于螺纹连接、卡扣连接、销钉连接和铰链连接等常规拆卸方式，未明确 限定具体连接方式时，默认为总能在现有连接方式中找到至少一种连接方式能够实现该功 能，本领域技术人员可根据需要自行选择。例如：固定连接选择焊接连接，可拆卸连接选 择铰链连接。
具体实施方式一：结合图1-图2说明本实施方式，本实施方式的基于重量法的快拆式天然气吸附脱碳微型实验装置，包括供气***50、吸附柱51、抽真空***52和排放系 统53，供气***50与吸附柱51入口通过管路连接，吸附柱51出口与抽真空***52通 过管路连接。
具体实施方式二：结合图1-图2说明本实施方式，本实施方式的基于重量法的快拆式天然气吸附脱碳微型实验装置，供气***50包括N2气瓶1、He气瓶2、CH4和CO2 混合气气瓶3、第一减压阀4、第二减压阀5、第三减压阀6、气体质量流量控制器7、供 气管路单向阀8、供气管路背压阀9、放空阀10、入口快拆接头11、第一并联管道46、 第二并联管道47、第三并联管道48和第一管道36，第一并联管道46、第二并联管道47 和第三并联管道48的左端分别连接有N2气瓶1、He气瓶2和CH4和CO2混合气气瓶3， 第一并联管道46上安装有第一减压阀4，第二并联管道47上安装有第二减压阀5，第三 并联管道48上依次安装有第三减压阀6、气体质量流量控制器7、供气管路单向阀8和供 气管路背压阀9，供气管路背压阀9用于控制气体质量流量控制器7的前后压差，第一并 联管道46、第二并联管道47、第三并联管道48的右端和放空阀10并联到第一管道36 的左端，第一管道36上安装有入口快拆接头11，入口快拆接头11方便实验后拆卸吸附 柱51进行吸附柱的称重，从而获得吸附容量。
具体实施方式三：结合图1-图2说明本实施方式，本实施方式的基于重量法的快拆式天然气吸附脱碳微型实验装置，抽真空***52包括压力传感器17、出口快拆接头20、 第一针阀21、真空缓冲容器22、真空泵23和第二管道37，第二管道37上安装有出口快 拆接头20，出口快拆接头20方便实验后拆卸吸附柱51进行吸附柱的称重，从而获得吸 附容量，第一针阀21与排放***53并联到第二管道37上，第一针阀21、排放***53 和第二管道37连通处安装有压力传感器17，第一针阀21与真空缓冲容器22连通，真空 缓冲容器22与真空泵23连通，用于实现装置的真空脱附再生功能。
具体实施方式四：结合图1-图2说明本实施方式，本实施方式的基于重量法的快拆式天然气吸附脱碳微型实验装置，排放***53包括中段放空阀24、第二针阀25、冷却器 26、背压阀27、第三针阀28、第四针阀29、减压阀30、单向阀31、第五针阀32、在线 CO2浓度检测仪33、本生灯34、末端放空阀35、第三管道38、第四管道39、第五管道 40、第六管道41和第七管道42，抽真空***52、第二管道37和第三管道38的连接处安 装有压力传感器17，第三管道38上依次连接有中段放空阀24、第二针阀25、冷却器26、 背压阀27、第四管道39、第五管道40和第七管道42，第三管道38依次与第四管道39、 第五管道40和第七管道42连通，第四管道39上安装有第三针阀28和减压阀30，第五 管道40上安装有第四针阀29，第四管道39和第五管道40并联接到第六管道41，第四管 道39和第五管道40可根据具体实验压力工况选择使用，第六管道41上依次安装有单向 阀31和在线CO2浓度检测仪33，第七管道42上安装有第五针阀32，第七管道42的另 一端与末端放空阀35连通，第七管道42的另一端还与第六管道41连通，第六管道41 和第七管道42并联接到本生灯34，排空气体可根据具体情况灵活选择末端放空阀35或 本生灯34进行排放，进行含有甲烷气体实验时，本生灯34可对排空气体作燃烧处理，本 生灯34用于净化尾气。
具体实施方式五：结合图1-图2说明本实施方式，本实施方式的基于重量法的快拆式天然气吸附脱碳微型实验装置，所述吸附柱51包括入口针阀12、吸附柱体13、加热保 温钢套14、出口针阀19、保温棉43、密封腔44和加热棒45，吸附柱体13设置在加热保 温钢套14的内部中心位置，吸附柱体13与加热保温钢套14可拆卸连接，加热棒45位于 加热保温钢套14内部，加热棒45均匀固定布置在吸附柱体13的外侧，加热保温钢套14 内嵌有密封腔44和保温棉43，密封腔44的外侧包裹保温棉43，密封腔44可抽真空和通 冷却水，保温棉43起到保温的作用，入口针阀12连接在吸附柱体13的入口位置，入口 针阀12通过入口快拆接头11与第一管道36可拆卸连接，出口针阀19连接在吸附柱体 13的出口位置，出口针阀19通过快拆接头20与第二管道37可拆卸连接，加热保温钢套 14与吸附柱体13采用紧密贴合的半开式外包卡套设计以便于分离，此加热保温钢套14 可实现高温脱附的功能，背压阀27用于控制吸附柱体13内的实验压力，以此保证动态实 验的进气连贯和压力稳定；
还包括温度传感器15和温度控制器16，加热保温钢套14设有温度传感器15和温度控制器16，加热保温钢套14上的温度控制装置16和温度传感器15用于控制和监测吸附 柱的温度，此加热保温钢套14可实现吸附实验温控的功能和高温脱附的功能。
具体实施方式六：结合图1-图2说明本实施方式，本实施方式的基于重量法的快拆式天然气吸附脱碳微型实验装置，吸附柱13的材料为钛合金，减轻重量，增加测量灵敏 度。
具体实施方式七：结合图1-图2说明本实施方式，本实施方式的基于重量法的快拆式天然气吸附脱碳微型实验装置，还包括数据采集电脑18，所述数据采集电脑18分别与 温度控制装置16、温度传感器15、压力传感器17和在线CO2浓度检测仪33信号连接， 压力传感器17用于监测吸附柱13内气体压力，数据采集计算机18里的专用软件可进行 实验过程中的温度、压力、气体瞬时流量、累计流量、CO2出口浓度变化的实时数据采集 与监测，数据准确，效率高。
具体实施方式八：结合图1-图2说明本实施方式，本实施方式的基于重量法的快拆式天然气吸附脱碳微型实验方法，包括以下步骤：
静态吸附CO2气体流程：
原料混合气是在封闭的吸附柱体13中被吸附的，入口针阀12与第二针阀25关闭时， 两者之间便可以组成一个封闭***；
步骤一：吸附前称重，吸附开始前，打开入口快拆接头11和出口快拆接头20，拆卸吸附柱51，将装填完吸附剂的吸附柱体13放置在电子天平上进行称重，得出未吸附前吸 附柱体13重量后，放回原位；
步骤二：通入原料气，打开入口针阀12，关闭第二针阀25，气体质量流量控制器7与供气管路背压阀9开度调节至最大值，原料气通过第三减压阀6依次流经气体质量流量控制器7、供气管路单向阀8和供气管路背压阀9进入第一管道36，通过入口针阀12快 速冲入吸附柱体13内，通过压力传感器17检测吸附柱体13内的压力，当吸附柱体13 内压力达到设定压力后，关闭入口针阀12，二氧化碳在吸附柱体13内被吸附剂吸附；
步骤三：静态吸附，吸附时压力下降，吸附柱体13温度升高，对吸附柱体13内压力进行实时数据采集，直至压力不再下降时，向密封腔44内通入冷却水使吸附柱冷却，直 至吸附柱体13温度下降至室温，压力在30min内不发生变化时，达到吸附平衡，结束数 据采集；
步骤四：放空剩余气体，出口针阀19、第二针阀25、第五针阀32和末端放空阀35，调节背压阀27对剩余气体进行放散；
步骤五：吸附后称重，打开打开入口快拆接头11和出口快拆接头20，将吸附柱体13从加热保温钢套14上拆下，吸附柱体13进行吸附后的吸附柱称重；
步骤六：获得CO2吸附量，通过对测得的吸附柱体13实验前后的重量对比，即可得到静态实验的CO2吸附量；
动态吸附CO2气体流程：
步骤a：设定工况，根据实验工况设定气体质量流量控制器7、供气管路背压阀9和背压阀27开度及加热保温钢套14温度；
步骤b：通入原料气，原料混合气经过第三减压阀6，然后经过气体质量流量控制器7，以一定的流量流经供气管路背压阀9与入口针阀12进入吸附柱体13；
步骤c：吸附柱体13内装有实验工质吸附剂，混合气会在吸附柱体13内流经固体吸附剂，其中的CO2会被吸附剂吸附，被吸附剂吸附净化后的气体经过吸附柱体13，通过 出口针阀19排出，流经第二针阀25后经过冷却器26冷却，根据压力情况选择进入第四 管道39或第五管道40，压力设定值高时需经过第四管道39上的减压阀30进行减压，之 后气体通过在线CO2浓度检测仪33检测CO2浓度；
步骤d：尾气处理，尾气进入本生灯34燃烧处理，当实验混合气体采用N2/CO2而不含甲烷时，可将净化气体直接经末端放空阀35放空；
高温吹扫再生吸附剂流程：
步骤Ⅰ：高温加热，通过控制吸附柱体13外包的加热保温钢套14上的加热棒45， 对吸附柱体13内的吸附剂进行高温加热；
步骤Ⅱ：氮气吹扫，来自N2气瓶1的氮气经第一减压阀4和入口针阀12流入吸附柱体13，对吸附柱体13内部的吸附剂进行吹扫；
步骤Ⅲ：尾气冷却放空，吹扫气经过第二管道37和第三管道38，经过冷却器26冷却进入第七管道42，通过末端放空阀35引至室外放空，在放空时可打开第四针阀29，通 过在线CO2浓度检测仪33检测吹扫气中的CO2浓度判断吸附剂的再生程度，当再生气中 CO2浓度降为0时再生结束；
真空脱附再生吸附剂流程：
步骤①：抽真空前准备，关闭入口针阀12和第二针阀25，打开出口针阀19和第一针阀21；
步骤②：真空脱附，开启真空泵23持续对吸附柱内抽真空，使得吸附剂吸附的CO2在真空环境下脱附，当吸附柱真空度保持10min不变后，再生结束，之后可通过重量对 比或吸附剂初始和脱附后的穿透曲线对比，判断吸附剂的再生程度。
需要说明的是，在以上实施例中，只要不矛盾的技术方案都能够进行排列组合，本领 域技术人员能够根据排列组合的数学知识穷尽所有可能，因此本发明不再对排列组合后的 技术方案进行一一说明，但应该理解为排列组合后的技术方案已经被本发明所公开。
本实施方式只是对本专利的示例性说明，并不限定它的保护范围，本领域技术人员还 可以对其局部进行改变，只要没有超出本专利的精神实质，都在本专利的保护范围内。
Claims (8)
1.基于重量法的快拆式天然气吸附脱碳微型实验装置，其特征在于：包括供气***(50)、吸附柱(51)、抽真空***(52)和排放***(53)，供气***(50)与吸附柱(51)入口通过管路连接，吸附柱(51)出口与抽真空***(52)通过管路连接。
2.根据权利要求1所述的基于重量法的快拆式天然气吸附脱碳微型实验装置，其特征在于：供气***(50)包括N2气瓶(1)、He气瓶(2)、CH4和CO2混合气气瓶(3)、第一减压阀(4)、第二减压阀(5)、第三减压阀(6)、气体质量流量控制器(7)、供气管路单向阀(8)、供气管路背压阀(9)、放空阀(10)、入口快拆接头(11)、第一并联管道(46)、第二并联管道(47)、第三并联管道(48)和第一管道(36)，第一并联管道(46)、第二并联管道(47)和第三并联管道(48)的左端分别连接有N2气瓶(1)、He气瓶(2)和CH4和CO2混合气气瓶(3)，第一并联管道(46)上安装有第一减压阀(4)，第二并联管道(47)上安装有第二减压阀(5)，第三并联管道(48)上依次安装有第三减压阀(6)、气体质量流量控制器(7)、供气管路单向阀(8)和供气管路背压阀(9)，第一并联管道(46)、第二并联管道(47)、第三并联管道(48)的右端和放空阀(10)并联到第一管道(36)的左端，第一管道(36)上安装有入口快拆接头(11)。
3.根据权利要求2所述的基于重量法的快拆式天然气吸附脱碳微型实验装置，其特征在于：抽真空***(52)包括压力传感器(17)、出口快拆接头(20)、第一针阀(21)、真空缓冲容器(22)、真空泵(23)和第二管道(37)，第二管道(37)上安装有出口快拆接头(20)，第一针阀(21)与排放***(53)并联到第二管道(37)上，第一针阀(21)、排放***(53)和第二管道(37)连通处安装有压力传感器(17)，第一针阀(21)与真空缓冲容器(22)连通，真空缓冲容器(22)与真空泵(23)连通。
4.根据权利要求3所述的基于重量法的快拆式天然气吸附脱碳微型实验装置，其特征在于：排放***(53)包括中段放空阀(24)、第二针阀(25)、冷却器(26)、背压阀(27)、第三针阀(28)、第四针阀(29)、减压阀(30)、单向阀(31)、第五针阀(32)、在线CO2浓度检测仪(33)、本生灯(34)、末端放空阀(35)、第三管道(38)、第四管道(39)、第五管道(40)、第六管道(41)和第七管道(42)，抽真空***(52)、第二管道(37)和第三管道(38)的连接处安装有压力传感器(17)，第三管道(38)上依次连接有中段放空阀(24)、第二针阀(25)、冷却器(26)、背压阀(27)、第四管道(39)、第五管道(40)和第七管道(42)，第三管道(38)依次与第四管道(39)、第五管道(40)和第七管道(42)连通，第四管道(39)上安装有第三针阀(28)和减压阀(30)，第五管道(40)上安装有第四针阀(29)，第四管道(39)和第五管道(40)并联接到第六管道(41)，第六管道(41)上依次安装有单向阀(31)和在线CO2浓度检测仪(33)，第七管道(42)上安装有第五针阀(32)，第七管道(42)的另一端与末端放空阀(35)连通，第七管道(42)的另一端还与第六管道(41)连通，第六管道(41)和第七管道(42)并联接到本生灯(34)。
5.根据权利要求4所述的基于重量法的快拆式天然气吸附脱碳微型实验装置，其特征在于：吸附柱(51)包括入口针阀(12)、吸附柱体(13)、加热保温钢套(14)、出口针阀(19)、保温棉(43)、密封腔(44)和加热棒(45)，吸附柱体(13)设置在加热保温钢套(14)的内部中心位置，吸附柱体(13)与加热保温钢套(14)可拆卸连接，加热棒(45)位于加热保温钢套(14)内部，加热棒(45)均匀固定布置在吸附柱体(13)的外侧，加热保温钢套(14)内嵌有密封腔(44)和保温棉(43)，密封腔(44)的外侧包裹保温棉(43)，入口针阀(12)连接在吸附柱体(13)的入口位置，入口针阀(12)通过入口快拆接头(11)与第一管道(36)可拆卸连接，出口针阀(19)连接在吸附柱体(13)的出口位置，出口针阀(19)通过快拆接头(20)与第二管道(37)可拆卸连接；
还包括温度传感器(15)和温度控制器(16)，加热保温钢套(14)设有温度传感器(15)和温度控制器(16)。
6.根据权利要求5所述的基于重量法的快拆式天然气吸附脱碳微型实验装置，其特征在于：吸附柱(13)的材料为钛合金。
7.根据权利要求5所述的基于重量法的快拆式天然气吸附脱碳微型实验装置，其特征在于：还包括数据采集电脑(18)，所述数据采集电脑(18)分别与温度控制装置(16)、温度传感器(15)、压力传感器(17)和在线CO2浓度检测仪(33)信号连接。
8.基于重量法的快拆式天然气吸附脱碳微型实验方法，其特征在于：包括以下步骤：
静态吸附CO2气体流程：
步骤一：吸附前称重，吸附开始前，打开入口快拆接头(11)和出口快拆接头(20)，拆卸吸附柱(51)，将装填完吸附剂的吸附柱体(13)放置在电子天平上进行称重，得出未吸附前吸附柱体(13)重量后，放回原位；
步骤二：通入原料气，打开入口针阀(12)，关闭第二针阀(25)，气体质量流量控制器(7)与供气管路背压阀(9)开度调节至最大值，原料气通过第三减压阀(6)依次流经气体质量流量控制器(7)、供气管路单向阀(8)和供气管路背压阀(9)进入第一管道(36)，通过入口针阀(12)快速冲入吸附柱体(13)内，通过压力传感器(17)检测吸附柱体(13)内的压力，当吸附柱体(13)内压力达到设定压力后，关闭入口针阀(12)，二氧化碳在吸附柱体(13)内被吸附剂吸附；
步骤三：静态吸附，吸附时压力下降，吸附柱体(13)温度升高，对吸附柱体(13)内压力进行实时数据采集，直至压力不再下降时，向密封腔(44)内通入冷却水使吸附柱冷却，直至吸附柱体(13)温度下降至室温，压力在30min内不发生变化时，达到吸附平衡，结束数据采集；
步骤四：放空剩余气体，出口针阀(19)、第二针阀(25)、第五针阀(32)和末端放空阀(35)，调节背压阀(27)对剩余气体进行放散；
步骤五：吸附后称重，打开打开入口快拆接头(11)和出口快拆接头(20)，将吸附柱体(13)从加热保温钢套(14)上拆下，吸附柱体(13)进行吸附后的吸附柱称重；
步骤六：获得CO2吸附量，通过对测得的吸附柱体(13)实验前后的重量对比，即可得到静态实验的CO2吸附量；
动态吸附CO2气体流程：
步骤a：设定工况，根据实验工况设定气体质量流量控制器(7)、供气管路背压阀(9)和背压阀(27)开度及加热保温钢套(14)温度；
步骤b：通入原料气，原料混合气经过第三减压阀(6)，然后经过气体质量流量控制器(7)，以一定的流量流经供气管路背压阀(9)与入口针阀(12)进入吸附柱体(13)；
步骤c：吸附柱体(13)内装有实验工质吸附剂，混合气会在吸附柱体(13)内流经固体吸附剂，其中的CO2会被吸附剂吸附，被吸附剂吸附净化后的气体经过吸附柱体(13)，通过出口针阀(19)排出，流经第二针阀(25)后经过冷却器(26)冷却，根据压力情况选择进入第四管道(39)或第五管道(40)，压力设定值高时需经过第四管道(39)上的减压阀(30)进行减压，之后气体通过在线CO2浓度检测仪(33)检测CO2浓度；
步骤d：尾气处理，尾气进入本生灯(34)燃烧处理，当实验混合气体采用N2/CO2而不含甲烷时，可将净化气体直接经末端放空阀(35)放空；
高温吹扫再生吸附剂流程：
步骤Ⅰ：高温加热，通过控制吸附柱体(13)外包的加热保温钢套(14)上的加热棒(45)，对吸附柱体(13)内的吸附剂进行高温加热；
步骤Ⅱ：氮气吹扫，来自N2气瓶(1)的氮气经第一减压阀(4)和入口针阀(12)流入吸附柱体(13)，对吸附柱体(13)内部的吸附剂进行吹扫；
步骤Ⅲ：尾气冷却放空，吹扫气经过第二管道(37)和第三管道(38)，经过冷却器(26)冷却进入第七管道(42)，通过末端放空阀(35)引至室外放空，在放空时可打开第四针阀(29)，通过在线CO2浓度检测仪(33)检测吹扫气中的CO2浓度判断吸附剂的再生程度，当再生气中CO2浓度降为0时再生结束；
真空脱附再生吸附剂流程：
步骤①：抽真空前准备，关闭入口针阀(12)和第二针阀(25)，打开出口针阀(19)和第一针阀(21)；
步骤②：真空脱附，开启真空泵(23)持续对吸附柱内抽真空，使得吸附剂吸附的CO2在真空环境下脱附，当吸附柱真空度保持10min不变后，再生结束，之后可通过重量对比或吸附剂初始和脱附后的穿透曲线对比，判断吸附剂的再生程度。
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