UA97818C2

UA97818C2 - Концентраційний пристрій та спосіб концентрування газу метану

Info

Publication number: UA97818C2
Application number: UAA200905467A
Authority: UA
Inventors: Кенджи Секи; Итсуо Шито; Кетсухико Хирао
Original assignee: Осака Гес Ко., Лтд.
Priority date: 2006-10-31
Filing date: 2007-11-10
Publication date: 2012-03-26
Also published as: CN101617031B; CN101617031A; CN101617030B; CN101617030A; UA97380C2

Abstract

Концентраційний пристрій для горючого газу містить адсорбційну колону (2), наповнену адсорбентом (3) для адсорбування горючого газу; подавальний засіб (4) для подачі неочищеного газу (G), який містить повітря та горючий газ, до адсорбційної колони (2) подавальною лінією (30) та вивантаження відпрацьованого газу (OG), який не було адсорбовано адсорбентом (3), за межі адсорбційної колони (2) вивантажувальною лінією (31); збиральний засіб (5) для зниження тиску в адсорбційній колоні (2) до рівня, нижчого за атмосферний тиск, та десорбування горючого газу, адсорбованого адсорбентом (3), і збирання горючого газу збиральною лінією (32); та пристрій керування (6) для послідовного здійснення етапу адсорбції горючого газу з подачею неочищеного газу (G) до адсорбційної колони (2) та вивантаженням відпрацьованого газу (OG) з адсорбційної колони (2) за допомогою подавального засобу (4) та етапу десорбції горючого газу зі збиранням горючого газу, десорбованого збиральним засобом (5).

Description

Даний винахід стосується концентраційного пристрою для горючого газу та способу концентрування горючого газу для подачі неочищеного газу, який містить горючий газ та повітря, до адсорбційної колони, і адсорбування та концентрування горючого газу.

Для ефективного застосування горючого газу як палива або в іншій подібній якості необхідно відокремити повітря та інші гази від неочищеного газу, який включає горючий газ, і концентрувати горючий газ до відповідних меж. Різні пристрої та способи пропонувалися для концентрування такого горючого газу, і у Патентному документі 1, наприклад, описується спосіб, згідно з яким газ (так званий шахтний газ), який трапляється у вугільних шахтах і містить газ метан як горючий газ, застосовують як неочищений газ, повітря (яке містить, головним чином, азот, кисень та діоксид вуглецю) відокремлюють від неочищеного газу, застосовуючи адсорбент, і газ метан концентрують і використовують.

Зокрема, у Патентному документі 1 пропонується пристрій та спосіб, завдяки яким природний цеоліт, який надзвичайно повільно адсорбує газ метан порівняно з азотом, застосовують як адсорбент (іншими словами, застосовують адсорбент, який адсорбує азот, кисень та діоксид вуглецю з пріоритетом відносно газу метану), шахтний газ вводять при заданому тиску через застосування компресора або іншого подібного пристрою до адсорбційної колони, заповненої адсорбентом, кисень, азот та діоксид вуглецю, включені до шахтного газу, адсорбуються спочатку у передній частині (нижній частині) адсорбційної колони, газ метан, який має повільнішу швидкість адсорбції, адсорбується у внутрішній частині (верхній частині) адсорбційної колони, газ метан вивільнюється з верхньої частини адсорбційної колони до досягнення атмосферного тиску, і газ метан концентрується.

Таким чином, повітря відокремлюють від шахтного газу як неочищеного газу, застосовуючи адсорбент, газ метан концентрують, і концентрований газ метан може застосовуватись як паливо або з іншою подібною метою.

ІПатентний документ 1) Японська викладена патентна заявка Ме58-198591

Опис винаходу

Горючий газ зазвичай є потенційно вибухонебезпечним, і вибух вважається можливим, коли горючий газ є включеним у неочищений газ або інший подібний газ у заданому діапазоні концентрації. Діапазон концентрації може бути різним, залежно від типу горючого газу, але

Зо зазвичай горючий газ є включеним у межах приблизно від 5 до 20 об'єми. 95. Вибух так само вважається можливим у певному діапазоні концентрації і у разі вищеописаного газу метану.

Потенційна можливість вибуху горючого газу вважається наявною також у разі, коли задана концентрація газоподібного кисню є присутньою у неочищеному газі або іншому подібному газі додатково до заданої концентрації горючого газу. Цей діапазон концентрації передбачає від 10 об'єми. 95 або вище включеного газоподібного кисню.

Таким чином, належна увага повинна приділятися діапазонові концентрації газоподібного кисню та горючого газу при переробці газу, який включає горючий газ. Зокрема, якщо газ включає горючий газ або газоподібний кисень у діапазоні концентрації, наближеному до того, в якому існує можливість вибуху, важливо, щоб концентрація горючого газу або газоподібного кисню регулювалася таким чином, щоб не перебувати у вищезгаданому діапазоні концентрації.

Згідно з винаходом, описаним у Патентному документі 1, хоча газ метан після концентрування має відносно високу концентрацію (концентрація метану приблизно 60 об'єми. 95) і перебуває поза межами вибухонебезпечного діапазону концентрації, газ метан міститься у відносно низькій концентрації (концентрація метану 44 об'єми. 96 або нижче) у відпрацьованому газі після того, як газ метан стає певною мірою видаленим з шахтного газу (який має концентрацію метану приблизно 44 об'єми. 95 та концентрацію газоподібного кисню приблизно 12 об'єми. 95), і газоподібний кисень також є включеним у заданій концентрації (концентрація газоподібного кисню приблизно 12 об'єми. 95 або вище). Таким чином, існує ймовірність перебування газу метану або газоподібного кисню у вибухонебезпечному діапазоні концентрації, і трапляються проблеми, які полягають у наявності ризику вибуху відпрацьованого газу.

Концентрація газу метану є надзвичайно високою (концентрація газу метану приблизно 99 об'єми. 96), коли шахтний газ перебуває у шахті, але оскільки домішується повітря, коли шахтний газ виходить природним шляхом, або при застосуванні вакуумного насоса або іншого подібного пристрою для видобування шахтного газу для застосування, виникає стан, у якому концентрація метану є низьке (залежно від умов, стан, якому газ метан є включеним, наприклад, у середній кількості приблизно від 20 до 40 об'єми. Об).

Таким чином, коли шахтний газ у концентрації, наближеній до діапазону концентрації, в якому існує можливість вибуху, вводять до адсорбційної колони за допомогою компресора або бо іншого подібного пристрою, як у винаході, описаному у Патентному документі 1, тиск шахтного газу збільшується, і виникають проблеми, які полягають в існуванні ризику вибуху у діапазонах концентрації, які Є ширшими за вищезгаданий діапазон концентрації.

Зокрема, необов'язково перевагу віддають концентруванню газу метану через застосування компресора всередині вугільної шахти.

Можливість вибуху концентраційного пристрою для газу метану, як вказується у Патентному документі 1, трапляється не лише у концентраційному пристрої для газу метану, але також може траплятися у концентраційному пристрої для горючого газу взагалі.

Даний винахід було розроблено з врахуванням вищеописаних проблем, і метою даного винаходу є забезпечення способу, який дозволяє здійснювати концентрування до високої концентрації з одночасним запобіганням концентрації у вибухонебезпечному діапазоні при концентруванні горючого газу.

Перший аспект концентраційного пристрою для горючого газу згідно з даним винаходом для досягнення вищезазначених цілей включає адсорбційну колону, заповнену адсорбентом для адсорбування горючого газу; подавальний засіб для подачі неочищеного газу, який містить повітря та горючий газ, до адсорбційної колони через подавальну лінію та вивантаження відпрацьованого газу у неочищеному газі, який не було адсорбовано до адсорбенту, за межі адсорбційної колони через вивантажувальну лінію; збиральний засіб для зниження тиску в адсорбційній колоні до рівня, нижчого за атмосферний тиск, та десорбування горючого газу, адсорбованого адсорбентом, і збирання горючого газу через збиральну лінію; та пристрій керування для послідовного здійснення етапу адсорбції горючого газу з подачею неочищеного газу до адсорбційної колони та вивантажуванням відпрацьованого газу з адсорбційної колони за допомогою подавального засобу і етапу десорбції горючого газу зі збиранням горючого газу, десорбованого збиральним засобом.

Згідно з описаним вище першим аспектом, етап адсорбції горючого газу з адсорбуванням горючого газу з неочищеного газу, який подається до адсорбційної колони, до адсорбенту та вивантаження відпрацьованого газу, не адсорбованого до адсорбенту у неочищеному газі з адсорбційної колони, назовні за допомогою подавального засобу, та етап десорбції горючого газу зі зниженням тиску всередині адсорбційної колони до рівня, нижчого за атмосферний тиск, через застосування збирального засобу, і десорбування та збирання горючого газу, адсорбованого адсорбентом, здійснюють послідовно через контроль за допомогою пристрою керування.

На етапі адсорбції горючого газу горючий газ як такий, таким чином, може бути адсорбований до адсорбенту, і концентрація горючого газу у відпрацьованому газі може бути встановлена у найнижчому діапазоні концентрації який перебуває поза межами вибухонебезпечного діапазону.

Оскільки тиск адсорбційної колони є зниженим до рівня, нижчого за атмосферний тиск, і горючий газ десорбується на етапі десорбції горючого газу, концентрація горючого газу може бути встановлена на рівні вищому за вибухонебезпечний діапазон, концентрація кисню водночас може бути знижена, і концентрація зібраного й концентрованого горючого газу може бути встановлена на рівні поза межами вибухонебезпечного діапазону з одночасним збільшенням швидкості видобування горючого газу.

Крім того, оскільки подавальний засіб одночасно подає неочищений газ до адсорбційної колони і вивантажує відпрацьований газ з адсорбційної колони, і застосовують адсорбент, який має високу ефективність адсорбції горючого газу при тиску, наближеному до атмосферного, неочищений газ може подаватися до адсорбційної колони шляхом простого дуття або в інший подібний спосіб без застосування компресора або іншого подібного пристрою, і забезпечується запобігання збільшення тиску неочищеного газу до концентрації у вибухонебезпечному діапазоні, яке за інших умов може викликатися за допомогою компресора або іншого подібного пристрою під час подачі неочищеного газу.

Другий аспект концентраційного пристрою для горючого газу згідно з даним винаходом стосується концентраційного пристрою для горючого газу згідно з першим аспектом, у якому адсорбент є адсорбентом метану для адсорбування газу метану як горючого газу і є принаймні одним адсорбентом, вибраним з групи, до якої належать активоване вугілля, цеоліт, силікагель та металоорганічний комплекс, який має середній діаметр мікропор від 4,5 до 15 А, виміряний

МР-способом, та адсорбцію газу метану 20 Мсс/г або вище при атмосферному тиску і 298 К.

Згідно з описаним вище другим аспектом, адсорбент метану, здатний вибірково адсорбувати газ метан при атмосферному тиску і 298 К, застосовують як адсорбент, і, таким чином, забезпечується можливість належного адсорбування газу метану до адсорбенту метану навіть при атмосферному тиску і 298 К.

Зокрема, коли адсорбція метану при атмосферному тиску і 298 К є меншою за 20 Мес/г, ефективність адсорбції метану при низькому тиску (зокрема, приблизно при атмосферному тиску) знижується, концентрація метану у газі метані після концентрування знижується, і кількість адсорбенту повинна бути збільшена, а також збільшений розмір пристрою з метою підтримання ефективності адсорбції. Верхня межа вищезгаданої адсорбції метану конкретно не обмежується, але адсорбція метану, яка у даний час досягається в адсорбенті метану, становить приблизно 40 Мес/г або нижче.

Якщо середній діаметр мікропор, виміряний МР-способом (метод молекулярного зонда) є меншим за 4,5 А, адсорбція газоподібного кисню та газоподібного азоту збільшується, концентрація метану у газі метані після концентрування знижується, середній діаметр мікропор наближається до діаметра молекули метану, швидкість адсорбції знижується, ефективність адсорбції метану знижується, і адсорбція стає неможливою. З іншого боку, якщо середній діаметр мікропор, виміряний МР-способом, є більшим за 15 А, ефективність адсорбції метану при низькому тиску (зокрема, приблизно при атмосферному тиску) знижується, концентрація метану у газі метані після концентрування знижується, і кількість адсорбенту повинна бути збільшена, а також збільшений розмір пристрою з метою підтримання ефективності адсорбції.

Таким чином, адсорбентом в оптимальному варіанті є принаймні один адсорбент, вибраний з групи, до якої належать активоване вугілля, цеоліт, силікагель та металоорганічний комплекс, який має середній діаметр мікропор від 4,5 до 15 А, виміряний МР-способом, та адсорбцію газу метану 20 Мес/г або вище при атмосферному тиску і 298 К.

Третій аспект концентраційного пристрою для горючого газу згідно з даним винаходом стосується концентраційного пристрою для горючого газу згідно з першим або другим аспектом, у якому адсорбент є адсорбентом метану для адсорбування газу метану як горючого газу, у якому об'єм мікропор, які мають середній діаметр мікропор 10 А або менше, виміряний НК- способом, становить 50 об'єми. 95 або більше від загального об'єму мікропор.

Згідно з описаним вище третім аспектом, оскільки об'єм мікропор, які мають середній діаметр мікропор 10 А або менше, виміряний НК-способом (метод Ногуаїй-Кама?ое), становить 50 об'єми. 95 або більше від загального об'єму мікропор, кількість газу метану, яка може бути адсорбована навіть при атмосферному тиску, збільшується, і газ метан може достатньою мірою

Зо адсорбуватися. Конкретної нижньої межі для вищезгаданого середнього діаметра мікропор не існує, і він є достатнім, якщо об'єм мікропор, які мають середній діаметр мікропор 10 А або менше, становить 50 95 або більше від загального об'єму мікропор.

Четвертий аспект концентраційного пристрою для горючого газу згідно з даним винаходом стосується концентраційного пристрою для горючого газу згідно з першим або другим аспектом,

З5 у якому адсорбент є адсорбентом метану для адсорбування газу метану як горючого газу, і адсорбція азоту при 77 К є такою, що адсорбція азоту при відносному тиску 0,013, що відповідає середньому діаметрові мікропор 10 А, виміряному НК-способом, становить 50 об'єми. 95 або більше від адсорбції азоту при відносному тиску 0,99, що відповідає загальному об'ємові мікропор. Термін "відносний тиск" стосується коефіцієнта тиску по відношенню до тиску насиченої пари при температурі вимірювання.

Згідно з четвертим аспектом, адсорбція азоту у стані низького тиску, який є відносним тиском 0,013, що відповідає середньому діаметрові мікропор 10 А, виміряному НК-способом (метод Ногмаїй-Кау/а7оє), як адсорбція азоту при 77 К, встановлюється на 50 об'єми. 95 або вище від адсорбції азоту у стані, наближеному до тиску насиченої пари при 77 К, який є відносним тиском 0,99, що відповідає загальному об'ємові мікропор.

Адсорбція при відносному тиску 0,99 представляє загальний об'єм мікропор, а адсорбція при відносному тиску 0,013 представляє об'єм мікропор, які мають середній діаметр мікропор 10

А або менше, і співвідношення цих значень означає, що співвідношення мікропор, які мають середній діаметр мікропор 10 А або менше, є вищим, так само, як було описано вище. В результаті газ метан при тиску, наближеному до атмосферного, може бути легко й ефективно концентрований навіть якщо змішаний газ з газу метану та повітря застосовують як неочищений газ.

П'ятий аспект концентраційного пристрою для горючого газу згідно з даним винаходом стосується концентраційного пристрою для горючого газу згідно з будь-яким з перших чотирьох аспектів, який включає засіб виявлення завершення адсорбції для виявлення стану горючого газу у вивантажувальній лінії; причому пристрій керування виконує перемикання з етапу адсорбції горючого газу на етап десорбції горючого газу залежно від результатів виявлення засобу виявлення завершення адсороції.

Згідно з описаним вище п'ятим аспектом, пристрій керування може виконувати перемикання з етапу адсорбції горючого газу на етап десорбції горючого газу залежно від результатів виявлення засобу виявлення завершення адсорбції.

Таким чином, виявляється стан горючого газу у вивантажувальній лінії, і якщо є можливим визначення завершення адсорбції горючого газу, може здійснюватися етап десорбції горючого газу відразу після етап адсорбції горючого газу та запобігання вивантаженню горючого газу, який не був адсорбований, до вивантажувальної лінії у зв'язку з завершенням адсорбції.

Шостий аспект концентраційного пристрою для горючого газу згідно з даним винаходом стосується концентраційного пристрою для горючого газу згідно з будь-яким з перших п'яти аспектів, причому пристрій керування виконує етап адсорбції горючого газу після подачі повітря до адсорбційної колони, у якій було завершено етап десорбції горючого газу.

Згідно з описаним вище шостим аспектом, пристрій керування виконує етап адсорбції горючого газу після подачі повітря до адсорбційної колони, у якій було завершено етап десорбції горючого газу.

Повітря при відносно високому тиску (при тиску, наближеному до атмосферного) подають до адсорбційної колони, яка перебуває у стані, у якому етап десорбції горючого газу є завершеним, і тиск є зниженим до рівня, нижчого за атмосферний тиск, і тиск може бути підвищений до тиску, наближеного до атмосферного (далі іноді називається етапом підвищення тиску повітря), і може бути створене середовище, у якому горючий газ як об'єкт адсорбції легко адсорбується, коли етап адсорбції горючого газу виконується в адсорбційній колоні.

Сьомий аспект концентраційного пристрою для горючого газу згідно з даним винаходом стосується концентраційного пристрою для горючого газу згідно з шостим аспектом, причому пристрій керування також подає зібраний горючий газ до адсорбційної колони після подачі повітря до адсорбційної колони, а потім виконує етап адсорбції горючого газу.

Згідно з описаним вище сьомим аспектом, пристрій керування також може подавати висококонцентрований горючий газ, зібраний на етапі десорбції горючого газу до адсорбційної колони, у якій етап десорбції горючого газу є завершеним, після подачі повітря до адсорбційної колони, з наступним втіленням етапу адсорбції горючого газу.

Зокрема, повітря при відносно високому тиску (при тиску, наближеному до атмосферного)

Зо подають до адсорбційної колони, яка перебуває у стані, у якому етап десорбції горючого газу є завершеним, і тиск є зниженим до рівня, нижчого за атмосферний тиск, і тиск може бути підвищений до заданого тиску, а потім може подаватися висококонцентрований горючий га», і тиск може бути підвищений від заданого тиску до тиску, наближеного до атмосферного.

Неочищений газ та горючий газ у концентрації, вищій за концентрацію неочищеного газу, таким чином, можуть подаватися до адсорбенту коли етап адсорбції горючого газу виконується в адсорбційній колоні, і швидкість концентрування горючого газу може бути підвищена порівняно з випадком, у якому подається лише неочищений газ. Через підвищення тиску всередині адсорбційної колони до тиску, наближеного до атмосферного, може бути створене середовище, у якому горючий газ, який є об'єктом адсорбції, легко адсорбується. Також можна не здійснювати підвищення тиску через повітря з метою підвищення швидкості концентрування, але якщо до адсорбційної колони подається лише висококонцентрований горючий газ, лише висококонцентрований горючий газ адсорбується на етапі адсорбції горючого газу, горючий газ відразу досягає заданої концентрації і вивантажується з вивантажувальної лінії, і неочищений газ не може належним чином адсорбуватися. Таким чином, необхідно вводити повітря для підвищення тиску до заданого значення.

Восьмий аспект концентраційного пристрою для горючого газу згідно з даним винаходом стосується концентраційного пристрою для горючого газу згідно з будь-яким з перших семи аспектів, який включає продувальну лінію для сполучення адсорбційної колони та резервуара- сховища для зберігання горючого газу; причому пристрій керування виконує продувальний етап циркулювання частини висококонцентрованого горючого газу у резервуарі-сховищі через продувальну лінію до адсорбційної колони, у якій було завершено етап адсорбції горючого газу, перед етапом десорбції горючого газу.

Згідно з описаним вище восьмим аспектом, пристрій керування виконує продувальний етап циркулювання частини висококонцентрованого горючого газу, який зберігається у резервуарі- сховищі, через продувальну лінію для сполучення резервуара-сховища та адсорбційної колони до адсорбційної колони, у якій було завершено етап адсорбції горючого газу, перед етапом десорбції горючого газу.

При цій структурі після завершення етап адсорбції горючого газу і перед початком етапу десорбції горючого газу відпрацьований газ (який вважається таким, що містить здебільшого 60 газоподібний азот та газоподібний кисень) всередині адсорбційної колони, у якому горючий газ є майже відсутнім, таким чином, витісняється з адсорбційної колони і вивантажується у вивантажувальну лінію висококонцентрованим горючим газом, який зберігається у резервуарі- сховищі, через втілення продувального етапу. Оскільки концентрація горючого газу в адсорбційній колоні підвищується, і продування здійснюється висококонцентрованим горючим газом, адсорбція горючого газу збільшується, що забезпечує запобігання зниженню концентрації горючого газу, зібраного на наступному етапі десорбції горючого газу.

Дев'ятий аспект концентраційного пристрою для горючого газу згідно з даним винаходом стосується концентраційного пристрою для горючого газу згідно з восьмим аспектом, причому пристрій керування виконує рециркуляційний етап рециркулювання висококонцентрованого горючого газу до подавальної лінії через ліню видобування продувального газу для сполучення та з'єднання вивантажувальної лінії та подавальної лінії, перед етапом десороції горючого газу і після вивантаження висококонцентрованого горючого газу, який циркулює до адсорбційної колони, до вивантажувальної лінії з адсорбційної колони на продувальному етапі.

Згідно з описаним вище дев'ятим аспектом, пристрій керування може виконувати рециркуляційний етап рециркулювання горючого газу до подавальної лінії через ліню видобування продувального газу для сполучення та з'єднання вивантажувальної лінії та подавальної лінії, перед етапом десорбції горючого газу і після витіснення газу всередині адсорбційної колони висококонцентрованим горючим газом, який циркулює до адсорбційної колони на продувальному етапі, і вивантаження горючого газу до вивантажувальної лінії з адсорбційної колони.

Висококонцентрований горючий газ, який застосовують для вивантаження газу всередині адсорбційної колони на продувальному етапі, таким чином, може знову циркулювати до подавальної лінії без вивантаження у простір за межами адсорбційної колони через вивантажувальну лінію, забезпечується запобігання марній витраті горючого газу, концентрованого до високої концентрації, і горючий газ, який було концентровано до більш високої концентрації ніж у неочищеного газу, також може бути застосований при концентруванні для додаткового прискорення концентрування горючого газу.

Десятий аспект концентраційного пристрою для горючого газу згідно з даним винаходом стосується концентраційного пристрою для горючого газу згідно з будь-яким з перших семи

Зо аспектів, причому адсорбційна колона складається з двох башт, і пристрій керування виконує етап адсорбції горючого газу та етап десорбції горючого газу у почерговому режимі між двома адсорбційними колонами.

Згідно з описаним вище десятим аспектом, пристрій керування здійснює втілення етапу адсорбції горючого газу та етапу десорбції горючого газу у почерговому режимі між двома баштами адсорбційної колони, концентрований горючий газ може збиратися безперервно, і підвищується здатність до вироблення горючого газу.

Одинадцятий аспект концентраційного пристрою для горючого газу згідно з даним винаходом стосується концентраційного пристрою для горючого газу згідно з восьмим або дев'ятим аспектом, причому адсорбційна колона складається з певної кількості башт, і пристрій керування послідовно виконує етап адсорбції горючого газу, продувальний етап та етап десорбції горючого газу між певною кількістю адсорбційних колон.

Згідно з одинадцятим аспектом, пристрій керування забезпечує послідовне втілення етапу адсорбції горючого газу, продувального етапу та етапу десорбції горючого газу між адсорбційними колонами, які складаються з певної кількості башт, концентрований горючий газ може збиратися безперервно, і висококонцентрований горючий газ може вироблятися на продувальному етапі. Таким чином, збільшується здатність до вироблення висококонцентрованого горючого газу.

Дванадцятий аспект концентраційного пристрою для горючого газу згідно з даним винаходом стосується концентраційного пристрою для горючого газу згідно з десятим або одинадцятим аспектом, причому пристрій керування виконує етап вирівнювання тиску між однією адсорбційною колоною, у якій етап десорбції горючого газу є завершеним, та іншою адсорбційною колоною, у якій етап адсорбції горючого газу є завершеним, причому газ в іншій адсорбційній колоні тече до однієї адсорбційної колони через лінію сполучення адсорбційних колон для сполучення між ними, перед етапом адсорбції горючого газу в одній адсорбційній колоні і перед етапом десорбції горючого газу в іншій адсорбційній колоні.

Згідно з описаним вище дванадцятим аспектом, пристрій керування може забезпечувати втілення етапу вирівнювання тиску проточного газу в одній адсорбційній колоні з іншої адсорбційної колони через лінію сполучення адсорбційних колон для сполучення однієї адсорбційної колони та іншої адсорбційної колони, перед етапом адсорбції горючого газу в 60 одній адсорбційній колоні і перед етапом десорбції горючого газу в іншій адсорбційній колоні.

Газ в іншій адсорбційній колоні, таким чином, тече через лінію сполучення адсорбційних колон, з іншої адсорбційної колони, яка перебуває у стані відносно високого тиску (при тиску, наближеному до атмосферного), перед етапом десорбції горючого газу і після завершення етапу адсорбції горючого газу, до однієї адсорбційної колони, яка перебуває у стані відносно низького тиску (від приблизно атмосферного тиску до вакууму), перед етапом адсорбції горючого газу і після завершення етапу десорбції горючого газу; тиск всередині обох адсорбційних колон може врівноважуватися на етапі вирівнювання тиску; і може бути створене середовище, у якому горючий газ, який є об'єктом адсорбції, легко адсорбується, коли тиск всередині однієї адсорбційної колони підвищується, і етап адсорбції горючого газу виконується в одній адсорбційній колоні.

Коли висококонцентрований горючий газ одержують на етапі десорбції горючого газу, концентрація одержаного продукту переробки природного газу збільшується зі зниженням тиску всередині адсорбційної колони. Таким чином, тиск всередині адсорбційної колони перед етапом десорбції горючого газу може бути додатково знижений через втілення етапу вирівнювання тиску, і досягається вища концентрація горючого газу порівняно з випадком, коли етап вирівнювання тиску не виконується.

Тринадцятий аспект концентраційного пристрою для горючого газу згідно 3 даним винаходом стосується концентраційного пристрою для горючого газу згідно з будь-яким з перших дванадцяти аспектів, який включає лінію повторної подачі для сполучення подавальної лінії та резервуара-сховища для зберігання зібраного горючого газу; причому пристрій керування на етапі адсорбції горючого газу змішує й подає до адсорбційної колони неочищений газ, який тече через подавальну лінію, та частину висококонцентрованого горючого газу, який тече через подавальну лінію з резервуара-сховища через лінію повторної подачі.

Згідно з описаним вище тринадцятим аспектом, навіть у випадках, коли концентрація горючого газу у неочищеному газі є низькою, неочищений газ може змішуватися з висококонцентрованим горючим газом, який циркулює через лінію повторної подачі з резервуара-сховища у подавальній лінії перед його подачею до адсорбційної колони, і може подаватися до адсорбційної колони після підвищення концентрації неочищеного газу до певного ступеня.

Зо Концентрація горючого газу після концентрування, який збирається у резервуарі-схови щі, таким чином, може бути доведений до ще вищої концентрації, і забезпечується ефективне запобігання досягненню концентрацією неочищеного газу та горючого газу після концентрування вибухонебезпечного діапазону.

Перший аспект способу концентрування горючого газу згідно з даним винаходом для досягнення вищезазначених цілей включає втілення етапу адсорбції горючого газу з подачею неочищеного газу, який містить повітря та горючий газ, через подавальну лінію до адсорбційної колони, заповненої адсорбентом для адсорбування горючого газу, та вивантаженням відпрацьованого газу у неочищеному газі, який не було адсорбовано адсорбентом, за межі адсорбційної колони через вивантажувальну лінію; та наступне втілення етапу десорбції горючого газу зі зниженням тиску в адсорбційній колоні до рівня, нижчого за атмосферний тиск, десорбуванням горючого газу, адсорбованого адсорбентом, і збиранням горючого газу через збиральну лінію.

Згідно з описаним вище першим аспектом, етап десорбції горючого газу зі зниженням тиску всередині адсорбційної колони до рівня, нижчого за атмосферний тиск, і десорбуванням та збиранням горючого газу, адсорбованого до адсорбенту, може виконуватися послідовно після втілення етапу адсорбції горючого газу з адсорбуванням горючого газу з неочищеного газу, який подається до адсорбційної колони, до адсорбенту, та вивантаженням відпрацьованого газу у неочищеному газі, який не було адсорбовано до адсорбенту, за межі адсорбційної колони.

Горючий газ як такий, таким чином, може бути адсорбований до адсорбенту, і концентрація горючого газу у відпрацьованому газі може бути встановлена у найнижчому діапазоні концентрації і на рівні концентрації, який перебуває поза межами вибухонебезпечного діапазону.

Оскільки тиск адсорбційної колони є зниженим до рівня, нижчого за атмосферний тиск, і горючий газ десорбується, концентрація горючого газу може бути встановлена на рівні, вищому за вибухонебезпечний діапазон, концентрація кисню водночас може бути знижена, і концентрація зібраного й концентрованого горючого газу може бути встановлена на рівні поза межами вибухонебезпечного діапазону з одночасним збільшенням швидкості видобування горючого газу.

Крім того, оскільки неочищений газ подають до адсорбційної колони одночасно з бо вивантаженням відпрацьованого газу з адсорбційної колони, і застосовують адсорбент, який має високу ефективність адсорбції горючого газу при тиску, наближеному до атмосферного, неочищений газ може подаватися до адсорбційної колони шляхом простого дуття або в інший подібний спосіб без застосування компресора або іншого подібного пристрою, і забезпечується запобігання збільшення тиску неочищеного газу до концентрації у вибухонебезпечному діапазоні, яке за інших умов може викликатися за допомогою компресора або іншого подібного пристрою під час подачі неочищеного газу.

Другий аспект способу концентрування горючого газу згідно з даним винаходом стосується способу концентрування горючого газу згідно з першим аспектом, який включає втілення продувального етапу циркулювання частини висококонцентрованого горючого газу який знаходиться у резервуарі-сховищі для зберігання горючого газу, через продувальну лінію до адсорбційної колони, у якій було завершено етап адсорбції горючого газу, перед втіленням етапу десорбції горючого газу.

Згідно з описаним вище другим аспектом, існує можливість втілення продувального етапу циркулювання частини висококонцентрованого горючого газу, який зберігається у резервуарі- сховищі, через продувальну лінію для сполучення резервуара-сховища та адсорбційної колони до адсорбційної колони, у якій було завершено етап адсорбції горючого газу, перед втіленням етапу десорбції горючого газу.

При цій структурі після завершення етапу адсорбції горючого газу і перед початком етапу десорбції горючого газу відпрацьований газ (який вважається таким, що містить здебільшого газоподібний азот та газоподібний кисень) всередині адсорбційної колони, у якій горючий газ є майже відсутнім, таким чином, витісняється з адсорбційної колони і вивантажується у вивантажувальну лінію висококонцентрованим горючим газом, який зберігається у резервуарі- сховищі, через втілення продувального етапу. Оскільки концентрація горючого газу в адсорбційній колоні підвищується, і продування здійснюється висококонцентрованим горючим газом, адсорбція горючого газу збільшується, що забезпечує запобігання зниженню концентрації горючого газу, зібраного на наступному етапі десорбції горючого газу.

Третій аспект способу концентрування горючого газу згідно з даним винаходом стосується способу концентрування горючого газу згідно з другим аспектом, який включає втілення рециркуляційного етапу рециркулювання горючого газу до подавальної лінії через ліню

Зо видобування продувального газу перед втіленням етапу десорбції горючого газу і після вивантаження горючого газу, який циркулює до адсорбційної колони, до вивантажувальної лінії з адсорбційної колони на продувальному етапі.

Згідно з описаним вище третім аспектом, існує можливість втілення рециркуляційного етапу рециркулювання горючого газу до подавальної лінії через ліню видобування продувального газу для сполучення та з'єднання вивантажувальної лінії та подавальної лінії, перед втіленням етапу десорбції горючого газу і після витіснення газу всередині адсорбційної колони висококонцентрованим горючим газом, який циркулює до адсорбційної колони на продувальному етапі, і вивантаження горючого газу до вивантажувальної лінії з адсорбційної колони.

Короткий опис фігур

Фіг.1 є схематичним структурним зображенням, на якому показано структуру концентраційного пристрою для горючого газу згідно з Варіантом втілення 1;

Фіг.2 є діаграмою, на якій показано адсорбційні характеристики адсорбенту метану За у представленому варіанті застосування;

Фіг.3 є блок-схемою, на якій показано функціонування концентраційного пристрою для горючого газу у Варіанті втілення 1;

Фіг.4 є графіком, на якому показано зміну концентрації метану у відпрацьованому газі Об залежно від часу на етапі адсорбції газу метану;

Фіг.5 є графіком, на якому показано зміну концентрації метану у газі метані після концентрування Ро залежно від часу на етапі десорбції газу метану;

Фіг.б є графіком, на якому показано зміну концентрації метану у газі метані після концентрування РО залежно від тиску всередині адсорбційної колони 2 на етапі десорбції газу

Гс10) метану;

Фіг.7 є схематичною структурною діаграмою, на якій показано структуру концентраційного пристрою для горючого газу згідно з Варіантом втілення 2;

Фіг.8 є блок-схемою, на якій показано функціонування концентраційного пристрою для горючого газу у Варіанті втілення 2;

Фіг.9 є графіком, на якому показано зв'язок між кількістю продувального газу при кожній концентрації метану та концентрацією метану у газі метані після концентрування РО у Варіанті втілення 2;

Фіг.10 є схематичною структурною діаграмою, на якій показано структуру концентраційного пристрою для горючого газу згідно з Варіантом втілення 3;

Фіг.11 є блок-схемою, на якій показано функціонування концентраційного пристрою для горючого газу згідно з Варіантом втілення 3;

Фіг.12 є блок-схемою, на якій показано функціонування концентраційного пристрою для горючого газу згідно з Варіантом втілення 3;

Фіг.13 є схематичною структурною діаграмою, на якій показано структуру концентраційного пристрою для горючого газу згідно з Варіантами втілення з4 поб; і

Фіг.14 є графіком, на якому показано зв'язок між концентрацією метану у шахтному газі о та концентрацією метану у газі метані після концентрування Ро у Варіанті втілення 5.

Оптимальний режим втілення винаходу

Варіанти втілення концентраційного пристрою для горючого газу 100 (далі скорочено вказується як "представлений пристрій 100") згідно з даним винаходом описуються з посиланням на фігури.

Варіант втілення 1

Фіг.1 є принциповою схемою, на якій показано структуру представленого пристрою 100.

Зокрема, представлений пристрій 100 оснащено адсорбційною колоною 2, заповненою адсорбентом 3, як показано на Фіг.1, подавальним засобом 4 для подачі неочищеного газу С та вивантаження відпрацьованого газу Об, збиральним засобом 5 для збирання (висококонцентрованого) горючого газу після концентрування РО, пристроєм керування б для контролювання подавального засобу 4 та збирального засобу 5 і засобом виявлення завершення адсорбції 7 для виявлення завершення адсорбції горючого газу в адсорбенті З

Зо всередині адсорбційної колони 2.

Детальний опис представлено нижче, але коли представлений пристрій 100 є встановленим у вугільній шахті, як подавальний засіб 4 застосовують вентилятор (нагнітач) 4а. Зокрема, шахтний газ (неочищений газ б), утворений всередині вугільної шахти, може втягуватися й подаватися до адсорбційної колони 2 по суті при атмосферному тиску вентилятором 4а без стискання неочищеного газу б. Вакуумний насос 5а застосовують як збиральний засіб 5.

Адсорбційна колона 2 є заповненою адсорбентом 3, здатним адсорбувати горючий газ, і сконфігурованою таким чином, щоб горючий газ у неочищеному газі С, який подається до адсорбційної колони 2, міг бути вибірково адсорбований.

Неочищеним газом с у даному разі є газ, який включає повітря та горючий газ, і може бути шахтним газом, який включає, наприклад, повітря та таз метан. Вид горючого газу конкретно не обмежується, якщо газ є горючим, але ним може бути, наприклад, газ метан, включений у шахтний газ. У представленому нижче описі неочищеним газом С є шахтний газ 5, і передбачається, що неочищеним газом с є газ, який включає повітря та газ метан як горючий газ. Шахтним газом С є газ, видобутий з вугільної шахти, і згідно з умовами, шахтний газ С включає приблизно від 20 до 40 об'єми. 95 газу метан і приблизно від 60 до 80 об'єми. 95 повітря (яке включає, головним чином, газоподібний азот та газоподібний кисень).

Вид адсорбенту З конкретно не обмежується, якщо адсорбент здатен вибірково адсорбувати горючий газ, і адсорбент метану За може застосовуватись як адсорбент 3, який є принаймні одним адсорбентом, вибраним з групи, до якої належать активоване вугілля, цеоліт, силікагель та металоорганічний комплекс (фумарат міді, терефталат міді, циклогексан- дикарбоксилат міді і т.ін.), який має середній діаметр мікропор від 4,5 до 15 А, виміряний МР- способом, та адсорбцію газу метану 20 Мос/г або вище при атмосферному тиску і 298 К.

Вищезгаданий середній діаметр мікропор в оптимальному варіанті становить від 4,5 до 10 А, у ще кращому варіанті - від 5 до 9,5 К і вищезгадана адсорбція метану в оптимальному варіанті становить 25 Месс/г або вище. Таке активоване вугілля одержують шляхом утворення вуглецевого матеріалу, в якому вуглецеву сполуку, одержану шляхом повної карбонізації пальмової лузги або вугілля пальмової лузги у газоподібному азоті при 600 "С, перемелюють на гранули, які мають діаметр від 1 до З мм, і активують при 860 "С в атмосфері, яка включає від 10 до 15 об'єми. 95 водяної пари, від 15 до 20 об'єми. 95 діоксиду вуглецю, а решту складає азот, бо застосовуючи піч активації з періодичним потоком, яка має внутрішній діаметр 50 мм.

Через застосування адсорбенту метану За, здатного вибірково адсорбувати газ метан при атмосферному тиску і 298 К як адсорбенту 3, газ метан може бути достатньою мірою адсорбований до адсорбенту метану За навіть в умовах атмосферного тиску і 298 К.

Зокрема, якщо адсорбція метану при атмосферному тиску і 298 К є меншою за 20 Мес/г, ефективність адсорбції метану при низькому тиску (зокрема, приблизно при атмосферному тиску) знижується, концентрація метану у газі метані після концентрування знижується, і кількість адсорбенту метану За повинна бути збільшена, а також збільшений розмір пристрою з метою підтримання ефективності адсорбції. Верхня межа вищезгаданої адсорбції метану конкретно не обмежується, але адсорбція метану, яка у даний час досягається в адсорбенті метану За, становить приблизно 40 Мес/г або нижче.

Якщо середній діаметр мікропор, виміряний МР-способом є меншим за 4,5 А, адсорбція газоподібного кисню та газоподібного азоту збільшується, концентрація метану у газі метані після концентрування знижується, середній діаметр мікропор наближається до діаметра молекули метану, швидкість адсорбції знижується, ефективність адсорбції метану знижується, і адсорбція стає неможливою. З іншого боку, якщо середній діаметр мікропор, виміряний МР- способом, є більшим за 15 А, ефективність адсорбції метану при низькому тиску (зокрема, приблизно при атмосферному тиску) знижується, концентрація метану у газі метані після концентрування знижується, і кількість адсорбенту метану За повинна бути збільшена, а також збільшений розмір пристрою з метою підтримання ефективності адсорбції.

Таким чином, адсорбентом в оптимальному варіанті є адсорбент метану За, який є принаймні одним адсорбентом, вибраним з групи, до якої належать активоване вугілля, цеоліт, силікагель та металоорганічний комплекс, який має середній діаметр мікропор від 4,5 до 15 А, виміряний МР-способом, та адсорбцію газу метану 20 Мес/г або вище при атмосферному тиску і 298К.

Крім того, об'єм мікропор, які мають середній діаметр мікропор 10 А або менше, виміряний

НК-способом, може складати 50 95 або більше, в оптимальному варіанті - 70 95 або більше, у ще кращому оптимальному варіанті - 80 95 або більше від загального об'єму мікропор в адсорбенті метану За. У цьому разі, оскільки об'єм мікропор, які мають середній діаметр мікропор 10 А або менше, і які здатні вибірково адсорбувати газ метан, складає 50 95 або більше від загального

Зо об'єму мікропор, кількість метану, який може бути адсорбований при атмосферному тиску (приблизно 0,1 МПа), збільшується, і газ метан може достатньою мірою адсорбуватися навіть при атмосферному тиску. Зокрема, як показано на Фіг.2, в адсорбенті метану За, який має середній діаметр мікропор 10 А або менше, адсорбція метану при атмосферному тиску (приблизно 0,1 МПа) є більшою, ніж у разі адсорбенту метану ЗБ, у якому середній діаметр мікропор є більшим за 10 А, і адсорбент метану За може належним чином застосовуватись у разі, коли газ метан адсорбується здебільшого при атмосферному тиску, яку представленому пристрої 100. Це є достатнім, якщо об'єм мікропор, для якого середній діаметр мікропор становить 4 А або більше і 10 А або менше, що є вимірним діапазоном, становить 50 95 або більше від загального об'єму мікропор. У ще кращому варіанті в адсорбенті метану За об'єм мікропор, для якого середній діаметр мікропор становить 4,5 А або більше і 10 А або менше, становить 50 95 або більше від загального об'єму мікропор.

Адсорбція азоту адсорбентом метану За при відносному стиску 0,013, що відповідає середньому діаметрові мікропор 10 А, виміряному НК-способом, у разі адсорбції азоту при 77 К може складати 50 95 або більше, в оптимальному варіанті - 70 95 або більше, у ще кращому оптимальному варіанті - 80 95 або більше від адсорбції азоту при відносному тиску 0,99, що відповідає загальному об'ємові мікропор. У цьому разі адсорбція при відносному тиску 0,99 представляє загальний об'єм мікропор, і адсорбція при відносному тиску 0,013 представляє об'єм мікропор, які мають середній діаметр мікропор 10 А або менше, і співвідношення цих значень означає, що співвідношення мікропор, які мають середній діаметр мікропор 10 А або менше, є вищим, так само, як було описано вище. В результаті газ метан при тиску, наближеному до атмосферного, може бути легко й ефективно концентрований навіть якщо змішаний газ з газу метану та повітря застосовують як неочищений газ.

Кожна з ліній, до яких належать описана нижче подавальна лінія 30 яка є лінією для шахтного газу б, який подається за допомогою подавального засобу 4; описана нижче вивантажувальна лінія 31, яка є лінією відпрацьованого газу ОС у шахтному газі б, який подається за допомогою подавального засобу 4, і не адсорбується адсорбентом 3; та описана нижче збиральна лінія 32, яка є лінією для висококонцентрованого газу метану після концентрування РО, який збирається збиральним засобом 5, з'єднуються з адсорбційною колоною 2.

Перемикальний клапан подавальної лінії 40, здатний регулювати подачу шахтного газу 0, передбачено на подавальній лінії 30, по якій подається шахтний газ с, і подача шахтного газу С може регулюватися через контроль пристрою керування 6, який описується нижче.

Перемикальний клапан вивантажувальної лінії 41, здатний регулювати вивантаження відпрацьованого газу ОС, передбачено на вивантажувальній лінії 31, по якій вивантажується відпрацьований газ Ос, і вивантаження відпрацьованого газу ОС може регулюватися через контроль пристрою керування 6, який описується нижче.

Перемикальний клапан збиральної лінії 42, здатний регулювати потік газу метану після концентрування Ро, передбачено на збиральній лінії 32, через яку проходить газ метан після концентрування Ро під час його збирання, і потік газу метану після концентрування РО може регулюватися через контроль пристрою керування 6, який описується нижче.

Конкретними операціями регулювання перемикального клапана подавальної лінії 40, перемикального клапана вивантажувальної лінії 41 та перемикального клапана збиральної лінії 42 є його відкривання та закривання пристроєм керування 6, і це відкривання та закривання описується нижче.

Подавальний засіб 4 є засобом, передбаченим на подавальній лінії 30 з метою подачі шахтного газу С через подавальну лінію 30 до адсорбційної колони 2 і адсорбування газу метану у шахтному газі б до адсорбенту метану За всередині адсорбційної колони 2, і не обмежується конкретним типом, якщо цей подавальний засіб 4 є здатним подавати шахтний газ

С без підвищення його тиску, і як подавальний засіб 4, наприклад, може застосовуватися вентилятор 4а.

З точки зору функціонування подавальний засіб 4 також є засобом вивантаження відпрацьованого газу ОС у шахтному газі С, що подається до адсорбційної колони 2, який не адсорбується до адсорбенту метану За, у простір за межами адсорбційної колони 2 через вивантажувальну лінію 31.

Зокрема, подавальний засіб 4 може вивантажувати відпрацьований газ Ос (газ, який складається, головним чином, з газоподібного азоту та газоподібного кисню, і який має найнижчу концентрацію метану) через вивантажувальну лінію 31, водночас надсилаючи шахтний газ б до адсорбційної колони 2 при тиску, наближеному до атмосферного, без

Зо підвищення тиску, і забезпечуючи абсорбування газу метану у шахтному газі 5.

Збиральний засіб 5 є засобом зниження тиску всередині адсорбційної колони 2 до рівня, нижчого за атмосферний тиск, та десорбування газу метану, адсорбованого до адсорбенту метану За всередині адсорбційної колони 2, збирання десорбованого і висококонцентрованого газу метану після концентрування РО через озбиральну лінію 32 і зберігання висококонцентрованого газу метану РО у резервуарі-сховищі 8. Зокрема, збиральний засіб 5 не обмежується конкретним типом, якщо збиральний засіб 5 здатен знижувати тиск всередині адсорбційної колони 2, і як збиральний засіб 5, наприклад, може застосовуватися вакуумний насос 5а.

Засіб виявлення завершення адсорбції 7 є засобом визначення часу, в який здатність адсорбенту метану За до адсорбування метану всередині адсорбційної колони 2 досягає межі, тобто, часу, в який завершується адсорбція газу метану (момент прориву), і складається, наприклад, з засобу виявлення концентрації метану 7а. Засіб виявлення концентрації метану

Та, який застосовують як засіб виявлення завершення адсорбції 7, є передбаченим на вивантажувальній лінії 31, з'єднаній з адсорбційною колоною 2, і визначає час, у який концентрація метану у відпрацьованому газі ОС, який вивантажується у вивантажувальну лінію 31, досягає заданого рівня концентрації, і передає результат виявлення як час завершення адсорбції газу метану на пристрій керування б, який описується нижче. Таким чином, можна визначити, що ефективність адсорбції метану адсорбенту метану За досягла межі, і негайно припинити подачу шахтного газу Сб і визначити, що газ метан має бути десорбований з адсорбенту метану За у таких випадках, як тоді, коли виявляється, що газ метан у відпрацьованому газі ОС перебуває у заданій концентрації.

Це є достатнім, якщо резервуар-сховище 8 є придатним для безпечного зберігання висококонцентрованого газу метану після концентрування Ро, і перевагу віддають застосуванню газгольдера адсорбційного типу.

Пристрій керування б складається з мікрокомп'ютера, оснащеного носієм даних, який складається з запам'ятовуючого пристрою або іншого подібного пристрою, ЦП та пристрою вводу-виводу, і подавальний засіб 4, збиральний засіб 5, засіб виявлення завершення адсорбції 7, перемикальний клапан подавальної лінії 40, перемикальний клапан вивантажувальної лінії 41, перемикальний клапан збиральної лінії 42 та інші компоненти можуть контролюватися через бо втілення комп'ютером заданої програми.

Операція концентрування газу метан представленим пристроєм 100 далі окремо описується за допомогою Фіг.3. У загальних рисах представлений пристрій 100 виконує А: етап адсорбування газу метану та В: етап десорбування газу метану.

Перемикальний клапан подавальної лінії 40 та перемикальний клапан вивантажувальної лінії 41 відкриваються (етап 1) зі стану, в якому перемикальний клапан подавальної лінії 40, перемикальний клапан вивантажувальної лінії 41 та перемикальний клапан збиральної лінії 42 є закритими.

Шахтний газ С подається через подавальну лінію 30 до адсорбційної колони 2 вентилятором 4а, газ метан адсорбується до адсорбенту метану За, і відпрацьований газ Об, не адсорбований до адсорбенту метану За з шахтного газу С, який подається до адсорбційної колони 2, вивантажується у простір за межами адсорбційної колони 2 через вивантажувальну лінію 31 (етап 2). Ці етапи 1 та 2 являють собою етап адсорбції газу метану.

Шахтний газ С, таким чином, подається до адсорбційної колони 2 при атмосферному тиску, і забезпечується можливість запобігання витіканню цінного газу метану у відпрацьований газ ОС з одночасним забезпеченням вибіркового адсорбування газу метану до адсорбенту метану За.

Зокрема, як показано на Фіг.4, до закінчення заданого часу газ метан майже повністю адсорбується, не відбувається витікання за межі адсорбційної колони 2, і концентрація метану у відпрацьованому газі ОС є надзвичайно низькою. Таким чином, концентрація перебуває поза межами вибухонебезпечного діапазону.

Після цього засіб виявлення концентрації метану 7а виявляє, чи є концентрація газу метану у відпрацьованому газі ОС, вивантаженому до вивантажувальної лінії 31, такою, що дорівнює заданій концентрації або перевищує її (етап 3). Якщо виявлена концентрація метану не дорівнює заданій концентрації або не перевищує її, процес повертається до етапу 2, і подача шахтного газу б продовжується. Якщо виявлена концентрація метану дорівнює заданій концентрації або перевищує її, подача шахтного газу С до адсорбційної колони 2 припиняється (етап 4).

Час завершення адсорбції газу метану до адсорбенту метану За, таким чином, може бути відомим, забезпечується максимальне запобігання вивантаженню шахтного газу с, який включає газ метан, зсередини адсорбційної колони 2 назовні, і, відповідним чином, може

Зо виконуватися перехід до етапу десорбції газу метану.

Зокрема, як показано на фіг.4, протягом часу, який минає під час втілення етапу адсорбції газу метану, концентрація метану у відпрацьованому газі ОС тримається на найнижчому рівні до закінчення заданого часу, але коли адсорбент метану За досягає межі адсорбції метану (прорив), концентрація метану різко зростає. Це явище може використовуватися для того, щоб визначати, чи досяг адсорбент метану За всередині адсорбційної колони 2 межі адсорбції.

Потім, після припинення подачі шахтного газу С до адсорбційної колони 2, перемикальний клапан подавальної лінії 40 та перемикальний клапан вивантажувальної лінії 41 закриваються, і перемикальний клапан збиральної лінії 42 відкривається (етап 5). Після цього тиск всередині адсорбційної колони 2 знижують до рівня, нижчого за атмосферний тиск, за допомогою вакуумного насоса Ба, запускається збирання висококонцентрованого газу метану після концентрування Ро через збиральну лінію 32 (етап 6) з одночасним десорбуванням газу метану з адсорбенту метану За, і висококонцентрований газ метан після концентрування РО зберігається у резервуарі-сховищі 8. Коли тиск всередині адсорбційної колони 2 стає зниженим до заданого рівня тиску, збирання газу метану після концентрування Ро припиняється (етап 7), і перемикальний клапан збиральної лінії 42 закривається (етап 8). Ці етапи з 5 по 8 являють собою етап десорбції газу метану.

Таким чином, газ метан адсорбується до адсорбенту метану За, і забезпечується можливість концентрування газу метану до високої концентрації з одночасним зниженням концентрації метану у відпрацьованому газі ОС та запобігання досягненню вибухонебезпечного діапазону концентрації відпрацьованого газу ОС та газу метану після концентрування РО.

Зокрема, як показано на Фіг.5, від початку етапу десорбції газу метану і до завершення етапу десорбції газу метану концентрація метану у газі метані після концентрування Ро з часом зростає. Подібним чином, тиск всередині адсорбційної. колони 2 з часом поступово знижується від атмосферного тиску майже до вакууму, а концентрація метану у газі метані після концентрування РО відповідним чином зростає, як показано на Фіг.б. Іншими словами, є очевидним, що при зниженні тиску на етапі десорбції газу метану минає певний час, внутрішня частина адсорбційної колони 2 досягає вакууму, і концентрація метану у зібраному газі метані після концентрування Ро відповідно зростає. Таким чином, виникає стан, у якому концентрація метану у газі метані після концентрування РО є надзвичайно високою, і забезпечується бо можливість запобігання досягненню вибухонебезпечного діапазону концентрації. Концентрацію метану у відпрацьованому газі ОС підтримують на низькому рівні у вищеописаний спосіб, і забезпечується можливість запобігання досягненню вибухонебезпечного діапазону концентрації.

Перемикальний клапан вивантажувальної лінії 41 після цього відкривається, повітря подається через вивантажувальну лінію 31 до адсорбційної колони 2 (етап 9), і перемикальний клапан вивантажувальної лінії 41 після цього закривається (етап 10).

Тиск всередині адсорбційної колони 2, таким чином, підвищується до тиску, наближеного до атмосферного, і забезпечується сприяння адсороції газу метану на наступному етапі адсорбції газу метану.

У вищеописаному варіанті втілення газ метан може ефективно адсорбуватися з шахтного газу С до адсорбенту метану За при атмосферному тиску, газ метан після концентрування РО як продукт переробки природного газу може бути безпечно очищений до високої концентрації, і може забезпечуватися запобігання досягненню вибухонебезпечного діапазону концентрації відпрацьованого газу ОО.

Нижче описується конкретний приклад, у якому представлений пристрій 100 фактично функціонує для очищення висококонцентрованого газу метану Ро після концентрування.

Приклад 1

Застосовуючи циліндричну посудину з місткістю 0,333 л як адсорбційну колону 2, адсорбційну колону 2 наповнювали 206,7 г адсорбенту метану За. Як показано у Таблицях 1 та 2, як адсорбент метану За застосовували активоване вугілля, що має такі властивості: середній діаметр мікропор 8,5 А, виміряний МР-способом, співвідношення об'єму мікропор, які мають середній діаметр мікропор 10 А або менше, виміряний НК-способом, та загального об'єму мікропор становить 83 95 (коефіцієнт адсорбції при відносному тиску 0,013 був таким самим), питома поверхня 1025 мг/г, загальний об'єм мікропор 0,45 мл/г і адсорбція метану 27 Меос/г при атмосферному тиску і 298 К.

Потім здійснювали вакуумне висушування при попередньому викачуванні повітря, і адсорбційну колону 2, з якої було видалено забруднювачі, заповнювали до атмосферного тиску повітрям. У цей час в адсорбційній колоні 2 містилося 1,87 л повітря (0,39 л кисню та 1,48 л азоту).

Зо Змішаний газ з 21,05 956 метану та 78,95 95 повітря як модель шахтного газу С після цього подавали до адсорбційної колони 2 при атмосферному тиску за допомогою вентилятора 4а.

Швидкість подачі у цей час становила 2 л/хв. Тиск всередині адсорбційної колони 2 у цей час становив 3,6 кПа.

Як показано на Ффіг.4, подачу шахтного газу С здійснювали протягом приблизно 190 секунд до досягнення адсорбентом метану За межі адсорбції (прориву) та досягнення концентрації метану у відпрацьованому газі ОС 5 об'єми. 95.

У зв'язку з подачею шахтного газу о 5,48 л (0,01 л газу метану, 5,47 л кисню та азоту разом) відпрацьованого газу ОС видаляли.

Тиск всередині адсорбційної колони 2 знижували до -97 кПа за допомогою вакуумного насоса ба і одержували 2,37 л (1,08 л газу метану (середня концентрація метану 45,6 об'єми. 905), 0,25 л кисню (середня концентрація кисню 10,4 об'єми. 95), 1,04 л азоту) газу метану після концентрування РО.

В результаті як показано на Фіг.4, стає очевидним, що концентрація метану у відпрацьованому газі ОС підтримувалася на найнижчому рівні до досягнення адсорбентом метану За межі адсорбції (прориву), і забезпечувалося запобігання досягненню вибухонебезпечного діапазону концентрації відпрацьованого газу Об. Хоча концентрація газоподібного кисню, включеного до газу метану після концентрування РОС в середньому становила 10,4 об'єми. 95, що ледве відповідало вибухонебезпечному діапазонові концентрації, концентрація метану в середньому становила 45, об'єми. 9У5, що означало високу концентрацію, і забезпечувалося запобігання досягненню вибухонебезпечного діапазону концентрації. Це пояснювалося тим, що висококонцентрований газ метан одержували шляхом зниження тиску адсорбційної колони 2 до стану вакууму, як показано на Фіг.б6. Як показано на

Фіг.5, концентрація метану з часом становила 20 об'єми. 95 або вище, і забезпечувалося запобігання досягненню вибухонебезпечного діапазону концентрації.

Порівняльний приклад 1

Розрахунки здійснювали за допомогою моделювання адсорбції, при якому вуглець для молекулярного сита поміщали до адсорбційної колони 2 як адсорбент кисню, кисень адсорбували з шахтного газу і газ метан концентрували. Газ (газ метан (21 об'єми. 95), кисень (17 об'єми. 95), азот (62 об'єми. 95)), що відповідає складові шахтного газу, подавали до 60 адсорбційної колони 2 зі швидкістю подачі 4000 мз/год. Тисків адсорбційній колоні 2 під час подачі становив 0,6 МПа, а температура становила 30 "С. Цей Порівняльний приклад 1 є моделюванням способу згідно з Патентним документом 1, який було описано раніше.

Відпрацьований газ, який містить газ метан (середня концентрація метану 18,8 об'єми. Об), кисень (середня концентрація кисню 25,6 об'єми. 95) та азот, вивантажували з адсорбційної колони 2.

Газ метан після концентрування, який містить газ метан (концентрація метану 23 об'єми. 95), кисень (концентрація кисню 8,4 об'єми. 95) та азот, вивантажували як газ після концентрування з адсорбційної колони 2.

Дослідження потенційної можливості вибуху через концентрацію газу метану та зниження концентрації кисню на основі цих результатів виявило, що хоча концентрація кисню у газі метані після концентрування знижувалася до 10 об'єми. 95 або менше, і забезпечувалося запобігання досягненню вибухонебезпечного діапазону концентрації, концентрація газу метану була мінімальною. Натомість середня концентрація кисню у відпрацьованому газі збільшувалася і небажано наближалася до концентрації у вибухонебезпечному діапазоні. Також існував ризик того, що з часом середня концентрація метану у відпрацьованому газі може досягти вибухонебезпечного діапазону.

Таким чином, у представленому пристрої 100 згідно з Прикладом 1, як описано вище, оскільки забезпечувалося запобігання досягненню вибухонебезпечного діапазону концентрації, як у Порівняльному прикладі 1, газ метан міг бути безпечно концентрований.

У Таблицях 1 та 2 показано зв'язок між фізичними властивостями активованого вугілля та адсорбцією метану, коли активоване вугілля застосовують як оптимальний адсорбент метану

За.

Приклади з 1 по 7

У Таблицях 1 та 2 показано концентрацію кисню у газі метані РО та концентрацію метану у висококонцентрованому газі метані РО як продукті переробки природного газу, одержаному за допомогою представленого пристрою 100, коли активоване вугілля за Прикладом 1 застосовували як адсорбент метану За, а також коли застосовували активоване вугілля, описане у Прикладах з 2 по 7. Усі ці різновиди активованого вугілля являли собою активоване вугілля, яке має надзвичайно високу ефективність адсорбції газу метану, і в якому середній

Зо діаметр мікропор, виміряний МР-способом, становив від 4,5 до 15 А, адсорбція газу метану при атмосферному тиску (0,1 МПа) і 298 К становила 20 Мес/г або вище, і об'єм мікропор, які мають середній діаметр мікропор 10 А або менше, виміряний НК-способом, складав 50 об'єми. 95 або більше від загального об'єму мікропор.

При застосуванні активованого вугілля за Прикладами 3 1 по 7 концентрація висококонцентрованого газу метану РО як продукту переробки природного газу становила щонайменше 37,5 об'єми. 95, а концентрація кисню у газі метані Ро становила щонайбільше 11,8 об'єми. 95. Таким чином, є очевидним, що завжди забезпечувалося запобігання досягненню вибухонебезпечного діапазону концентрації продукту переробки природного газу.

Таблиця 1

Питома Об'єм Середній діаметр Адсорбція метану

Активоване вугілля поверхня (мг/г) мікропор (мг/г) мікропор, виміряний | при 0,1 МПа і 298 К

МР-способом (А) (Мес/г)

Приклад4 17771811 | б 17111111186111 11111121

Но НН НОЯ КОН СОНЯ ПОС ТИН

Таблиця 2

Співвідношення Перероблена Концентрація | Концентрація об'єму мікропор |. ((. метану у продукті | кисню у продукті

Активоване б кількість до прориву бки переробки вугілля 10 А асо менше, газу метану 5 переро рер виміряне НК- об'єми. 95 (МІ) природного газу природного газу способом (95) І (об'єми. 95 (об'єми. 95

Приклад7 | (67/17/7471 402 | 714 приклад 2

Порівняльний питдя | 61098512

Порівняльний приклад 2

Як Порівняльний приклад 2, у Таблицях 1 та 2 показано концентрацію кисню у газі метані РО та концентрацію метану у висококонцентрованому газі метані РО як продукті переробки природного газу, одержаному за допомогою представленого пристрою 100, при застосуванні активованого вугілля, у якому середній діаметр мікропор, виміряний МР-способом, становив від 4,5 до 15 А, адсорбція газу метану при атмосферному тиску (0,1 МПа) і 298 К становила менше за 20 Мес/г, і об'єм мікропор, які мають середній діаметр мікропор 10 А або менше, виміряний

НК-способом, складав менше, ніж 50 об'єми. 95 від загального об'єму мікропор.

При застосуванні активованого вугілля, описаного у Порівняльному прикладі 2 концентрація метану у газі метані РО як продукті переробки природного газу становила 32,2 об'єми. 95, тобто, поза межами вибухонебезпечного діапазону, але концентрація кисню становила 13,2 об'єми. 9, тобто, у вибухонебезпечному діапазоні, в якому існує можливість вибуху, на відміну від

Прикладів з 1 по 7, які описано вище.

Порівняльний приклад З

Як Порівняльний приклад 3, у Таблицях 1 та 2 показано концентрацію кисню у газі метані РО та концентрацію метану у висококонцентрованому газі метані РО як продукті переробки природного газу, одержаному за допомогою представленого пристрою 100, при застосуванні активованого вугілля, у якому середній діаметр мікропор, виміряний МР-способом, перебував поза межами діапазону від 4,5 до 15 А, адсорбція газу метану при атмосферному тиску (0,1

МПа) і 298 К становила менше, ніж 20 Мес/г, і об'єм мікропор, які мають середній діаметр мікропор 10 А або менше, виміряний НК-способом, складав 50 об'єми. 96 або більше від загального об'єму мікропор.

При застосуванні активованого вугілля, описаного у Порівняльному прикладі 3, оскільки концентрація метану у газі метані РО як продукті переробки природного газу становила 8,5 об'єми. 965, а концентрація кисню становила 31,2 об'єми. 95, обидва значення концентрації перебували у вибухонебезпечному діапазоні, і потенційна можливість вибуху була надзвичайно високою порівняно з Прикладами з 1 по 7.

Зо Таким чином, у представленому пристрої 100, у якому активоване вугілля, описане у

Прикладах з 1 по 7, застосовували як адсорбент метану За, як описано вище, оскільки забезпечувалося запобігання досягненню вибухонебезпечного діапазону концентрації, як у

Порівняльних прикладах 2 та 3, забезпечувалася можливість безпечного концентрування газу метану.

Зв'язок між концентрацією кисню та концентрацією метану в одержаному продукті переробки природного газу при змінюваній концентрації метану у неочищеному газі б описується нижче.

Концентрацію шахтного газу С змінювали, і висококонцентрований газ метан РО (продукт переробки природного газу) одержували за допомогою представленого пристрою 100 з застосуванням такого самого активованого вугілля, як у Прикладі 1. Зокрема, концентрація газу метану у неочищеному газі С, як було описано вище, становила приблизно 21 об'єми. 95, але концентрацію метану встановлювали на 30 об'єми. 95 і 40 об'єми. 95.

В результаті у разі подачі шахтного газу б, який мав концентрацію метану 30 об'єми. 95, концентрація метану у продукті переробки природного газу становила 57 об'єми. 9, а концентрація кисню становила 8 об'єми. 95 в одному робочому циклі адсорбції/десорбції. У разі подачі шахтного газу С, який мав концентрацію метану 40 об'єми. 95, концентрація метану у продукті переробки природного газу становила 68 об'єми. 95, а концентрація кисню становила 6 об'єми. 9.

Таким чином, було підтверджено, що навіть якщо концентрація метану у поданому шахтному газі С змінюється, то не тільки концентрація метану у продукті переробки природного газу перебуває поза межами вибухонебезпечного діапазону, але й концентрація кисню також становить 10 об'єми. 95 або менше і перебуває поза межами вибухонебезпечного діапазону, і газ метан може бути безпечно концентрований у представленому пристрої 100 з застосуванням активованого вугілля за Прикладом 1.

Як показано у Таблиці 2, оскільки кількість перероблюваного шахтного газу С до досягнення концентрації метану 5 об'єми. 95 була вищою для активованого вугілля за Прикладами з 1 по 7, ніж для активованого вугілля за Порівняльними прикладами 2 та 3, є очевидним, що досягалася відмінна ефективність адсорбції газу метану, і здійснювалася надзвичайно ефективна переробка при застосуванні активованого вугілля для концентрування газу метану за допомогою представленого пристрою 100.

Варіант втілення 2

В описаному вище Варіанті втілення 1 представлений пристрій 100 було сконфігуровано таким чином, щоб послідовно виконувалися етап адсорбції горючого газу та етап десорбції горючого газу, але пристрій також може бути сконфігурованим таким чином, щоб продувальний етап або інший подібний захід виконувався після завершення етапу адсорбції горючого газу і перед етапом десорбції горючого газу, як описується нижче.

У разі втілення продувального етапу або іншого подібного заходу представлений пристрій 200 може бути сконфігурований, як описано нижче, додатково до конфігурації представленого пристрою 100. Будова, приклади та ін., які є такими самими, яку Варіанті втілення 1, не описуються.

Зокрема, додатково до структури представленого пристрою 100, представлений пристрій

Зо 200, показаний на Фіг.7, оснащено продувальною лінією 33, через яку висококонцентрований газ метан РО проходить на продувальному етапі, який описується нижче, при протіканні до адсорбційної колони 2 з резервуара-сховища 8, у якому зберігається висококонцентрований газ метан Ро після концентрування.

Лінія видобування продувального газу 34 для рециркулювання до подавальної лінії 30 відпрацьованого газу ОС в адсорбційній колоні 2 та газу метану після концентрування Ро, який вивантажується через вивантажувальну лінію 31 зсередини адсорбційної колони 2 на продувальному етапі, який описується нижче, також передбачається між вивантажувальною лінією 31 та подавальною лінією 30.

Перемикальний клапан продувальної лінії 43, здатний регулювати потік газу метан після концентрування РО, передбачено на продувальній лінії 33, і потік газу метану після концентрування РО може регулюватися через контроль пристрою керування 6, який описується нижче.

Перемикальний клапан лінії видобування продувального газу 44 також передбачено на лінії видобування продувального газу 34, і рециркуляція відпрацьованого газу ОС та газу метану після концентрування РО може регулюватися через контроль пристрою керування б, який описується нижче.

Операція, з застосуванням якої газ метан концентрують за допомогою представленого пристрою 200, далі конкретно описується з посиланням на Фіг.8. У загальних рисах, представлений пристрій 200 послідовно виконує А: етап адсорбції газу метану, В: продувальний етап, С: етап рециркуляції та р: етап десорбції газу метану.

По-перше, перемикальний клапан подавальної лінії 40 та перемикальний клапан вивантажувальної лінії 41 відкриваються (етап 1) зі стану, в якому перемикальний клапан подавальної лінії 40, перемикальний клапан вивантажувальної лінії 41, перемикальний клапан збиральної лінії 42, перемикальний клапан продувальної лінії 43 та перемикальний клапан лінії видобування продувального газу 44 є закритими.

Шахтний газ о подається через подавальну лінію 30 до адсорбційної колони 2 за допомогою вентилятора 4а, газ метан адсорбується до адсорбенту метану За, і відпрацьований газ ОС, не адсорбований до адсорбенту метану За з шахтного газу С, який подається до адсорбційної колони 2, вивантажується у простір за межами адсорбційної колони 2 через вивантажувальну 60 лінію 31 (етап 2). Ці етапи і та 2 являють собою етап адсорбції газу метану.

Час завершення адсорбції газу метану до адсорбенту метану За, таким чином, може бути відомим, забезпечується максимальне запобігання вивантаженню шахтного газу с, який включає газ метан, зсередини адсорбційної колони 2 назовні, і, відповідним чином, може виконуватися перехід до наступного продувального етапу, етапу рециркуляції та етапу десорбції газу метану.

Потім, після припинення подачі шахтного газу С до адсорбційної колони 2, перемикальний клапан продувальної лінії 43 відкривається, а перемикальний клапан подавальної лінії 40 закривається (етап 5), і висококонцентрований газ метан Ро, який піддавався концентруванню, тече з резервуара-сховища 8 до адсорбційної колони 2 через продувальну лінію 33 (етап 6). Ці етапи 5 та 6 являють собою продувальний етап.

Газ (відпрацьований газ Об: складається, головним чином, з газоподібного азоту та газоподібного кисню) всередині адсорбційної колони 2, у якій майже не міститься газу метану, таким чином, витісняється у вивантажувальну лінію 31, концентрація метану в адсорбційній колоні 2 підвищується, і може забезпечуватися запобігання зниженню концентрації газу метану після концентрування Ро, який після цього збирають. Зокрема, можливість очищення висококонцентрованого газу метану РО забезпечується шляхом витіснення газоподібного азоту, газоподібного кисню та іншого подібного газу, присутнього в адсорбційній колоні 2, зокрема, газів, які залишаються у порожнинах адсорбенту метану За.

Після витіснення майже всього відпрацьованого газу ОС газ метан після концентрування

РО, який тік до адсорбційної колони 2, вивантажується у вивантажувальну лінію 31, і засіб виявлення концентрації метану 7а виявляє, чи підвищилася концентрація метану у вивантажувальній лінії 31 до рівня, що дорівнює заданій концентрації або перевищує її (етап 7).

Якщо концентрації, що дорівнює заданій концентрації або перевищує її, не було досягнуто, процес повертається до етапу 6, і потік газу метану після концентрування Ро до адсорбційної колони 2 продовжується. Якщо концентрація метану у вивантажувальній лінії 31 дорівнює заданій концентрації або перевищує її, перемикальний клапан подавальної лінії 40 та перемикальний клапан лінії видобування продувального газу 44 відкриваються, а перемикальний клапан продувальної лінії 43 та перемикальний клапан вивантажувальної лінії 41 закриваються (етап 8). Цей етап 8 є етапом рециркуляції.

Таким чином, забезпечується запобігання вивантаження газу метану після концентрування

РО у простір за межами адсорбційної колони 2 з вивантажувальної лінії 31, газ метан після концентрування РО може знову текти до адсорбційної колони 2 з подавальної лінії 30, і забезпечується ефективне застосування газу метану після концентрування.

Перемикальний клапан збиральної лінії 42 після цього відкривається, а перемикальний клапан подавальної лінії 40 та перемикальний клапан лінії видобування продувального газу 44 закриваються (етап 9). Після цього тиск всередині адсорбційної колони 2 знижують до рівня, нижчого за атмосферний тиск, за допомогою вакуумного насоса 5а, запускається збирання газу метану після концентрування РО через збиральну лінію 32 (етап 10) з одночасним десорбуванням газу метану з адсорбенту метану За, і газ метан зберігається у резервуарі- сховищі 8. Коли тиск всередині адсорбційної колони 2 стає зниженим до заданого рівня тиску, бо збирання газу метану після концентрування РО припиняється (етап 11), і перемикальний клапан збиральної лінії 42 закривається (етап 12). Ці етапи з 9 по 12 являють собою етап десорбції газу метану.

Таким чином, газ метан адсорбується до адсорбенту метану За, і забезпечується можливість концентрування" газу метану до високої концентрації з одночасним зниженням концентрації метану у відпрацьованому газі ОС та запобігання досягненню вибухонебезпечного діапазону концентрації відпрацьованого газу ОС та газу метану після концентрування РО.

Зокрема, як показано на Фіг.5, від початку етапу десорбції газу метану і до завершення етапу десорбції газу метану концентрація метану у газі метані після концентрування Ро з часом зростає. Подібним чином, тиск всередині адсорбційної колони 2 з часом поступово знижується від атмосферного тиску майже до вакууму, а концентрація метану у газі метані після концентрування РО відповідним чином зростає, як показано на Фіг.б6. Іншими словами, є очевидним, що при зниженні тиску на етапі десорбції газу метану минає певний час, внутрішня частина адсорбційної колони 2 досягає вакууму, і концентрація метану у зібраному газі метані після концентрування РО відповідно зростає. Таким чином, виникає стан, у якому концентрація метану у газі метані після концентрування РОС є Надзвичайно високою, і забезпечується можливість запобігання досягненню вибухонебезпечного діапазону концентрації. Концентрацію метану у відпрацьованому газі ОС підтримують на низькому рівні у вищеописаний спосіб, і забезпечується можливість запобігання досягненню вибухонебезпечного діапазону концентрації.

Крім того, через втілення продувального етапу або етапу рециркуляції, як у представленому

Варіанті втілення 2, за таких самих умов, як у вищезгаданому прикладі, газ метан РО як продукт переробки природного газу може бути концентрований до високої концентрації, коли середня концентрація метану становить приблизно від 50 до 99 об'єми. 9б, і середня концентрація кисню становить приблизно від 0,2 до 10 об'єми. 95, залежно від кількості продувального газу, і завжди забезпечується запобігання досягненню вибухонебезпечного діапазону концентрації.

Концентрацію метану у продувальному газі та кількість продувального газу фактично змінювали під час протікання до адсорбційної колони 2 через продувальну лінію 33, застосовуючи висококонцентрований газ метан Ро після концентрування з резервуара-сховища 8 як продувальний газ на продувальному етапі після завершення етапу адсорбції газу метану.

Зо Газ метан, адсорбований в адсорбційній колоні 2, у цьому разі десорбували з адсорбенту метану За шляхом зниження тиску всередині адсорбційної колони 2 і вимірювали концентрацію метану у газі метані після концентрування РО як продукту переробки природного газу, що зберігається у резервуарі-сховищі 8 через збиральну лінію 32. Результати показано на Фіг.9.

Фіг.9 є діаграмою, на якій показано зв'язок між кількістю продувального газу та концентрацією метану у висококонцентрованому газі метані РО як продукті переробки природного газу, коли концентрація метану у продувальному газі змінювалася до 50, 60 та 70 об'єми. 95.

В результаті було очевидним, що концентрація метану у продукті переробки природного газу через втілення продувального етапу додатково підвищується відносно концентрації метану (щонайбільше 45,6 об'єми. 95) у продукті переробки природного газу, як показано у Таблиці 2

Варіанта втілення 1. Також було продемонстровано, що концентрація метану у продукті переробки природного газу також підвищується, і концентрування до високої концентрації ставало можливим через застосування продувального газу, який має вищу концентрацію метану. Виникає стан, у якому концентрація метану у газі метані після концентрування РО (продукт переробки природного газу) є надзвичайно високою, і забезпечується можливість запобігання досягненню вибухонебезпечного діапазону концентрації.

Перемикальний клапан вивантажувальної лінії 41 після цього відкривається, повітря подають до адсорбційної колони 2 через вивантажувальну лінію 31 (етап 13), і перемикальний клапан вивантажувальної лінії 41 після цього закривається (етап 14).

Тиск всередині адсорбційної колони 2, таким чином, підвищується до тиску, наближеного до атмосферного, і газ метан може бути легко адсорбований на наступному етапі адсорбції газу метану.

В описаних вище варіантах втілення газ метан може ефективно адсорбуватися з шахтного газу С до адсорбенту метану За при атмосферному тиску, газ метан після концентрування РО як продукт переробки природного газу може бути безпечно очищений до високої концентрації, і може забезпечуватися запобігання досягненню вибухонебезпечного діапазону концентрації відпрацьованого газу ОО.

Варіант втілення З

В описаному вище Варіанті втілення 2 представлений пристрій 200 було сконфігуровано з застосуванням єдиної адсорбційної колони 2, але представлений пристрій 300 може бути бо сконфігурований з застосуванням багатьох адсорбційних колон 2, як описується нижче.

Представлений пристрій 300 згідно з Варіантом втілення З є сконфігурованим таким чином, щоб виконувався етап вирівнювання тиску між певною кількістю адсорбційних колон 2, додатково до конфігурації представленого пристрою 200 згідно з Варіантом втілення 2.

У разі якщо етап вирівнювання тиску виконується у такий спосіб між кількома адсорбційними колонами 2, представлений пристрій 300 може бути сконфігурований; як описано нижче, додатково до конфігурації представленого пристрою 200. Будова, приклади та ін., які є такими самими, як у Варіанті втілення 2, не описуються.

Представлений пристрій 300, показаний на Фіг.10, сконфігуровано таким чином, щоб мати комбінацію з багатьох адсорбційних колон 2 додатково до конфігурації представленого пристрою 200. Для спрощення опису описується варіант з трьома адсорбційними колонами 2, і адсорбційні колони 2 вказуються як адсорбційні колони 2а, 265, 26.

Як показано на фіг.10, з'єднувальна лінія адсорбційних колон 35 передбачається між кожною з трьох башт, до яких належать адсорбційна колона 2а, адсорбційна колона 25 та адсорбційна колона 2с; і перемикальний клапан з'єднувальної лінії адсорбційних колон 45 передбачено для кожної з'єднувальної лінії адсорбційних колон 35.

Операція, з застосуванням якої газ метан концентрують за допомогою представленого пристрою 300, докладно описується з посиланням на Фіг.11 та 12.

У загальних рисах, усі адсорбційні колони 2а, 25, 2с виконують етапи паралельно у послідовності від А до Е, як показано нижче у Таблиці 3. Зокрема, у представленому пристрої 300 адсорбційна колона 2а функціонує у послідовності А: етап адсорбції газу метану, В: етап вирівнювання тиску, С: продувальний етап (включаючи етап рециркуляції), О: інтервал, Е: етап десорбції газу метану, Е: етап вирівнювання тиску; адсорбційна колона 25 відповідно функціонує у послідовності А: продувальний етап (включаючи етап рециркуляції), В: інтервал,

С: етап десорбції газу метану, 0: етап вирівнювання тиску, Е: етап адсорбції газу метану, Е: етап вирівнювання тиску; і адсорбційна колона 2с функціонує у послідовності А: етап десорбції газу метану, В: етап вирівнювання тиску, С: етап адсорбції газу метану, О: етап вирівнювання тиску, Е: продувальний етап (включаючи етап рециркуляції), Е: інтервал.

Як показано у Таблиці 3, етап рециркуляції включається на продувальному етапі, і до таблиці етап рециркуляції не включається.

Коо)

Таблиця З ни сининнни жи пиши метану тиску метану тиску метану нин с ГО КО метану тиску метан тиску

Адсорбційна колона 2а описується головним чином з посиланням на Фіг.11 та 12 і з врахуванням операцій, показаних у Таблиці 3. По-перше, перемикальний клапан подавальної лінії 40 та перемикальний клапан вивантажувальної лінії 41 відкриваються (етап 1) зі стану, в якому перемикальний клапан подавальної лінії 40, перемикальний клапан вивантажувальної лінії 4А1, перемикальний клапан збиральної лінії 42, перемикальний клапан продувальної лінії 43, перемикальний клапан лінії видобування продувального газу 44 та перемикальний клапан з'єднувальної лінії адсорбційних колон 45 адсорбційної колони 2а заздалегідь були закритими.

Шахтний газ Сб подається через подавальну лінію 30 до адсорбційної колони 2а за допомогою вентилятора 4а, газ метан адсорбується до адсорбенту метану За, і відпрацьований газ Об, не адсорбований до адсорбенту метану За з шахтного газу б, який подається до адсорбційної колони 2а, вивантажується у простір за межами адсорбційних колон 2 через вивантажувальну лінію 31 (етап 2). Ці етапи 1 та 2 являють собою етап адсороції газу метану.

Шахтний газ С, таким чином, подається до адсорбційної колони 2а при атмосферному тиску, і забезпечується можливість запобігання витіканню цінного газу метану у відпрацьований газ

ОО з одночасним забезпеченням вибіркового адсорбування газу метану до адсорбенту метану

За. Зокрема, як показано на Фіг.4, до закінчення заданого часу газ метан майже повністю адсорбується, і не відбувається потоку за межі адсорбційних колон 2, і концентрація метану у відпрацьованому газі ОС є надзвичайно низькою. Таким чином, концентрація перебуває поза межами вибухонебезпечного діапазону.

Після цього засіб виявлення концентрації метану 7а виявляє, чи є концентрація метану у відпрацьованому газі Об, вивантаженому до вивантажувальної лінії 31, такою, що дорівнює заданій концентрації або перевищує її (етап 3). Якщо виявлена концентрація метану не дорівнює заданій концентрації або не перевищує її, процес повертається до етапу 2, і подача шахтного газу б продовжується. Якщо виявлена концентрація метану дорівнює заданій концентрації або перевищує її, подача шахтного газу Сї до адсорбційної колони 2а припиняється (етапа).

Час завершення адсорбції газу метану до адсорбенту метану За, таким чином, може бути відомим, забезпечується максимальне запобігання вивантаженню шахтного а газу б, який включає газ метан, зсередини адсорбційної колони 2 назовні, і, відповідним чином, може виконуватися перехід до наступного продувального етапу, етапу рециркуляції, етапу десорбції газу метану та етапу вирівнювання тиску.

Зокрема, як показано на Фіг.4, протягом часу, який минає під час втілення етапу адсорбції газу метану, концентрація метану у відпрацьованому газі ОС тримається на найнижчому рівні до закінчення заданого часу, але коли адсорбент метану За досягає межі адсорбції метану (прорив), концентрація метану різко зростає. Це явище може використовуватися для того, щоб визначати, для того, щоб визначати, чи досяг адсорбент метану За всередині адсорбційної колони 2 межі адсорбції.

Перемикальний клапан подавальної лінії 40 та перемикальний клапан вивантажувальної лінії 41 після цього закриваються, і перемикальний клапан з'єднувальної лінії адсорбційних колон 45, передбачений між адсорбційною колоною 2а та адсорбційною колоною 2с, відкривається (етап 5). Цей етап 5 є етапом вирівнювання тиску.

Зо Адсорбційна колона 2а, у якій етап адсорбції газу метану є завершеним, і тиск є тиском, наближеним до атмосферного, і адсорбційна колона 2с, у якій етап десорбції газу метану є завершеним, і тиск є наближеним до вакууму, таким чином, сполучаються, газ всередині адсорбційної колони 2а циркулює до адсорбційної колони 2с, тиск всередині адсорбційної колони 2с підвищується, і може бути створене середовище, у якому газ метан може бути відповідним чином адсорбований на наступному етапі адсорбції газу метану. Завдяки етапові вирівнювання тиску, тиск адсорбційної колони 2а знижується, і більш розріджений газ метан, який перебуває у стані високого тиску, надсилається до адсорбційної колони 2с, і, таким чином, підвищується концентрація метану у продукті переробки природного газу, одержаного з адсорбційної колони 2а.

Перемикальний клапан вивантажувальної лінії 41 та перемикальний клапан продувальної лінії 43 відкриваються, перемикальний клапан з'єднувальної лінії адсорбційних колон 45 закривається (етап 6), і висококонцентрований газ метан Ро, який піддавався концентруванню, тече з резервуара-сховища 8 до адсорбційної колони 2а через продувальну лінію 33 (етап 7). Ці етапи 6 та 7 являють собою продувальний етап.

Газ (відпрацьований газ Об: складається, головним чином, з газоподібного азоту та газоподібного кисню) всередині адсорбційної колони 2а у якій майже не міститься газу метану, таким чином, витісняється у вивантажувальну лінію 31, концентрація метану в адсорбційній колоні 2а підвищується, і може забезпечуватися запобігання зниженню концентрації газу метану після концентрування Ро, який після цього збирають. Зокрема, можливість очищення висококонцентрованого газу метану РО забезпечується витісненням газоподібного азоту, газоподібного кисню та іншого подібного газу, присутнього в адсорбційній колоні 2а, зокрема, газів, які залишаються у порожнинах адсорбенту метану За.

РО, який тік до адсорбційної колони 2а, вивантажується у вивантажувальну лінію 31, і здійснюється визначення, чи підвищилася концентрація метану у вивантажувальній лінії 31 до заданого рівня концентрації або вище (етап 8). Якщо концентрація не дорівнює заданій концентрації або не перевищує її, процес повертається до етапу 7, і потік газу метану після концентрування РО до адсорбційної колони 2а продовжується. Якщо концентрація метану у вивантажувальній лінії 31 дорівнює заданій концентрації або перевищує її, перемикальний бо клапан подавальної лінії 40 та перемикальний клапан лінії видобування продувального газу 44 відкриваються, перемикальний клапан вивантажувальної лінії 41 закривається, і видобутий висококонцентрований газ метан РО та шахтний газ б змішуються й надсилаються до адсорбційної колони 2с, у якій виконується етап адсорбції газу метану (етап 9). Цей етап 9 є етапом рециркуляції. Також може бути пристосована конфігурація, у якій перемикальний клапан вивантажувальної лінії 41 не відкривається, і з початку процесу висококонцентрований газ метан РО, видобутий через лінію видобування продувального газу 34, та шахтний газ С змішуються й надсилаються до адсорбційної колони 2с, у якій виконується етап адсорбції газу метану.

Таким чином, забезпечується запобігання вивантажування газу метану після концентрування Ро у простір за межами адсорбційної колони 2а з вивантажувальної лінії 31, забезпечується можливість протікання газу метану після концентрування РО до адсорбційної колони 2с з подавальної лінії 30, і забезпечується ефективне застосування газу метану після концентрування.

Процес переходить до етапу десорбції газу метану (етап 10) після інтервалу. У цей час виконується етап вирівнювання тиску між адсорбційною колоною 25 та адсорбційною колоною 26.

Перемикальний клапан збиральної лінії 42 після цього відкривається, а перемикальний клапан подавальної лінії 40, перемикальний клапан продувальної лінії 43 та перемикальний клапан лінії видобування продувального газу 44 закриваються (етап 11). Тиск всередині адсорбційної колони 2а після цього знижується до рівня, нижчого за атмосферний тиск, запускається збирання газу метану після концентрування Ро через збиральну лінію 32 (етап 12) з одночасним десорбуванням газу метану з адсорбенту метану За, і газ метан зберігається у резервуарі-сховищі 8. Після зниження тиску всередині адсорбційної колони 2а до заданого рівня тиску збирання газу метану після концентрування РО припиняється (етап 13), і перемикальний клапан збиральної лінії 42 закривається (етап 14). Ці етапи з 11 по 14 являють собою етап десорбції газу метану.

Таким чином, газ метан адсорбується до адсорбенту метану За, і забезпечується можливість концентрування газу метану до високої концентрації з одночасним зниженням концентрації метану у відпрацьованому газі ОС та запобігання досягненню вибухонебезпечного

Зо діапазону концентрації відпрацьованого газу ОС та газу метану після концентрування РО.

Зокрема, як показано на Фіг.5, від початку етапу десорбції газу метану і до завершення етапу десорбції газу метану концентрація метану у газі метані після концентрування Ро з часом зростає. Так само, тиск всередині адсорбційної колони 2а з часом поступово знижується від атмосферного тиску майже до вакууму, а концентрація метану у газі метані після концентрування РО відповідним чином зростає, як показано на Фіг.б6. Іншими словами, є очевидним, що при зниженні тиску на етапі десорбції газу метану минає певний час, внутрішня частина адсорбційної колони 2а досягає вакууму, і концентрація метану у зібраному газі метані після концентрування Ро відповідно зростає. Таким чином, виникає стан, у якому концентрація метану у газі метані після концентрування РО є надзвичайно високою, і забезпечується можливість запобігання досягненню вибухонебезпечного діапазону концентрації. Концентрацію метану у відпрацьованому газі ОС підтримують на низькому рівні у вищеописаний спосіб, і забезпечується можливість запобігання досягненню вибухонебезпечного діапазону концентрації.

Крім того, через втілення продувального етапу або етапу рециркуляції в описаному вище прикладі газ метан РО як продукт переробки природного газу може бути концентрований до високої концентрації, коли середня концентрація метану становить приблизно від 50 до 99 об'єми. 95, і середня концентрація кисню становить приблизно від 0,2 до 10 об'єми. 95, і завжди забезпечується запобігання досягненню вибухонебезпечного діапазону концентрації.

Перемикальний клапан з'єднувальної лінії адсорбційних колон 45, передбачений між адсорбційною колоною 2а та адсорбційною колоною 2, після цього відкривається (етап 15).

Цей етап 15 також є етапом вирівнювання тиску. Коли тиск між адсорбційною колоною 72а та адсорбційною колоною 260 вирівнюється, перемикальний клапан з'єднувальної «лінії адсорбційних колон 45 закривається (етап 16).

Адсорбційна колона 2а, у якій етап десорбції газу метану є завершеним, і тиск є наближеним до вакууму, та адсорбційна колона 2, у якій етап адсорбції газу метану є завершеним, і тиск є тиском, наближеним до атмосферного, таким чином, сполучаються, газ всередині адсорбційної колони 265 циркулює до адсорбційної колони 2а, тиск всередині адсорбційної колони 2а підвищується, і може бути створене середовище, у якому газ метан може бути відповідним чином адсорбований на наступному етапі адсорбції газу метану. Завдяки етапові вирівнювання бо тиску, тиск адсорбційної колони 260 знижується, і більш розріджений газ метан, який перебуває у стані високого тиску, надсилається до адсорбційної колони 2а, і, таким чином, підвищується концентрація метану у продукті переробки природного газу, одержаному з адсорбційної колони 260.

Крім того, у трьох адсорбційних колонах 2 виконується етап вирівнювання тиску, адсорбція газу метану прискорюється, концентрування газу метану може виконуватися безперервно, і можливість вироблення висококонцентрованого газу метану РО збільшується.

Варіант втілення 4

Варіант, у якому застосовували одну адсорбційну колону 2, та варіант, у якому застосовували кілька (три) адсорбційних колон, описувалися вище у Варіантах втілення з 1 по 3, але варіант, у якому представлений пристрій 400 передбачає застосування двох адсорбційних колон 2 (адсорбційна колона 24 та адсорбційна колона 2е) описується нижче з посиланням на

Фіг.13. У представленому пристрої 400 у цьому варіанті перша адсорбційна колона 2а функціонує у послідовності А: етап адсорбції газу метану, В: етап вирівнювання тиску, С: етап десорбції газу метану, р: етап вирівнювання тиску; а друга адсорбційна колона 2е відповідно функціонує у послідовності А: етап десорбції газу метану, В: етап вирівнювання тиску, С: етап адсорбції газу метану, 0: етап вирівнювання тиску, як показано у Таблиці 4. Концентрація газу метану може виконуватися безперервно, і існує можливість вирівнювання тиску між баштами і підвищення ефективності при застосуванні етапу адсорбції газу метану.

Таблиця 4

ЩА ІВ |ЇЄ 77777 ру колона 2а газу метану тиску газу метану тиску колона 2е газу метану тиску газу метану тиску

Зокрема, якщо не вказано іншого, дві адсорбційні колони 2, наповнені адсорбентом метану

За, як описано вище у Прикладі 7, застосовували за таких самих умов, що й у Прикладі 1

Варіанта втілення 1, етапи адсорбції, вирівнювання тиску, десорбції та вирівнювання тиску для газу метану виконували, як показано у Таблиці 4, і газ метан у шахтному газі С концентрували.

Зо Кожна з адсорбційних колон 2а, 2е являла собою циліндричну адсорбційну колону 2, яка мала об'єм 0,333 л і наповнювалася 206,7 г адсорбенту метану За.

Зокрема, згідно з основною характеристикою адсорбційної колони 24 (відкривання та закривання перемикального клапана подавальної лінії 40 та інших перемикальних клапанів є такими, як в описаних вище варіантах втілення і, таким чином, не описуються), шахтний газ б подається через подавальну лінію 30 до адсорбційної колони 24 за допомогою вентилятора 4а у стані, в якому газ є заздалегідь викачаним, газ метан адсорбується до адсорбенту метану За, і відпрацьований газ ОС, не адсорбований до адсорбенту метану За з шахтного газу с, який подається до адсорбційної колони 24, вивантажується у простір за межами адсорбційних колон 2 через вивантажувальну лінію 31 (частина етапу адсорбції газу метану). Засіб виявлення концентрації метану 7а виявляє завершення адсорбції газу метану до адсорбенту метану За, після чого адсорбційна колона 24, у якій етап адсорбції газу метану є завершеним, і тиск є тиском, наближеним до атмосферного, та адсорбційна колона 2е, у якій етап десорбції газу метану є завершеним, і тиск є наближеним до вакууму, сполучаються з'єднувальною лінією адсорбційних колон 35, і газ всередині адсорбційної колони 24 циркулює до адсорбційної колони 2е (частина етапу вирівнювання тиску). Таким чином, тиск всередині адсорбційної колони 2а знижується, і відносно висококонцентрований продукт переробки природного газу (газ метан після концентрування РО) може бути одержаний на наступному етапі десорбції газу метану. Тиск в адсорбційній колоні 2е також підвищується, і забезпечується можливість легкого адсорбування газу метану на наступному етапі десорбції газу метану. Тиск в адсорбційній колоні 24 після цього піддають подальшому зниженню, і розпочинають збирання газу метану після концентрування РО через збиральну лінію з одночасним десорбуванням газу метану з адсорбенту метану За, і газ метан зберігається у резервуарі-сховищі 8 (частина етапу десорбції газу метану). Адсорбційна колона 24, у якій етап десорбції газу метану є завершеним, і тиск є наближеним до вакууму, та адсорбційна колона 2е, у якій етап адсорбції газу метану є завершеним, і тиск є тиском, наближеним до атмосферного, у цьому разі сполучаються з'єднувальною лінією адсорбційних колон 35, і газ всередині адсорбційної колони 2е циркулює до адсорбційної колони 24 (частина етапу вирівнювання тиску). Таким чином, тиск всередині адсорбційної колони 2е знижується, і відносно висококонцентрований продукт переробки природного газу (газ метан після концентрування РО) може бути одержаний на наступному етапі десорбції газу метану. Тиск в адсорбційній колоні 24 також підвищується, і забезпечується можливість легкого адсорбування газу метану на наступному етапі десорбції газу метану. У представленому варіанті втілення етап підвищення тиску повітря, який описується нижче, не виконується.

Концентрація метану у газі метані після концентрування РО, одержаному у такий спосіб в адсорбційній колоні 24, становила 52,7 об'єми. 95, а концентрація кисню становила 9 об'єми. 95.

Таким чином, стає чітко зрозумілим, що концентрація метану у газі метані після концентрування

РО підвищується, якщо етап вирівнювання тиску здійснюється, як у представленому варіанті втілення, порівняно з Прикладом 7 (у якому етап вирівнювання тиску не виконувався), у якому концентрація метану у газі метані після концентрування РОС становила 40,2 об'єми. 95, а концентрація кисню становила 11,4 об'єми. 95. При втіленні таким чином етапу вирівнювання тиску ефективність концентрування газу метану може бути підвищена, і забезпечується можливість запобігання досягненню вибухонебезпечного діапазону концентрації.

Варіант втілення 5

В описаному вище Варіанті втілення 4 представлений пристрій 400 з застосуванням двох адсорбційних колон 2 було сконфігуровано таким чином, щоб здійснювати етап адсорбції газу метану, етап вирівнювання тиску, етап десорбції газу метану та етап вирівнювання тиску; але представлений пристрій 400 також може бути сконфігурований таким чином, щоб здійснювався етап підвищення тиску повітря з введенням повітря при тиску, наближеному до атмосферного, до адсорбційної колони 2 та підвищення його тиску до етапу адсорбції газу метану. Цей представлений пристрій 400 описується з посиланням на Фіг.13.

У цьому разі перша адсорбційна колона 24 представленого пристрою 400 функціонує у послідовності А: етап адсорбції газу метану, В: етап вирівнювання тиску, С: етап десорбції газу

Зо метану, О: етап десорбції газу метану, Е: етап вирівнювання тиску, Е: етап підвищення тиску повітря; і друга адсорбційна колона 2е відповідно функціонує у послідовності А: етап десорбції газу метану, В: етап вирівнювання тиску, С: етап підвищення тиску повітря, О: етап адсорбції газу метану, Е: етап вирівнювання тиску, Е: етап десорбції газу метану, як показано у Таблиці 5, і концентрування газу метану може виконуватися безперервно. У цьому варіанті тиск в обох баштах може вирівнюватися для підвищення ефективності під час етапу адсорбції газу метану етапу десорбції газу метану, і тиск може бути підвищений до тиску, наближеного до атмосферного, перед етапом адсорбції газу метану для підвищення ефективності при втіленні етапу адсорбції газу метану.

Таблиця 5 ни"н'нЕВВСОІВВВОВВОВОВВООС: ЗОНИ СП метан тиск метан метану тиску повітря 00111111 1ФЕ 6 метану тиску повітря метану тиску метану

Зокрема, якщо не вказано іншого, дві адсорбційні колони 2 (адсорбційну колону 24, адсорбційну колону 2е), наповнені адсорбентом метану За, як описано вище у Прикладі 7, застосовували за таких самих умов, як у Варіанті втілення 4, етапи адсорбції, вирівнювання тиску, десорбції, вирівнювання тиску та підвищення тиску для газу метану виконували, як показано у Таблиці 5, і газ метан у шахтному газі С концентрували. Кожна з адсорбційних колон 2д, 2е являла собою циліндричну адсорбційну колону 2 з об'ємом 0,5 л і наповнювалася 245,5 г адсорбенту метану За, і шахтний газ С подавали до адсорбційних колон 2 при 2 л/хв.

Зокрема, згідно з основною характеристикою адсорбційної колони 24 (відкривання та закривання перемикального клапана подавальної лінії 40 та інших перемикальних клапанів є такими, як в описаних вище варіантах втілення і, таким чином, не описуються), шахтний газ б подається через подавальну лінію 30 до адсорбційної колони 24 за допомогою вентилятора 4а у стані, в якому газ є заздалегідь викачаним, газ метан адсорбується до адсорбенту метану За, і відпрацьований газ ОС, не адсорбований до адсорбенту метану За з шахтного газу с, який подається до адсорбційної колони 24, вивантажується у простір за межами адсорбційних колон 2 через вивантажувальну лінію 31 (частина етапу адсорбції газу метану).

Коли концентрація метану у відпрацьованому газі Об, виявлена засобом виявлення концентрації метану 7а, досягає 3,7 об'єми. 95, здійснюється визначення завершення адсорбції газу метану до адсорбенту метану За, після чого адсорбційна колона 24, у якій етап адсорбції газу метану є завершеним, і тиск є тиском, наближеним до атмосферного, та адсорбційна колона 2е, у якій етап десорбції газу метану є завершеним, і тиск є наближеним до вакууму, сполучаються з'єднувальною лінією адсорбційних колон 35, і газ всередині адсорбційної колони 24 циркулює до адсорбційної колони 2е (частина етапу вирівнювання тиску). Таким чином, тиск всередині адсорбційної колони 24 знижується, і відносно висококонцентрований продукт переробки природного газу (газ метан після концентрування РОС) може бути одержаний на наступному етапі десорбції газу метану. Тиск в адсорбційній колоні 2е також підвищується, і забезпечується можливість легкого адсорбування газу метану на наступному етапі десорбції газу метану.

Тиск в адсорбційній колоні 24 після цього піддають подальшому зниженню, запускається збирання газу метану після концентрування РО через збиральну лінію з одночасним десорбуванням газу метану з адсорбенту метану За, і газ метан зберігається у резервуарі- сховищі 8 (частина етапу десорбції газу метану). В адсорбційній колоні 2е у цей виконуються етап підвищення тиску повітря (як описано нижче) та етап адсорбції газу метану.

Адсорбційна колона 24, у якій етап десорбції газу метану є завершеним, і тиск є наближеним до вакууму, та адсорбційна колона 2е, у якій етап адсорбції газу метану є завершеним, і тиск є тиском, наближеним до атмосферного, у цьому разі сполучаються з'єднувальною лінією адсорбційних колон 35, і газ всередині адсорбційної колони 2е циркулює до адсорбційної

Зо колони 24 (частина етапу вирівнювання тиску). На цьому етапі вирівнювання тиску значення тиску всередині адсорбційної колони 2а та адсорбційної колони 2е в цілому вирівнюються до тиску між вакуумом та атмосферним тиском.

В адсорбційній колоні 24, у якій етап адсорбції газу метану виконується після етапу вирівнювання тиску, повітря при тиску, наближеному до атмосферного, вводять з впускної лінії 50 таким чином, щоб газ метан міг легше адсорбуватися, і тиск всередині адсорбційної колони 24 підвищують до тиску, наближеного до атмосферного (частина етапу підвищення тиску повітря). Впускна лінія 50 сполучає зовнішній простір та адсорбційну колону 24 (з боку вивантажувальної лінії 31) або зовнішній простір та адсорбційну колону 2е (з боку вивантажувальної лінії 31) через відповідні перемикальні клапани впускної лінії 51, і через відкривання та закривання перемикального клапана впускної лінії 51 повітря приблизно при атмосферному тиску може подаватися через впускну лінію 50 з зовнішнього простору до адсорбційної колони 24 або адсорбційної колони 2е. Після цього етапу підвищення тиску повітря в адсорбційній колоні 24 виконується етап адсорбції газу метану. Газ метан після концентрування Ро так само збирається відповідним чином в адсорбційній колоні 2е.

Було повністю підтверджено, що газ метан після концентрування РО, одержаний через застосування адсорбційних колон 24, 2е, може безперервно вироблятися згідно з концентрацією поданого шахтного газу б, як показано на Ффіг.14. Крім того, було підтверджено, що через регулювання концентрації метану у відпрацьованому газі ОС у вивантажувальній лінії 31 через застосування засобу виявлення концентрації метану 7а з метою отримання заданої концентрації метану (наприклад, приблизно 3,7 об'єми. 95) концентрація метану в одержаному газі метані після концентрування РО перебуває у діапазоні приблизно від 45 до 55 об'єми. 95, навіть якщо концентрація метану у шахтному газі з коливається (наприклад, навіть якщо концентрація метану у шахтному газі С перебуває у діапазоні від 20 до 30 об'єми. 95, що є концентрацією метану, наближеною до вибухонебезпечного діапазону), як показано на Фіг.14.

Таким чином, шахтний газ С, відпрацьований газ Ос та газ метан після концентрування Ро усі перебувають поза межами вибухонебезпечного діапазону, і переробка шахтного газу б та відпрацьованого газу ОС, і було підтверджено, що концентрування газу метану РО може виконуватися у стійкий і безпечний спосіб.

Варіант втілення 6

В описаному вище Варіанті втілення 5 представлений пристрій 400 з застосуванням двох адсорбційних колон 2 було сконфігуровано таким чином, щоб виконувалися етап адсорбції газу метану, етап вирівнювання тиску, етап десорбції газу метану, етап вирівнювання тиску та етап підвищення тиску повітря, але представлений пристрій 400 також може бути сконфігурований таким чином, щоб виконувався етап підвищення тиску повітря з введенням повітря при тиску, наближеному до атмосферного, до адсорбційної колони 2 та підвищенням його тиску до заданого рівня тиску перед етапом адсорбції газу метану, з наступним втіленням етапу адсорбції газу метану після подачі зібраного висококонцентрованого горючого газу. Цей представлений пристрій 400 описується з посиланням на Фіг.13.

У цьому разі перша адсорбційна колона 24 представленого пристрою 400 функціонує у послідовності А: етап адсорбції газу метану, В: етап вирівнювання тиску, С: етап десорбції газу метану, О: етап десорбції газу метану, Е: етап десорбції газу метану, Е: етап вирівнювання тиску, б: етап підвищення тиску повітря, Н: етап підвищення тиску продукту переробки природного газу; а друга адсорбційна колона 2е відповідно функціонує у послідовності А: етап десорбції газу метану, В: етап вирівнювання тиску, С: етап підвищення тиску повітря, О: етап підвищення тиску продукту переробки природного газу, Е: етап адсорбції газу метану, Е: етап вирівнювання тиску, С: етап десорбції газу метану, Н: етап десорбції газу метану, як показано у

Таблиці 6; і концентрування газу метану може виконуватися безперервно. У цьому варіанті тиск в обох баштах може вирівнюватися для підвищення ефективності під час етапу адсорбції газу метану або етапу десорбції газу метану. Ефективність може бути підвищена при втіленні етапу адсорбції газу метану, зокрема, через підвищення тиску до тиску, наближеного до атмосферного, через застосування повітря та висококонцентрованого газу метану РО (продукту переробки природного газу) перед етапом адсорбції газу метану. Оскільки висококонцентрований газ метан РО також подається на етапі адсорбції газу метану, ефективність концентрування може бути підвищена.

Таблиця 6 нин"'нньшОИиИИСИЯИНнннннН сини шнн с пиши метану тиску метану метану тиску повітря в Е 61 метан метан

Щ етап підвищення тиску| етап адсорбції газу

Адсорбційна колона 2е| продукту переробки метану етап вирівнювання тиску природного газу ван етап підвищення

Адсорбційна колона 2а етап підвищення тиску | тиску продукту повітря переробки природного газу метану метану

Зокрема, якщо не вказано іншого, дві адсорбційні колони 2 (адсорбційна колона 24, адсорбційна колона 2е), наповнені адсорбентом метану За, як описано вище у Прикладі 7,

Зо застосовували за таких самих умов, як у Варіанті втілення 5, етапи адсорбції, вирівнювання тиску, десорбції, вирівнювання тиску, підвищення тиску повітря та підвищення тиску продукту переробки природного газу для газу метану виконували, як показано у Таблиці 6, і газ метан у шахтному газі С концентрували. Кожна з адсорбційних колон 24, 2е являла собою циліндричну адсорбційну колону 2 з об'ємом 0,5 л і наповнювалася 245,5 г адсорбенту метану За, і шахтний газ С подавали до адсорбційних колон 2 при 2 л/хв.

Тиск в адсорбційній колоні 24 після цього піддають подальшому зниженню, запускається збирання газу метану після концентрування РО через збиральну лінію 32 з одночасним десорбуванням газу метану з адсорбенту метану За, і газ метан зберігається у резервуарі- сховищі 8 (частина етапу десорбції газу метану). У цей час виконуються етап підвищення тиску повітря, який описується нижче, етап підвищення тиску продукту переробки природного газу та етап адсорбції газу метану виконуються в адсорбційній колоні 2е.

Адсорбційна колона 24, у якій етап десорбції газу метану є завершеним, і тиск є наближеним до вакууму, та адсорбційна колона 2е, у якій етап адсорбції газу метану є завершеним, і тиск є тиском, наближеним до атмосферного, у цьому разі сполучаються з'єднувальною лінією адсорбційних колон 35, і газ всередині адсорбційної колони 2е циркулює до адсорбційної колони 2а (частина етапу вирівнювання тиску). На цьому етапі вирівнювання тиску значення тиску всередині адсорбційної колони 2а та адсорбційної колони 2е в цілому вирівнюються до

Зо тиску між вакуумом та атмосферним тиском.

В адсорбційній колоні 24, у якій етап адсорбції газу метану виконується після етапу вирівнювання тиску, повітря при тиску, наближеному до атмосферного, вводять з впускної лінії 50 таким чином, щоб газ метан міг легше адсорбуватися, тиск всередині адсорбційної колони 2а підвищують до заданого рівня тиску (частина етапу підвищення тиску повітря), і газ метан після концентрування РО у резервуарі-сховищі 8 вводять через продувальну лінію 33 для підвищення тиску всередині адсорбційної колони 24 з заданого тиску до тиску, наближеного до атмосферного (етап підвищення тиску продукту переробки природного газу). Етап підвищення тиску повітря у даному варіанті втілення виконують лише протягом половини періоду, під час якого на етапі підвищення тиску повітря Варіанта втілення 5 вводять лише повітря для різкого підвищення тиску до атмосферного тиску, і протягом решти часу виконують етап підвищення тиску продукту переробки природного газу шляхом введення 0,3 л газу метану РО до досягнення атмосферного тиску. Після етапу підвищення тиску повітря та етапу підвищення тиску продукту переробки природного газу в адсорбційній колоні 24 виконується етап адсорбції газу метану. Газ метан після концентрування РО так само збирається відповідним чином в адсорбційній колоні 2е.

Концентрація метану у газі метані після концентрування Ро, одержаного в адсорбційній колоні 24 у такий спосіб, становила 51,5 об'єми. 95, і є очевидним, що концентрація метану підвищувалася відносно концентрації метану (40,2 об'єми. 95) за Прикладом 7 Варіанта втілення 1.

У Варіанті втілення б етап підвищення тиску продукту переробки природного газу виконували шляхом введення 0,5 л газу метану РО до досягнення атмосферного тиску. В результаті концентрація метану у газі метані після концентрування РО, одержаному в адсорбційній колоні 24, підвищувалася до 53,5 об'єми. 95.

Крім того, у Варіанті втілення 6 етап підвищення тиску продукту переробки природного газу виконували шляхом введення 1,0 л газу метану РО до досягнення атмосферного тиску. В результаті концентрація метану у газі метані після концентрування РО, одержаному в адсорбційній колоні 24, підвищувалася до 57,0 об'єми. 95.

Також було очевидним, що концентрація продукту переробки природного газу перебувала поза межами вибухонебезпечного діапазону концентрації, і висококонцентрований газ метан РО 60 у стійкий і безпечний спосіб може бути одержаний у будь-якому з випадків, як описано вище,

шляхом кількаразового втілення етапу адсорбції газу метану, етапу вирівнювання тиску, етапу десорбції газу метану, етапу вирівнювання тиску, етапу підвищення тиску повітря, етапу підвищення тиску продукту переробки природного газу та етапу адсорбції газу метану послідовно у почерговому режимі між двома адсорбційними колонами 2.

Також було підтверджено, що газ метан може бути концентрований до високої концентрації метану, як описано вище, не лише у разі застосовування двох адсорбційних колон 2, але так само й у разі застосування трьох адсорбційних колон 2.

Інші варіанти втілення (1) В описаних вище Варіантах втілення з 1 по 6 може бути передбачений осушувач для видалення вологи з шахтного газу б, що подається, та забезпечення відповідної адсорбції горючого газу до адсорбенту 3. Зокрема, волога у шахтному газі Є може видалятися через забезпечення оосушувача у подавальній лінії 30. Вологопоглинач, здатний вибірково адсорбувати вологу, також може бути поміщений до адсорбційної колони 2, і може забезпечуватися запобігання зниженню ефективності адсорбції горючого газу через вологу. (2) Адсорбент З помішують до адсорбційної колони 2 у Варіантах втілення з 1 по 6, але адсорбент З може застосовуватися незалежно, а також може застосовуватися суміш двох або більшої кількості їх типів. (3) У Варіантах втілення з 1 по 6 може бути сконфігурований концентраційний пристрій для горючого газу, в якому передбачено лінію повторної подачі 36 для сполучення подавальної лінії 30 та резервуара-сховища 8, в якому зберігається зібраний горючий газ, і на етапі адсорбції горючого газу пристрій керування 6 змішує неочищений газ с, який тече через подавальну лінію 30, та частину висококонцентрованого горючого газу РО, що тече через подавальну лінію 30 з резервуара-сховища 8 через лінію повторної подачі 36, і подає змішаний газ до адсорбційної колони 2.

Навіть у випадках, коли концентрація горючого газу у неочищеному газі С є низькою, через відкривання перемикального клапана лінії повторної подачі 46, передбаченого на лінії повторної подачі 36 у подавальній лінії 30 перед подачею неочищеного газу С до адсорбційної колони 2, неочищений газ (С може подаватися до адсорбційної колони 2 після змішування з висококонцентрованим горючим газом, який циркулює з резервуара-сховища 8 через лінію

Зо повторної подачі 36, та підвищення його концентрації до певного ступеня.

Таким чином, концентрація горючого газу після концентрування Ро, зібраного у резервуар- сховище 8, може бути додатково підвищена, і забезпечується можливість ефективного запобігання досягненню вибухонебезпечного діапазону концентрації неочищеного газу С або горючого газу після концентрування Ро. (4) У Варіантах втілення з 1 по б шахтний газ застосовували як неочищений газ сб, а газ метан застосовували як горючий газ, але неочищений газ 5 не обмежується конкретним типом, за умови, що він містить повітря та горючий газ, і горючий газ не обмежується конкретним типом за умови, що горючий газ є займистим газом. Фізичні властивості адсорбенту З можуть відповідним чином змінюватися згідно з типом горючого газу, і горючий газ може бути вибірково адсорбований, якщо адсорбент З вибрано таким чином, що середній діаметр мікропор, наприклад, приблизно в 1,2-2 рази перевищує середній молекулярний діаметр горючого газу. (5) У Варіантах втілення з 1 по 6 як засіб виявлення завершення адсорбції 7 застосовували засіб виявлення концентрації метану 7а, але замість нього може бути застосований засіб вимірювання витраченого часу 76.

Зокрема, засіб вимірювання витраченого часу 70 може заздалегідь вимірювати час прориву, у який адсорбент 3, поміщений до адсорбційної колони 2, досягає межі адсорбції горючого газу (прорив), а також вимірювати витрачений час після початку адсорбції горючого газу на етапі адсорбції горючого газу і передавати повідомлення на пристрій керування 6 про закінчення етапу адсорбції горючого газу до того, як витрачений час досягає вищезгаданого часу прориву.

Пристрій керування 6, таким чином, може регулювати перемикальний клапан подавальної лінії 40 і припиняти подачу неочищеного газу С за допомогою подавального засобу 4.

У цьому разі час прориву та витрачений час порівнюються засобом вимірювання витраченого часу 70, і якщо витрачений час не перевищив час прориву, подача неочищеного газу С продовжується. Якщо витрачений час є таким самим або більшим за час прориву, подача неочищеного газу С припиняється, і забезпечується максимальне запобігання вивантаженню неочищеного газу З за межі адсорбційної колони 2 та, відповідно, можливість переходу до етапу десорбції горючого газу. (6) Повітря подавали до адсорбційної колони 2, у якій здійснювався етап десорбції горючого газу у Варіантах втілення 1, 2, 5 та 6, але ця конфігурація не є обмежувальною, і може бо застосовуватися вентиляційний метан (вентиляційна суміш повітря-метану; як правило, має концентрацію метану 0,5 95), який звітрюється в атмосферу шляхом вентиляції шахти під час видобутку, наприклад, у вугільній шахті. Газ метан, який міститься у вентиляційній суміші повітря-метану, таким чином, може бути відновлений, і вентиляційний метан, який традиційно звітрювався, може бути ефективно відновлений.

Промислова застосовність

Концентраційний пристрій для горючого газу та спосіб концентрування горючого газу згідно з даним винаходом можуть ефективно використовуватись як спосіб досягнення високого рівня концентрації з одночасним запобіганням концентрації у вибухонебезпечному діапазоні при концентруванні горючого газу.

Claims

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

1. Концентраційний пристрій для газу метану, що містить: адсорбційну колону, заповнену адсорбентом для селективного адсорбування газу метану, лінію подачі, з'єднану з висхідною частиною адсорбційної колони, як лінію неочищеного газу, який містить газ метан та повітря, лінію вивантаження, з'єднану з низхідною частиною адсорбційної колони, як тракт відпрацьованого газу у неочищеному газі, не адсорбованого адсорбентом, лінію збирання, з'єднану з низхідною частиною адсорбційної колони, як лінію газу метану, адсорбованого адсорбентом в адсорбційній колоні, нагнітач як засіб подачі, розташований на лінії подачі, вакуумний насос як засіб збирання, розташований на лінії збирання, засіб керування, що містить мікрокомп'ютер, причому адсорбентом є адсорбент для селективного адсорбування газу метану, який є принаймні одним адсорбентом, вибраним з групи: активоване вугілля, цеоліт, силікагель та металоорганічний комплекс, який має адсорбцію газу метану на рівні 20 см3/г або вище при атмосферному тиску та температурі 24,85 С (298К), і де засіб керування призначений для послідовного здійснення етапу адсорбції газу метану: подачею при тиску, близькому до атмосферного, неочищеного газу до адсорбційної колони Зо через лінію подачі та вивантаження відпрацьованого газу з адсорбційної колони при тиску, близькому до атмосферного, через лінію вивантаження назовні з адсорбційної колони шляхом керування засобом подачі, та етапу десорбції газу метану: збиранням десорбованого газу метану шляхом керування засобом збирання для зниження тиску всередині адсорбційної колони до рівня, нижчого за атмосферний тиск.

2. Концентраційний пристрій для газу метану за п. 1, який відрізняється тим, що адсорбент метану має середній діаметр мікропор від 4,5 до 15 А, виміряний методом молекулярного зонду (МР-метод).

3. Концентраційний пристрій для газу метану за п. 1 або 2, який відрізняється тим, що у адсорбента метану об'єм мікропор, які мають середній діаметр мікропор 10 А або менше, виміряний методом Хорвата-Кавадзое (Ногуаїй-Камжаоє, НК-метод), становить 50 об. 95 або більше від загального об'єму мікропор.

4. Концентраційний пристрій для газу метану за п. 1 або 2, який відрізняється тим, що у адсорбента метану адсорбція азоту при -196,15 "С (77 К) є такою, що при відносному тиску 0,013, що відповідає середньому діаметрові мікропор 10 А, виміряна НК-методом, становить 50 об. 95 або більше від адсорбції азоту при відносному тиску 0,99, що відповідає загальному об'ємові мікропор.

5. Концентраційний пристрій для газу метану за будь-яким з пп. 1-4, який відрізняється тим, що містить: засіб визначення концентрації метану або засіб визначення фактичної тривалості, як засіб виявлення завершення адсорбції для визначення стану газу метану в лінії вивантаження, перемикальний клапан лінії подачі, розташований на лінії подачі та пристосований для регулювання кількості подачі неочищеного газу, перемикальний клапан лінії вивантаження, розташований на лінії вивантаження та пристосований для регулювання кількості вивантаження відпрацьованого газу, та перемикальний клапан лінії збирання, розташований на лінії збирання та пристосований для регулювання потоку газу метану, десорбованого з адсорбенту метану, причому засіб керування виконаний з можливістю перемикання від етапу адсорбції газу метану до етапу десорбції газу метану залежно від результатів виявлення засобом виявлення завершення адсорбції шляхом відкривання/закривання перемикального клапана лінії подачі, бо перемикального клапана лінії вивантаження, та перемикального клапана лінії збирання.

6. Концентраційний пристрій для газу метану за будь-яким з пп. 1-5, який відрізняється тим, що лінія вивантаження з'єднана з низхідною частиною адсорбційної колони та зв'язує адсорбційну колону з зовнішнім простором, і перемикальний клапан лінії вивантаження, розташований на лінії вивантаження, пристосований для регулювання подачі повітря з зовнішнього простору, лінія подачі, з'єднана з низхідною частиною адсорбційної колони, та зв'язує адсорбційну колону з її зовнішнім простором, і перемикальний клапан лінії подачі, розташований на лінії подачі та пристосований для регулювання подачі повітря з зовнішнього простору, причому засіб керування виконаний з можливістю забезпечення етапу адсорбції газу метану після подачі повітря до адсорбційної колони, у якій етап десорбції газу метану було завершено, шляхом відкривання/закривання перемикального клапана лінії вивантаження або перемикального клапана лінії подачі.

7. Концентраційний пристрій для газу метану за п. 6, який відрізняється тим, що містить продувальну лінію, що зв'язує резервуар-сховище для зберігання зібраного газу метану з адсорбційною колоною, та перемикальний клапан продувальної лінії, розташований на продувальній лінії, пристосований для регулювання потоку висококонцентрованого зібраного газу метану з резервуара-сховища до адсорбційної колони, причому засіб керування виконаний з можливістю забезпечення, після того як подане повітря до адсорбційної колони шляхом відкривання/закривання перемикального клапана «лінії вивантаження або перемикального клапана лінії подачі, подачі зібраного газу метану у адсорбційну колону через продувальну лінію шляхом відкривання/закривання перемикального клапана продувальної лінії, а потім етапу адсорбції газу метану.

8. Концентраційний пристрій для газу метану за будь-яким з пп. 1-7, який відрізняється тим, що містить: продувальну лінію, що зв'язує резервуар-сховище для зберігання зібраного газу метану з адсорбційною колоною, та перемикальний клапан продувальної лінії розташований на продувальній лінії та пристосований для регулювання потоку висококонцентрованого зібраного газу метану з резервуара-сховища до адсорбційної колони, Зо причому засіб керування виконаний з можливістю забезпечення, перед етапом десорбції газу метану, продувального етапу циркуляції частини висококонцентрованого газу метану у резервуарі-сховищі через продувальну лінію до адсорбційної колони, у якій етап адсорбції газу метану було завершено, шляхом відкривання/закривання перемикального клапана продувальної лінії.

9. Концентраційний пристрій для газу метану за п. 8, який відрізняється тим, що містить: лінію видобування продувального газу для взаємозв'язку та з'єднання лінії подачі та лиінії вивантаження, перемикальний клапан ліні видобування продувального газу, розташований на «лінії видобування продувального газу та пристосований для регулювання рециркуляції висококонцентрованого зібраного газу метану та відпрацьованого газу, вивантажуваного через лінію вивантаження з середини адсорбційної колони, причому засіб керування виконаний з можливістю забезпечення рециркуляційного етапу рециркуляції висококонцентрованого газу метану до лінії подачі через лінію видобування продувального газу шляхом відкривання/закривання перемикального клапана лінії видобування продувального газу, перед етапом десорбції газу метану і після того, як висококонцентрований газ метан, циркульований до адсорбційної колони, вивантажений у лінію вивантаження з адсорбційної колони на етапі продування шляхом відкривання/закривання перемикального клапана продувальної лінії.

10. Концентраційний пристрій для газу метану за будь-яким з пп. 1-7, який відрізняється тим, що адсорбційна колона містить дві колони, а засіб керування виконаний з можливістю забезпечення етапу адсорбції газу метану та етапу десорбції газу метану у почерговому режимі між двома адсорбційними колонами шляхом керування засобами подачі та засобами збирання.

11. Концентраційний пристрій для газу метану за п. 8 або 9, який відрізняється тим, що адсорбційна колона містить множину колон, а засіб керування виконаний з можливістю забезпечення послідовного здійснення етапу адсорбції газу метану, етапу продування та етапу десорбції газу метану між множиною колон шляхом керування засобами подачі та засобами збирання.

12. Концентраційний пристрій для газу метану за п. 10 або 11, який відрізняється тим, що містить: бо лінію сполучення адсорбційної колони для взаємозв'язку між адсорбційними колонами, та перемикальний клапан лінії сполучення адсорбційної колони, розташований на лінії сполучення адсорбційної колони та пристосований для регулювання кількості проходження висококонцентрованого газу метану, циркулюючого у з'єднувальній лінії адсорбційної колони, причому засіб керування виконаний з можливістю, шляхом відкривання/закривання перемикального клапана лінії сполучення адсорбційної колони, виконання етапу вирівнювання тиску між першою адсорбційною колоною, у якій етап десорбції газу метану завершено, та іншою адсорбційною колоною, у якій етап адсорбції газу метану завершено, при цьому газ з іншої адсорбційної колони тече до першої адсорбційної колони через лінію сполучення адсорбційних колон перед етапом адсорбції газу метану у першій адсорбційній колоні і перед етапом десорбції газу метану у іншій адсорбційній колоні.

13. Концентраційний пристрій для газу метану за будь-яким з пп. 1-12, який відрізняється тим, що містить: лінію повторної подачі для з'єднання лінії подачі та резервуара-сховища для зберігання зібраного газу метану та перемикальний клапан лінії повторної подачі, розташований на лінії повторної подачі та пристосований для регулювання кількості проходження висококонцентрованого газу метану, який тече у лінію повторної подачі, причому засіб керування на етапі адсорбції газу метану шляхом відкривання/закривання перемикального клапана лінії повторної подачі здатен змішувати і подавати до адсорбційної колони неочищений газ, що подається лінією подачі, та частину висококонцентрованого газу метану, який подається з резервуара-сховища лінією повторної подачі.

14. Спосіб концентрування газу метану, який включає: здійснення етапу адсорбції газу метану подаванням при тиску, близькому до атмосферного, неочищеного газу, що містить повітря та газ метан, лінією подачі до адсорбційної колони, заповненої адсорбентом для адсорбування газу метану, та вивантаженням при тиску, близькому до атмосферного, відпрацьованого газу з неочищеного газу, який не було адсорбовано адсорбентом, назовні з адсорбційної колони лінією вивантаження, та наступне здійснення етапу десорбції газу метану: зниження тиску у адсорбційній колоні до рівня, нижчого за атмосферний тиск, з десорбцією газу метану, адсорбованого адсорбентом, та Зо збирання газу метану через лінію збирання, причому адсорбентом є адсорбент для селективного адсорбування газу метану, який є принаймні одним адсорбентом, вибраним з групи: активоване вугілля, цеоліт, силікагель та металоорганічний комплекс, який має адсорбцію газу метану на рівні 20 см3/г або вище при атмосферному тиску та температурі 24,85 "С (298 К).

15. Спосіб концентрування газу метану за п. 14, який відрізняється тим, що включає здійснення продувального етапу циркулювання частини висококонцентрованого газу метану, який містить резервуар-сховище для зберігання газу метану, продувальною лінією до адсорбційної колони, у якій етап адсорбції газу метану було завершено, перед здійсненням етапу десорбції газу метану.

16. Спосіб концентрування газу метану за п. 15, який відрізняється тим, що включає здійснення рециркуляційного етапу рециркулювання газу метану до лінії подачі через лінію видобування продувального газу перед здійсненням етапу десорбції газу метану і після того, як газ метан, який циркулював до адсорбційної колони, вивантажений у лінію вивантаження з адсорбційної колони на продувальному етапі.

З ; се | 41 оо (птахи а МЕ ше що | ПРИСТРІЙ КЕРУВАННЯ «5 и -За(3) ! М В тя, руиу Ат но питан ящу є | д А й і 40 48. РО РЕЗЕРВУАР: ЗИ я Тв нини СХОВИЩЕ / аа) 00 32 ва(в) -

ФІГ. 1 АДСОРБЕНТЗН ЕК ! МЕТАН ' АДСОРБЕНТ За АДСОРБЦІЯ щ . і М інсс/) і - ; / / ол З5 ТИсСюКРА сс

ФІГ.2 й й. БІКРИВАННЯПЕРЕМ З еней ЛОДАВАЛЬНОЇ ЛІНІКЯАЮ ТА уран ати зи КЛАПАНА: ВИВАНТАЖУВАЛЬНОЇ ЛІНІЇ 41 в : - ПОДАЧА ШАХТНОГО ГАЗУ З ДО АДСОРЕЦІЙНОЇ КОЛОНИ 2 яз щі і ЧИ Є КОНЦЕНТРАЦІЯ ТАКОЮ, ЩО 7-Х, ДОРІВНЮЄ ЗАДАНІЙ КонцЕНТРАЦІ АБО" ПЕРЕВИЩУЄ ЇЇ? Вій Так ща ПРИПИНЕННЯ ПОДА ШИ ГАЗУ Є ЗВАННЯ ПЕРЕМИКАЛЬНОГО готнкикнх ХНА ПОДАВАНЬНОЇ лінія Я ПЕРЕМИКАЛЬНОГО КЛАПАНА ВИВАНТАЖУВАЛЬНОЇ ЛІНІЯ ВІДКРИВАННЯ Що ПЕРЕМИКАЛЬНОГО КЛАПАНА ЗБИРАЛЬНОЇ ЛІНІЇ й ЗО ЗНИЖЕННЯ ТИСКУ АДСОРЕЦІЙНОЇ КОЛОНИ 21 ЗАПУСК ! ЗБИРАННЯ ГАЗУ МЕТАНУ РО | ! ПРИПИНЕННЯ ЗБИРАННЯ ГАЗУ МЕТАНУРО Я ГЗаКРИВАННЯ ПЕРЕМИКАЛЬНОГО КПАПАНА ЗБИРАЛЬНОЇ ЛІНІЇ 42 тв ВІДКРИВАННЯ ПЕРЕМИКАЛЬНОГО КЛАПАНА ВИВАКНТАЖУВАЛЬНОЇ ЛІЙ ня 1 ПОН пОоВІТРЯ ДО АДСОРБЦІЙНОЇ КОЛОНИ 2 І 91 гздквивАННЯ ПЕРЕМИКАЛЬНОГО КЛАПАНА ВИВАНТАЖУВАЛЬНО і ЛІНА

«чг.

Фіг. 4 9 Е

В Ї. ж 7 ЩЖ - ТЕВЕ: Кі З Б Чек св Ж з т й 1 Її. 0 | Бо 1 15 | 200 ВИТРАЧЕНИЙ ЧАС (СЕКУНДИ ПОЧАТОК АЧЕНИЙ ЧАС (СЕКУНДИ) МЕЖА ПОДАЧІ АНСОРБЦІЇ за - - - во , з юю ; 5 бо ЩЕ Ж ВО / «Я ив- Ев5 5 ою й - о 100-200 300 400 5бОО005--800 ВИТРАЧЕНИЙ ЧАС (СЕКУНДИ) ПОЧАТОК КІНЕЦЬ ДЕСОРЕЦІЇ ДЕСОРЕЦІЇ

Фр. 5 ТИСК 0 ТКОННЕНТРАЦІЯ МЕТАНУ АДСОРБЦІЙНІЙ. У ГАЗІ МЕТАН РО КОЛОНІ? псів Зк Сб Зоя тб -50 кПа - бо кПа 31,85 тане Рнйь ФІГ, 6

З ос ; А 5 ження з 44 Же ит р. ше пи М та дор х ! шк ше КЕРУВАННЯ -6 - -За(3) лиш ни я и тт 8 00 вав) . 40 ії т аз! и РО ня Оу р. пари РЕЗЕРВУАР» зо 32 ро СХОВИЩЕ 484) 43 Рій 33

ФІГ. 7 й ПОЧАТОК Я ВІДКРИВАННЯ ПЕРЕМИКАЛЬНОГО КЛАЙАНА ПОДАВАНСНОЇ ЛІНИ 40 ТА ПЕРЕМИКАЛЬНОГО КЛАПАНА ВИВАНТАЖУВАЛЬНОЇ ЛІНІЇ 4 аг -Х ОДАЧА ШАХТНОГО ГАЗУ Б ДО АДСОРБЦІЙНОЇКОЛОНИ ні ЧИ Є КОНЦЕНТРАЦІЯ ТАКОЮ, ЩО : ДОРІВНЮЄ ЗАПАНІЙ КОНЦЕНТРАЦІЇ АБО ПЕРЕВИЩУЄЇ? . я й 7 так ПРИПИНЕННЯ ПОДАЧІ ШАХТНОГО ГАЗУ не ГВІДКРИВАННЯ ПЕРЕМИКАЛЬНОГО КЛАПАНА ПРОДУВАЛЬНОЇ ЛІНІЇ 43 ТА ЗАКРИВАННЯ ПЕРЕМИКАЛЬНОГО КЛАПАНА ПОДАВАЛЬНОЇ ЛІНІЇ 40 їв Ку БИСОКОКОНЦЕНТЕОБАНОГО ГАЗУ МЕТАНУ РОЗ РЕЗЕРВУАРА-СХОВИЩА 8 ЦО АДСОРБЦІЙНОЇ КОЛОНИ 2 "т я но ЧИ Є КОНЦЕНТРАЦІЯ ТАКОЮ, що сет Ко ДОРІВНЮЄ ЗАДАНІЙ КОНЦЕНТРАЦІЇ АБО. 2» ПЕРЕВИЩУЄ? джин т Так Й Я ГТ ВІДКРИВАННЯ ПЕРЕМИКАЛЬНОГО КЛАПАНА ПОДАБАЛЬНОЇ ЛІНІЯ ТА ПЕРЕМИКАЛЬНОГО С Ї КЛАПАНА ЛІНІЇ ВИДОБУВАННЯ ПРОДУВАЛЬНОГО ГАЗУ 4 1 ЗАКРИВАННЯ ПЕРЕМИКАЛЬНОГО КЛАПАНА ПРОДУВАЛЬНОЇ ЛІНІЇ 43 ТА ПЕРЕМИКАЛЬНОГО КЛАПАНА ВИВАНТАЖУВАЛЬНОЇ ЛІНІЇ 4 49 ---ВІДКРИВАННЯ ПЕРЕМИКАЛЬНОГО КЛАПАНА ЗЕКРАЛЬНО ЛІНІ зання ем КЛАПАНА ПОДАБАЛЬНО ЛІНІ, 40 ТА ПЕРЕМИКАЛЬНОГО КЛАПАНА ЛІНІ ВИДОБУВАННЯ ПРОДУВАЛЬНОГО о ГЗНИЖЕНЦЯ ТИСКУ АДСОРЕЦІЙНО КОЛОНИ ЗА ЗАПУСК ЗБИРАННЯ ГАЗУМЕТАНУ РО СС ' Я ЕНВИНИНЕННЯ ЗБИРАННЯ ТАЗУ МЕТАНУ РО Я12 ЗАКРИВАННЯ ПЕРЕМИКАЙБНОГОЇ і КЛАПАНА ЗБИРАЛЬНОЇ ЛІНІЇ 42; ЯЗ ВІДКРИВАННЯ ПЕРЕМИКАНСНОГО КНАНАНА ВИВАНТАЖУВАНЬНОЇ ЛІНІЇ ш- ТУПОДАЧА лОоВвяЯ до АДСОРБЦІЙНОЇ колони 2 14 ЗАКРИВАННЯ ПЕРЕМИКАЛЬНОГО КЛАПАНА ВИВАНТАЖУВАЛЬНОЇ ЛІНІ Я "КІНЕЦЬ

ФІГ. 8 КОНЦЕНТРАЦІЯ а В5 7 МЕТАНУУ з ПРОДУВАЛЬНОМУ: ОО во ГАЗІ я х В тбоб'ємн. Б Х фпоб'ємн. х їх Е КН О 5доб'ємн. я З ) ЕВ; в ГРЕЯ т . ТЕ Бо а " жа 5 ; ж ня 5 05 1 15 ? Бі З КІЛЬКІСТЬ: ПРОДУВАЛЬНОГО ГАЗУ (3

ФІГ. 9 зі» ра шк 2. Мн: шах я Ул. 4 АКТ аа АВ я АЯ Кл: Фу сф 1 Ще -- 2) --Ї (3 --І га 7Щ(7) бо Е т7(т) бе Е тат засн ше у За(3у У во | х 35 оавіх я ше 1, т, 40! | |42 40) | 42 40 42

2. Що Хо | Хо КІ Ху зв ал Го дл во заява) ШИ М РО ,- Ко ми ДИ РЕЗЕРВУАР. 0/8 ПРИСТРІЙ сховище КЕРУВАННЯ М в по . :

ФІГ. 15

(С ПОЧАТОК дві ВИВАНТАЖУВАЛЬНОЇ ПІНКА Оз - - " ПОДАЧА ШАХТНОГО ГАЗУ О ДО .АДСОРБЦІЙНОЇ КОЛОНИ а С ле . ні ЧИ Є КОНЦЕНТРАЦІЯ ТАКОЮ, що - - ДОРІВНЮЄ ЗАЛАНІЙ КОН НТРАЦІ АБО . ПЕРЕВИЩУЄ З? - ї так ІТ ПРИПИНЕННЯ ПОДАЧІ ШАХТНОГО ГАЗУ З ; ефе ноуинок се " ЗАКРИВАННЯ ПЕРЕМИКАЛЬНОГО КЛАПАНА ПОДАВАЛЬНОЇ ЛІНІЇ 40 ТА ПЕРЕМИКАЛЬНОГО КЛАПАНА ВИВАНТАЖУВАЛЬНОЇ ЛІНІЇ 47 ТА ВІДКРИВАННЯ ПЕРЕМИКАЛЬНОГО КЛАПАНА З'ЄДНУВАЛЬНОЇ ЛІНІ АДСОРБЦІЙНИХ КОЛОН 48 яв ВІДКРИВАННЯ ПЕРЕМИКАЛЬНОГО КЛАПАНА ВИВАНТАЖУВАЛЬНОЇ ЛІНІЇ 44 ТА ПЕРЕМИКАЛЬНОГО КЛАПАНА ПРОДУВАЛЬНОЇ ЛІНІЇ 45 ТА ЗАКРИВАННЯ ПЕРЕМИКАЛЬНОГО КЛАПАНА З'ЄДНУВАЛЬНОЇ ЛІНІЇ АДСОРБЦІЙНИХ КОЛОН 45 7 ЦИРКУЛЯЦІЯ ВИСОКОКОНЦЕНТРОВАНОГО ГАЗУ МЕТАНУ РО З РЕЗЕРВУАРА-СХОВИЩА 8 ДО АДСОРБЦІЙНОЇ КОЛОНИ 223 ї- ні / ЧИ Є КОНЦЕНТРАЦІЯ ТАКОЮ, ЩО -«г7 ДОРІВНЮЄ ЗАДАНІЙ КОНЦЕНТРАЦІЇ АБО з» т М Так а ВІЧКРИБАННЯ ПЕРЕМИКАЛЬНОГО КЛАПАНА ПОМАБАМНЬКОЇ ЛІНК ЯВ ТА ПЕРЕМИКАЛЬНОГО КЛАНАНА ЛІНІЇ ВИМОБУВАННЯ ПРОДУВАЛЬНОГО ГАЗУ 44; ТА ЗАКРИВАННЯ ПЕРЕМИКАЛЬНОГО і | КЛАПАНА ВИВАНТАЖУВАЛЬНОЇГЛІННЯ о З і ПЕРЕРВА

ФІГ. 1 й, ВІДКРИВАННЯ ПЕРЕМИКАЛЬНОГО КЧАНАНА ЗБИКАЛЬНОЇ ЛІНІЇ 42 І ЗАКРИВАННЯ ПЕРЕМИКАЛЬНОГО КЛАПАНА ПОЛАВАЛЬНОЇ ЛІНІЇ 40 ДЕРЕМИКАЛЬНОГО КЛАПАНА ПРОДУВАЛЬНОЇ ЛІНІЇ 43 ТА ПЕРЕМИКАЛЬНОГО КЛАПАНА ЛІНІЇ НИДОБУВАННЯ ПРОДУВАЛЬНОГО ГАЗУ 46 12 г ЗНИЖЕННЯ ТИСКУ АДСОРЕЦІЙНОЇ КОЛОНИ 2А ЗА ЗАПУСК ЗБИРАННЯ ГАЗУ МЕТАНУ РО: З ПРИПИНЕННЯ ЗБИРАННЯ ГАЗУ МЕТАНУ 2 та ЗАКРИВАННЯ ПЕРЕМИКАЛЬНОГО КЛАПАНА ЗБИРАЛЬНОЇ ; : пу - ВІДКРИВАННЯ ПЕРЕМИКАЛЬНОГО КЛАПАНА З'ЄДНУВАЛЬНОЇ ЛІНІЇ АДСОРБЦІЙНИХ колон 45 3; тенет ст Ніс - их колоя ! їв ЗАКРИВАННЯ ПЕРЕМИКАЛЬНОГО КЛАПАНА З'ЄДНУВАЛЬНОЇ ЛІНІЇ АДСОРБЦІЙНИХ КОЛОН 45 о (Ї кінець З.

ФІГ. ІЗ

З ос й й УЧИ а а ж ії Оу Кей 4 сну А сп ей я з З шишай 7таг) --Ї : ! и 7а(7у7 і. я ; я ві а : 91 50 1 у , 2е й я . За І аБ 18 за ! 40 42 40 42 ву пи Ж ОХ в-є7 лик ; В Г -Х | "ОХ І о в- 32 Й га і І Ж -- Ба(5) 46 М во. х АКТ ! Пеня ЩІ, СХОВИЩЕ і-й я м КЕРУВАННЯ ! І в -8 г.

що сн - 15. є ! е з Тр » : ЕЕ 65 |. ш ! ші 50

ЕЕ. рт 55. : - пт ЕВ / Я 45 ва жа юю їх - 35 то 15 20 25 За 35 40 45 КОНЦЕНТРАЦІЯ МЕТАНУ У ШАХТНОМУ ГАЗІ (об'ємн 5) ФІГ; 14