变压吸附法提纯驱替煤层气中甲烷的实验研究

通过采用二氧化碳驱替煤层气的甲烷可为二氧化碳的封存提供经济价值,但二氧化碳的混入易降低煤层气的利用价值,因而需通过气体分离的方法对甲烷进行提纯后再进入管网并输送至下游用户使用。为了进一步实现CO₂的捕集与煤层气的提纯利用,使用自制吸附剂进行CH₄/CO₂变压吸附分离中试实验研究,即利用变压吸附中试实验装置以探索不同工艺参数对产品气体积分数和吸附剂处理量的影响,并通过连续性变压吸附实验,形成完整的CO₂/CH₄分离提纯工艺。实验结果表明,通过两级变压吸附工艺提纯后,CH₄体积分数可由原料气中的80%提升至99.21%,回收率达94.93%,CO₂体积分数由20%降低至1%以下。使用变压吸附法能够提纯CO₂驱替煤层气中的甲烷,从而降低CO₂驱替煤层气工艺对煤层气浓度的影响。通过两级变压吸附提浓甲烷实验,已形成产出气压缩、脱水除油除尘净化、两级变压吸附CO₂/CH_4...     

低浓度煤层气变压吸附浓缩技术研究现状

煤层气规模化的开发与利用可同时解决瓦斯灾害、资源浪费、环境污染三大问题,低浓度瓦斯浓缩技术是制约低浓度瓦斯利用的关键技术。通过对气体浓缩技术的发展水平和对低浓度瓦斯浓缩的适应性分析,提出了变压吸附浓缩技术和装备的研究技术路线。     

基于活性炭的真空变压吸附提浓煤层气甲烷的实验研究

测试了活性炭的平衡吸附特性,在此基础上研究筛选出了适合煤层气提浓的活性炭,其比表面积为1 706 m2/g,并建立了两塔真空变压吸附提浓煤层气甲烷的实验装置,对甲烷体积分数为20%的低浓度煤层气提浓进行了实验。结果表明：利用真空变压吸附的方法,吸附压力在209 kPa以内,解吸压力为21 kPa时,可以将体积分数为20%的煤层气提浓到30%以上且产率超过80%;适当的延长吸附时间有助于提高甲烷的体积分数;降低解吸压力有助于提高甲烷的体积分数和产率;均压有助于提高甲烷的体积分数,既有上均压又有下均压的均压过程对甲烷体积分数的增大效果最好,实验中下均压02 s、上均压04 s时甲烷体积分数最大;维持吸附时间不变,存在一个最佳的产品气与原料气之比（Qc/Qin）,使得甲烷体积分数达到最大值。     

变压吸附技术在煤矿区煤层气利用中的探讨

煤矿区煤层气目前主要用于民用燃料、发电燃料和化工原料。本文提出采用变压吸附技术，将低浓度煤层气浓缩为高浓度煤层气，从而进一步加工处理生产压输天然气（CNG）和液化天然气（LNG）的技术方案。文章还以重庆松藻煤电公司为例，对这种煤层气利用新方案的经济性作了分析。     

变压吸附塔内CH_4变压浓度梯度变化规律研究

变压吸附塔结构尺寸对塔内气体浓度梯度变化与混合气体分离效果具有重要影响。通过建立沟流效应模型与壁效应模型,分析计算压力梯度变化的均衡性,掌握吸附塔内甲烷气体的径向与轴向浓度变化特征,揭示甲烷气体变压浓度梯度变化规律,明确吸附塔内甲烷气体变压浓度梯度与吸附塔尺寸之间的对应关系,从而为氮气与甲烷分离变压吸附塔最优尺寸设计提供技术支持,最终为研制低浓度煤层气变压吸附浓缩装置奠定基础。     

抽放煤层气变压吸附过程的数学模拟

建立了变压吸附过程的非等速、非线性等温平衡模型,并对浓缩抽放煤层气中CH4的变压吸附过程循环进行了数值模拟,理论计算结果与实测数据相符,表明本模型是适用的。利用该模型详细讨论了吸附柱内CH4的浓度分布。     

变压吸附法富集低体积分数含氧煤层气的研究

为了解决低体积分数含氧煤层气无法富集利用的问题,研究了甲烷体积分数为20%的煤矿抽排瓦斯的变压吸附富集过程。为了保证富集过程的安全,吸附过程中使用混合吸附剂,同时吸附甲烷和氧气,使得排放气和解吸气中甲烷和氧气体积分数都处在安全范围内。实验研究了吸附塔高径比、吸附时间、吸附剂比例、节流孔直径、反吹时间等对分离效果的影响。结果表明：在碳分子筛和活性炭作为混合吸附剂的体系中,其质量之比为3.4时可以将甲烷体积分数安全地提浓到30%以上,此时排放气中甲烷体积分数低于3%,氧气体积分数低于10%。     

变压吸附技术在煤层气开发中的应用探讨

本文简单介绍了变压吸附(PSA)技术的原理、特点、用途和国内外开发现状。针对我国煤层气开发的特殊性,提出了将PSA技术用于煤层气水平钻井,提高压力封闭低渗透煤层中煤层气采收率,以及煤层气净化、轻烃回收和贮运的技术思路。进一步分析表明,在煤层气开发中应用PSA技术具有技术先进和经济优势。最后得出了PSA技术在我国煤层气开发中推广应用的几点建议     

变压吸附浓缩煤层气吸附剂的选择实验

测量了5种活性炭在298,308,318 K时对CH4和N2的平衡吸附量并绘出相应的吸附等温线。结合5种活性炭的特性参数以及其对CH4和N2的吸附量,分析了影响活性炭对CH4和N2的吸附量的因素。以Langmuir吸附方程关联实验数据,计算出5种活性炭在不同温度下对CH4和N2的分离因子。研究结果可为选择变压吸附浓缩煤层气的吸附剂提供参考。     

两级净化技术在煤层气变压吸附除氧工艺中的应用研究

基于煤层气中水、尘等杂质颗粒分布特性以及所含气体组分赋存特点,对两级净化技术在抽采煤层气除氧工艺中的适用性进行了深入研究,设计采用旋风除尘器作为一级净化系统,活性炭过滤器、A~E五级过滤器构成二级净化系统,变压吸附除氧系统由碳分子筛变压吸附塔组成。实践证明,两级净化系统可滤除直径0.1μm以上的水、尘、油杂质颗粒,变压吸附除氧工艺可将煤层气中O2含量降至1%以下,成功实现了低浓度煤层气中氧气组分的有效分离,从而为两级净化技术在低浓度煤层气变压吸附除氧工艺中的推广奠定了技术基础。     

等比例变压吸附法富集低浓度煤层气的安全性分析

在Coward爆炸三角形的基础上分析研究了低浓度煤层气（CH4浓度低于30%）吸附富集过程的安全性.研究结果表明,如果采用常规的变压吸附方法,使用单一吸附剂富集低浓度煤层气,在吸附过程中CH4浓度会进入爆炸极限,存在安全隐患.基于安全性和可行性分析,提出了一种安全的分离富集低浓度煤层气方法--等比例变压吸附法,采用活性炭和碳分子筛作为混合吸附剂,通过调节混合吸附剂中AC/CMS质量比,使低浓度煤层气中甲烷和氧气能按比例同时被吸附,确保整个吸附富集过程中吸附器内、排放气以及解吸气中的甲烷和氧气浓度都处于安全范围内,实现低浓度煤层气的安全有效吸附富集。     

煤矿区煤层气浓缩净化方面的基础研究

本文介绍了为促进煤层气资源的综合开发利用，在煤矿区煤层气浓缩净化方面所作的一些基础研究。通过研究指出煤及活性炭改性可用作煤矿区煤层气变压吸附分离净化的分离剂。     

变压吸附技术分离CH4/N2气体混合物

采用变压吸附技术进行CH4／N2气体混合物的分离研究,以提高混合气中CH4的浓度。在单柱变压吸附装置上进行了变压吸附过程实验;考察了各步压力、原料气组成等操作条件对分离过程的影响。     

煤层气吸附与解吸可逆性实验研究

以等温吸附与解吸实验为手段,通过对不同变质程度的煤进行吸附/解吸等温线的测定,探讨煤层气吸附与解吸可逆性.实验结果分析发现:低阶煤煤样吸附/解吸曲线出现了明显的滞后环,吸附和解吸过程所回归a(Langmuir体积)值相差比较大,说明吸附与解吸吻合性差,对甲烷的吸附和解吸表现出非可逆性;中、高级煤吸附与解吸等温线具有很好的重合性,吸附与解吸过程所回归的a(Langmuir体积)值也比较接近,对甲烷的吸附和解吸表现出可逆性.该现象的发现,为煤层气开采参数的确定具有一定的意义.     

变压吸附法分离富集乏风瓦斯的实验研究

利用变压吸附分离技术,富集分离煤矿采煤矿井的巷道内部乏风瓦斯,目的在于保证煤炭生产安全,同时实现低浓度甲烷资源再利用。实验采用自行设计的双塔式变压吸附设备和改性活性炭吸附剂,整个流程由常压吸附联合真空解吸2个部分构成。实验比较了2种不同的活性炭吸附剂对瓦斯的吸附性能,通过调整切换时间、改变反吹流量等参数考察了吸附分离前后甲烷浓度的变化规律,进一步优化了工况参数。结果表明,变压吸附法能够有效实现乏风瓦斯的分离与富集。     

煤矿乏风瓦斯变压吸附仿真实验研究

以实验室搭建的双塔变压吸附装置为基础,以Aspen Adsorption为操作平台,通过拟合相关参数,搭建了变压吸附装置富集分离煤矿乏风瓦斯的仿真模型,探究吸附时间与解吸时间对解吸气甲烷浓度的影响。结果表明,仿真模拟能较好地模拟实验情况,可以利用Aspen Adsorption辅助设计变压吸附富集分离煤矿乏风瓦斯,为气体分离提供理论与实际指导意见,节省资源与能源。     

低浓度煤层气脱碳工艺模拟研究

低浓度煤层气深冷液化既可解决环境污染问题,又可利用能源资源,但液化前需对煤层气进行净化,脱除CO2等酸性气体。采用AMSIM模拟软件,考察了吸收塔填料高度、胺液循环量、胺液浓度、贫液温度、吸收塔压力等工艺参数对醇胺法脱碳装置气体净化度的影响,研究结果表明,在胺液循环量为35m3/h,MDEA浓度为40%,贫液温度57.5℃,吸收塔压力0.4MPa条件下,吸收效果较佳。     

浅析煤层气浓缩技术研究及发展

论述了目前国内外煤层气甲烷变压吸附浓缩的研究方法和主要研究成果,着重讨论了国内实验室规模研究变压吸附浓缩煤层气甲烷的工艺、方法和吸附剂及其改性方法以及变压吸附浓缩煤层气的效果,指出了目前PSA浓缩煤层气甲烷研究中存在的不足,并展望了其发展趋势.     

低浓度含氧煤层气吸附富集过程中吸附塔高径比的影响规律

根据Coward爆炸三角形提出一种安全的分离富集低浓度含氧煤层气的设想——等比例变压吸附法,通过实验证明采用活性炭和碳分子筛作为混合吸附剂,可以在保证解吸气、排放气中甲烷浓度和氧气浓度不进入爆炸范围的前提下将煤层气中的甲烷浓度从20%富集到30%以上。实验研究了吸附塔高径比对解吸气和排放气中甲烷、氧气的浓度分布以及高径比对反吹时间的影响。结果表明提高高径比、增加反吹过程均能降低排放气和解吸气的爆炸性,实现低浓度含氧煤层气安全富集的可行性。但高径比过大,吸附时间过长,单位时间内吸附循环数减少,会降低吸附剂的利用率,增大床层阻力,增加压缩机能耗。