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。     

煤矿乏风瓦斯富集中试试验研究

针对煤矿乏风瓦斯浓度低,无法有效利用,并大量排放这一现状,对乏风瓦斯的富集开展了研究,建立了首套乏风瓦斯富集中试试验装置。试验装置瓦斯处理量为500 m3/h,采用三塔两级分离工艺,并引入了抽排和排放气充压的流程。研究结果表明,利用自主改性的椰壳活性炭可将甲烷浓度为0.2%的乏风瓦斯气体富集到1.2%以上;抽排流程用于乏风瓦斯富集中试系统可有效提高产品气浓度,如抽排比由0增大到0.224时,产品气中的甲烷浓度增大到了原来的1.89倍;吸附剂热效应对乏风瓦斯富集的影响较小,试验过程中吸附塔内温度波动不超过3℃。     

改性活性炭表面特性及其对甲烷吸附性能的影响

为了实现煤矿上隅角乏风瓦斯的资源化利用,分别使用硝酸盐、氨水及氢氧化钠对椰壳活性炭进行改性,并使用改性后的活性炭对低浓度瓦斯进行真空变压吸附,考察了经不同物质改性的活性炭的结构变化及其对甲烷的吸附性能。研究结果表明,经硝酸盐、氨水及氢氧化钠改性后的活性炭对煤矿乏风瓦斯的吸附性能均有一定程度提高。对比实验发现,经过氢氧化钠改性的活性炭对甲烷的吸附效果最好,当氢氧化钠浓度为2 mol/L、浸渍温度为60℃时,其穿透吸附量提高了105.5%。     

真空变压吸附提浓煤矿乏风瓦斯的排放气充压过程

针对传统的变压吸附循环不能很好地适应乏风瓦斯提浓的问题,建立了以活性炭为吸附剂的三塔真空变压吸附实验装置,提出了一种适合煤矿乏风瓦斯提浓的三塔排放气充压流程,以此提高煤矿乏风瓦斯的提浓效果,并对该流程进行了实验研究。结果表明：在变压吸附回收重组分甲烷的过程中,采用排放气从吸附塔上端充压可以有效降低排放气中甲烷的体积分数。在排放气甲烷体积分数相同的情况下,采用排放气充压可以延长穿透时间,提高产品气中甲烷的体积分数。随着排放气充压比的增大,产品气中甲烷的体积分数先上升,后趋于平稳;排放气中甲烷的体积分数则先下降,后趋于平稳。     

煤矿乏风瓦斯变压吸附仿真参数实验研究

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,探究原料气浓度、吸附压力对解吸气甲烷浓度的影响。     

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%。     

变压吸附法提浓煤矿低浓度瓦斯过程中的脱氧及抑爆技术研究与应用

针对提取煤矿低浓度瓦斯中甲烷过程中的安全问题,研发了两种专用吸附剂,分别用于瓦斯中甲烷的富集及瓦斯的脱氧,并测试了二者的分离性能,详细考察了专用吸附剂对瓦斯的抑爆性能;介绍了变压吸附法提浓瓦斯中甲烷的工艺,进行了脱氧及抑爆组合技术在瓦斯变压吸附法脱氧中的应用试验,结果表明,专用吸附剂脱氧效率高,经富集、脱氧工艺后瓦斯中甲烷浓度能由20%提浓至65%,且工艺运行平稳安全.     

煤层气变压吸附浓缩甲烷吸附剂的研究进展

介绍了煤层气变压吸附浓缩甲烷吸附剂的研究进展,论述了目前应用于煤层气变压吸附浓缩甲烷研究的沸石分子筛、活性炭纤维吸附剂、炭分子筛、原煤及改性煤吸附剂等各种吸附剂的研究方法和主要研究成果,着重讨论了提高活性炭吸附剂CH_1/N_2体系分离系数的原理、方法和改性产品变压吸附浓缩煤层气的效果,指出目前变压吸附(PSA)浓缩煤层气甲烷吸附剂研究中吸附剂的性能和选择性需进一步提升,并探讨了其研究发展方向。     

变压吸附分离煤矿瓦斯吸附剂的选择及改性

针对煤矿瓦斯富集分离吸附剂开展一系列的研究,选用了５种市售活性炭纤维做吸附剂,测定其比表面积以及在293 K时对CH4和N2的变压吸附等温线,并通过比较吸附能力和分离因子,选择一种最佳的吸附剂并对其进行氨水浸渍改性,探索最佳的改性条件。结果表明：ZC1是最佳的改性材料,与原始ACF相比,经氨水改性后的活性炭纤维其孔容及比表面积增加,对甲烷的吸附量也得到明显的提高,用浓度为5 mol/L的氨水改性的ACF效果最佳,其分离系数为5.32。     

煤矿乏风瓦斯变压吸附技术操作条件优化试验研究

为实现煤矿乏风瓦斯资源化利用,采用变压吸附技术,对变压吸附系统的可变试验参数进行了单因素试验及正交试验,分析了解吸压力、原料气浓度和吸附塔高径比等对甲烷富集效果的影响。试验结果表明:解吸压力越低,解吸气甲烷体积分数越高;原料气浓度越高,提升比率越小;不同因素对试验结果的影响,按重要程度由大到小依次为解吸压力、原料气甲烷体积分数、吸附塔高径比;最佳操作条件为:解吸压力取最小值 0 kPa,原料气甲烷体积分数取0.1%,吸附塔高径比取10.33,提升比率的最大值为1.68。