含氧煤层气甲烷提浓技术比较

含氧煤层气的主要成分是甲烷、氧气和氮气,为了回收利用煤层气中的甲烷,需要对煤层气进行脱氧和脱氮处理,以提高甲烷浓度.通过调研统计,甲烷提浓技术主要包括三种：含氧-低温精馏、脱氧-低温精馏和脱氧-吸附分离-液化技术.并从安全、造价和功耗三个方面对这三种提浓技术的工艺方案及特点进行分析和比较.研究结果表明：脱氧-低温精馏提浓技术的安全性高、造价较低,功耗居中.因此,含氧煤层气提浓甲烷推荐使用脱氧-低温精馏分离技术.     

分离富集低浓度煤层气CH4技术的研究进展

低浓度煤层气作为一种非常规天然气资源，无论是脱氧再分离技术还是直接分离技术都需要解决CH₄/N₂的分离难题。主要从两个方面进行综述：介绍了低浓度煤层气中催化燃烧脱氧法、焦炭燃烧脱氧法、硫化钠脱氧法和膜分离脱氧法并讨论了其脱氧机理及发展前景；着重讨论了作为低浓度煤层气变压吸附分离技术中所需的商用活性炭、生物质活性炭、聚合物制碳基材料3类吸附剂，并对其的吸附与分离CH₄机理进行了详细的总结与分析，提出了分离富集低浓度煤层气CH₄选择性提升的方法，最后展望了低浓度煤层气脱氧及分离富集甲烷的应用前景和发展趋势。     

煤层气脱氧技术研究进展

煤层气是一种非常规天然气资源,近年来我国井下抽采煤层气利用率不足40%,主要是由于低浓度煤层气得不到有效利用,低浓度煤层气富集利用是有效的解决途径,但是氧含量过高是限制煤层气利用的重要瓶颈。针对煤层气在利用过程中因为氧气存在带来的安全隐患和利用难题,介绍了我国煤层气资源概况,综述了近年来燃烧法、变压吸附、深冷分离等煤层气脱氧技术的研究进展,介绍了脱氧技术原理和相应催化剂、吸附剂等脱氧材料的进展情况。结果表明,催化燃烧法技术较为成熟,廉价、高反应活性催化剂的开发是提升脱氧效果的关键,用于低浓度煤层气脱氧需考虑CH_4消耗带来的经济性下降;碳材料燃烧法的关键在于温度的控制,减少工艺飞温造成的CH_4裂解;变压吸附法的核心在于高CH_4/O_2选择性吸附剂,选择性的高低直接决定了分离的可行性和经济性;对于深冷分离,需要低温条件并且能耗较大,适合大规模气源的处理;变压吸附和深冷分离均有一定的工业示范基础,但处理低浓度煤层气均存在穿越爆炸极限的风险,工艺的安全评估以及抑爆措施是进一步完善的重点;化学链燃烧法、非金属还原和膜分离目前均处于实验室初期探索阶段,有待进一步深入研究。最后指出除了各项技术不断完善以外,未来将根据气源浓度和脱氧后气体利用工艺需要来选择煤层气脱氧技术,根据各项技术的优缺点进行技术的耦合。     

低浓度煤层气脱氧技术的研究进展

针对低浓度煤层气在开发利用中氧含量较高会导致安全隐患的问题,提出了低浓度煤层气应用的关键是脱氧,综述了几种常见的脱氧方法及其在低浓度煤层气脱氧中的应用,重点阐述了非金属还原法脱氧技术及其应用。     

用于甲烷-氮气体系分离的膜技术研究进展

天然气作为一种高效、清洁的化石能源,在我国能源转型中扮演着重要角色。部分常规和非常规天然气含有较高浓度的氮气,会降低天然气的热值,无法满足管道输送的要求[氮气含量小于4%(体积分数)]。因此,天然气脱氮对实现化石能源的高效利用具有重要意义。相比于传统的气体分离技术,膜分离技术具有操作弹性大、投资少、能耗低等优点,在能源和环境领域均展现出广阔的应用前景。介绍了甲烷-氮气分离膜的传递机理,从甲烷优先渗透膜、氮气优先渗透膜两方面综述了甲烷-氮气膜分离技术的研究进展,同时针对不同的应用场合(常规天然气、页岩气和煤层气)进行了膜过程模拟研究,结合应用实例展望了膜技术在甲烷-氮气分离领域的发展及应用前景。     

煤层气焦炭燃烧除氧实验研究

低浓度煤层气热值和浓度达不到工业利用的要求,工业利用时需要对其中的甲烷进行浓缩.由于煤层气含有氧,给浓缩工艺的安全性造成危害,因此在浓缩之前必须将氧除去.阐述了现行正在研究的几种除氧方法的特点,并采用管式炉实验装置对低浓度煤层气除氧进行了实验研究.结果发现,除氧温度小于700℃时,甲烷损失率小于10%,甲烷的裂解是造成甲烷损失的主要原因.通过焦炭燃烧法除氧,氧气浓度能够降至1%以下.     

利用吸附余压的煤层气半开式氮膨胀液化流程

煤层气(CBM)液化是对其开发利用的一种有效方式.我国煤层气中常常含有较多氮气,要作为能源加以利用,必须进行甲烷提浓.液化前通过变压吸附可以实现氮/甲烷的分离.构建了一种新型的吸附-液化-体化的氮膨胀液化流程,将吸附后排出的带余压氮气用于氮膨胀循环,为煤层气液化提供冷量.通过HYSYS软件模拟计算考察了不同含氮量和不同吸附余压下系统单位产品液化功的变化情况,并与普通氮膨胀液化流程进行比较.结果表明,高含氮量下,一体化的流程能够大大降低系统功耗.     

真空变压吸附分离含氧煤层气的工艺参数实验研究

针对真空变压吸附富集低浓度含氧煤层气,对工艺参数和吸附塔结构进行了优化试验研究。实验结果标明,在一定的时间范围内,随着吸附时间的延长,解吸气和排放气中甲烷体积分数逐渐增大,而排放气中的氧气体积分数则小幅度降低;反吹步骤可以降低排放气中甲烷和氧气的体积分数,但反吹步骤也会降低解吸气中甲烷的体积分数;保持吸附剂不变,吸附塔高径比由3.7增大到13.3,解吸气中甲烷体积分数增大了2.1%,排放气中甲烷体积分数降低了1%。可以为低浓度含氧煤层气富集的实际应用提供参考。     

用低质煤层气(CMM)制氨的探讨

本文叙述了一种利用低质矿井区煤层气(CMM)[甲烷含量30%(φ)左右]制氨合成气的工艺及有关工艺条件的影响。低质煤层气通过自热转化制气,经变换,变压吸附脱氮,脱碳,制得氢氮体积分数之比为3的氨合成气。对于含30%(φ)甲烷的煤层气,脱氮成本112元/吨氨,由于低质煤层气价格较低,以折纯甲烷0.60元/Nm3计,脱氮后相当于纯甲烷价格为0.714元/Nm3,故具有较好的经济效益、环境效益和社会效益。氨可进一步加工为硝酸、或硝酸铵、或磷酸铵等,则可获得更大的经济效益。     

含氧煤层气脱氧提浓技术研究

对含氧煤层气脱氧后分离技术方法的优缺点及适用性进行了简要概括,提出了低浓度煤层气(CH4体积分数≤30%)的脱氧提浓将是未来需要解决的主要问题。