Materiały konferencyjne SEP 1993 - tom 2

Underground ExpIoitation School ' 93 rodzaju gazy zagospodarowywane są w bardzo różny sposób. Przy stężeniu metanu wynoszącym 80% itwięcej gaz uważany jest za substytut gazu ziemnego i może być dodawany do gazu ziemnego lub stosowany w jego miejsce. Gazy kopalniane o stęże- niach 30-80% CH4 są wykorzystywane w zależności od warunków lokalnych kopalni np. jako domieszka do gazu ziemnego lub paliwo dodatkowe. Stopień ich wykorzystania maleje z obniżeniem zawartości metanu. W dobie racjonalnej gospodarki nośnikami energii zwiększenie stopnia wykorzystania oraz odzyskania metanu można wiązać z zastosowaniem metody PSA, W metodzie tej wykorzystuje się efekt zmiany składu gazu przepływającego przez złoże adsorbentu wynikający: 1. z różnic w chłonności sorpcyjnej - efekt równowagowy lub 2. z różnic w szybkości adsorpcji - efekt kinetyczny poszczególnych składników rozdzielanej mieszaniny gazowej na danym adsorbencie. Proces rozdziału prowadzi się w kolumnach ze stałym złożem adsorbentu w sposób cykliczny, a odbiór produktu następuje w sposób ciągły. W jednostce procesowej PSA możliwe jest odpowiednie oczyszczenie tylko jednego z tych strumieni. Dlatego tylko jeden strumień może być produktem procesu. Drugi traktowany jest jako gaz odpadowy. Istotną cechą procesów PSA odróżniającą je od innych procesów adsorpcyjnych jest fakt, że energia do procesu dostarcziina jest tylko na zmianę ciśnienia gazu w kolumnach adsorpcyjnych, tzn. na jego kompresję lub na obniżenie ciśnienia (pompa próżniowa przy procesach, w których desorpcja prowadzona jest do ciśnień niższych od atmosfe- rycznego). Nie są potrzebne nakłady energetyczne na ogrzanie lub ochłodzenie złoża adsorbentu. W sensie termodynamicznym procesy PSA są adiabatyczne. Jednak z uwagi na niewielkie zmiany temperatury złoża w wyniku egzotermicznej adsorpcji i endoter- micznej desorpcji można je traktować jako izotermiczne. Temperatura procesu limitowana jest temperaturą gazu zasilającego. Najczęściej jest to temperatura otoczenia Wzlx)gacanie w metan gazów kopalnianych i zaazotowanych o niskiej zawartości CO jest w praktyce zagadnieniem rozdziału metanu od azotu i tlenu. W procesie tego typu można stosować jako adsorbenty węgle aktywne. Znane z literatury procesy przeprowadzano w układach 3 lub 4 kolumn adsorpcyjnych. Przykładowo przy stężeniu matanu w gazie surowym ok. 45% metanu uzyskiwano końcowe stężenie produktu w zakresie 80-90% ze sprawnością powyżej 90%. Proces prowadzono przy sprężaniu gazu surowego do ciśnienia 8 barów, a końcowe ciśnienie desorpcji 50 mbar uzyskiwano poprzez stosowanie pomp próżniowych. Ciśnienie produktu metanowego otrzymywanego na wylocie układu próżniowego zależało od typu stoso- wanych pomp i wynosiło 1.05-1.5 bara. Na Wydziale Energochemii Węgla i Fizykochemii Sorbentów AGH prowadzone są długofalowe badania nad zastosowaniem t t j metody do rozdziału powietrza na składniki. Prace w tym zakresie obejmują modelowanie, doświadczalną weryfikację procesu oraz projektowanie urządzeń adsorpcyjnych. Tematykę odzyskiwania metanu z mieszanin gazowych podjęto w łatach 1988-89 we współpracy z Głównym Instytutem Górnictwa koncentrując się na badaniach sorpcji pojedynczych składników gazów kopalnianych 334 Tom II