中国煤层气利用问题分析

煤层气是化石资源的重要组成部分,其开采利用能够创造显著的经济效益,能够有效缓解石油及天然气的资源危机,同时也是煤矿安全生产和地球生态安全的需要。本文综述了中国煤层气开采利用方面取得的成绩,分析了存在的问题,并提出了今后的研究课题。     

中国煤层气加工利用发展趋势分析

随着煤层气大量开发，中国煤层气利用将由民用为主逐渐转变为工业利用为主，煤层气主要用于炭黑、甲醇、发电等工业生产。     

煤矿区煤层气利用途径综合评价模型的构建

为了评价不同技术经济条件下,煤矿区煤层气资源的经济价值,以煤矿区煤层气利用技术为评价对象,运用多指标综合评价方法,以技术、经济、环境3个影响煤矿区煤层气的主要因子为基础,构建定量评价为主、定性评价为辅的煤矿区煤层气利用的技术-经济-环境综合评价模型,并对模型中定量评价的二级指标、三级指标、综合指标算法进行探讨。模型的构建为煤矿区煤层气的理论研究、实际开发利用技术的优化及选择具有重要的意义。     

煤层气的化工利用进展

在对煤层气的性质、分类、资源状况及利用途径进行介绍的基础上,对近年来煤层气在化工中的应用现状如利用煤层气制氢气、甲醇及发电等进行了分析和论述,指出我国煤层气抽取方法存在的主要问题.     

我国煤层气利用现状

2005年我国煤层气（俗称瓦斯）抽采量23亿m^3,利用量9亿m^3,利用率为42．6％;2006年抽采量32．4亿m^3,利用量11．5亿m^3,利用率为35．5％。     

我国煤层气利用现状及发展趋势研究

现阶段我国大力发展新能源,尤其是格外重视勘察新能源中的清洁能源,而新兴能源涵盖很多,当前煤层气被国家所重点关注着,作为相关管理部门会立志于对其进行开发和处理,并投入相关研发资金对其进行支持,为后续成为化工原材的代替品奠基,进而有效降低污染水平,确保对环境进行保护。     

完善煤层气抽放系统实现矿井煤层气综合利用

就矿井目前煤层气抽放中存在的问题进行了深入探讨,指出了矿井煤层气抽放系统改扩建的必要性。     

铁煤集团：煤层气利用获专家赞赏

近日，在辽宁沈阳参加中国和加拿大气候变化第二次工作组会议的中、加与会人员一行20余人，专程到铁法煤业集团参观了煤层气开发与利用项目。     

煤矿区煤层气利用潜力分析

针对"十一五"、"十二五"期间煤矿区煤层气开发利用量与规划目标差距较大,特别是井下抽采利用率与规划目标相差甚远的问题,从抽采量和抽采浓度、利用技术、利用模式、政策因素等方面开展利用潜力影响因素分析,构建开发规模、利用规模和利用率预测模型,采用情景分析方法预测"十三五"煤层气开发利用量和利用率,并提出发展目标。根据计算结果,取中情景,到2020年煤矿区煤层气抽采量达到257亿~289亿m~3,利用量达到148亿~170亿m~3,地面井煤层气利用率在80%以上,井下抽采煤层气利用率在45%以上,煤矿区煤层气综合利用率在58%以上。     

利用清洁发展机制 开发利用鹤壁矿区煤层气

论述了清洁发展机制的内容以及该机制对于我国开发利用煤层气的重要意义;简述了鹤壁矿区煤层气的储存情况及开发利用现状;鹤壁矿区在煤层气清洁发展机制项目方面已与法国一家公司签订了合作协议,将抓住清洁发展机制提供的机遇,大力开展煤层气综合利用工作。     

低浓度煤层气分离提纯的研究进展

综述了应用于低浓度煤层气分离的主要方法,包括低温精馏法、吸附分离法、膜分离法和水合物法,探讨了各种方法在不同工艺条件下的分离效果,分析了它们的优缺点。文中总结了每种方法需要解决与突破的关键性问题：低温精馏法获得的甲烷浓度高,但在处理含氧煤层气时首先要脱氧;吸附分离的关键技术在于吸附剂的选择,吸附剂决定了该方法的经济效益与难易程度;对于膜法分离,影响煤层气分离效果的主要因素在于膜材料的选择及制膜工艺;对于水合物法,寻找制备具有较高分离效率的添加剂是关键。最后指出,多种方法结合、多级分离的分离方法是未来研究发展方向。     

移动式煤层气压缩装置的应用分析

提出了一种采用螺杆压缩机作为增压装置,燃气发动机作为驱动装置的移动式煤层气增压装置的形式.介绍了该装置的结构、工作原理及性能特点,最后对其在应用中应注意的问题做出了分析.     

煤层气水合物定容生成实验研究

为了有效利用与回收直接排放的大量抽放瓦斯,提出了利用水合物技术处理与储运的新方法,根据气体成分确立了水合物生成的温度与压力条件,通过对气体进行初始压力为9.5 MPa的定容法实验,研究了含表面活性剂下水合物生成过程中温度-压力与CH4转化率的变化规律。实验结果表明,水合反应的进行应保持一定的反应驱动力,根据不同温度下反应驱动力进而确定最佳反应条件,同时反应过程中CH4能被有效提取,但要进行高效生产,应进行多级水合分离技术以提高产率。     

吸附余压预冷的煤层气混合制冷剂液化流程

煤层气(CBM)作为一种非常规的天然气,常常含有较多氮气,因此其液化方法也有所不同。文章提出了一种针对带压气源的新型吸附-液化一体化的煤层气混合制冷剂循环(MRC)液化流程。首先通过变压吸附实现氮/甲烷的分离,之后浓缩甲烷进入后续液化流程,而分离出的带余压氮气则直接膨胀对浓缩甲烷进行预冷。并根据浓缩甲烷预冷后不同的温度范围分别设计了3种MRC液化过程。通过HYSYS模拟优化得出了不同含氮摩尔分数及不同吸附余压下使MRC流程单位液化功最小的混合制冷剂配比,并比较了相应的一体化流程和不带预冷的普通MRC液化流程的系统单位产品液化功。结果表明,高含氮摩尔分数下,一体化流程能够大大地降低系统单位功耗。     

水合物法提纯低浓度煤层气的研究进展

开发利用低浓度煤层气资源,对于缓解我国能源紧缺、消费结构不合理等问题具有重要意义。本文介绍了我国低浓度煤层气的利用现状,通过比较和分析几种煤层气提纯技术的优缺点,认为水合物法提纯技术具有很大潜力。水合物法提纯低浓度煤层气技术具有环保、安全、储气率高、原料简单等优点,同时仍需解决降低水合物生成条件、缩短水合物诱导时间、提高CH₄回收率等关键问题。重点概括了低浓度煤层气水合物热力学和动力学基本理论的发展以及水合法提纯低浓度煤层气技术的机理研究。从表面活性剂、新型耦合技术及水合反应器三个方面分别阐述了水合物法提纯低浓度煤层气技术的研究进展。最后,展望了水合物法提纯低浓度煤层气技术的工业化前景,提出了以下具体研究方向：探寻优质的添加剂组合并结合多级分离的方法对低浓度煤层气进行提纯,进一步探究水合法同其他煤层气提纯法相耦合的技术,优化反应器结构以及完善经济评价体系来促进其工业化进程。     

沸石ZSM-5吸附回收低浓度煤层气中CH4

利用高硅疏水性沸石ZSM-5吸附回收低浓度煤层气中的甲烷,对其吸附平衡、吸附动力学以及真空变压吸附分离过程进行了理论和实验研究。通过重量法和穿透曲线法测定了CH₄/N₂单组分及双组分的竞争吸附平衡数据,并采用Multisite Langmuir吸附等温线模型对其进行拟合。结合CH₄和N₂稀释穿透曲线实验数据和等温无动量损失的双分散二级孔结构扩散模型,获得CH₄和N₂在沸石ZSM-5上的微孔扩散系数。建立并求解包含质量、动量及能量传递的固定床吸附分离模型方程,预测了CH₄和N₂在沸石ZSM-5上的竞争吸附穿透曲线。进一步采用ZSM-5吸附剂填充床单柱四步真空变压吸附实验考察了进料浓度、进料流速、进料时间以及吹扫比对分离效果的影响。结果发现沸石ZSM-5对CH₄具有较好的选择性,沸石晶粒内的微孔扩散为吸附速率控制步骤,真空变压吸附工艺可将模拟煤层气中20%的CH₄提纯至31%～41%,回收率为93%～98%。     

煤层气中CH4/N2分离工艺研究进展

介绍了近期针对煤层气中CH4/N2体系的分离工艺研究进展。论述目前应用于CH4/N2体系分离的主要方法,包括低温精馏、变压吸附和膜分离工艺,探讨了各种方法在不同工艺条件下的分离效果,以及在实际应用中的特点和技术上的改进,展望了未来的研究发展方向。     

煤层气浓缩用碳分子筛的研制及性能研究

为评价分析碳分子筛(Carbon Molecular Sieves,CMS)产品性能,以酚醛树脂废料为主要原料,通过添加助剂,采用炭化/气相沉积一体化工艺,制备了专用于煤层气提浓的BM碳分子筛(记为BMCMS)。采用CO_2吸附法、加压热重法及四塔变压吸附法对BMCMS及商业碳分子筛(记为JCCMS)的孔隙结构、CH_4和N_2的吸附容量、速度以及对煤层气的实际分离性能等进行研究。结果表明,BMCMS碳分子筛的孔隙以0.85 nm以下微孔为主,主要分布在0.4~0.65 nm,其比例占整个孔隙的66%以上,高于JCCMS的65%;碳分子筛的孔隙直径为N_2分子的1.1~1.8倍时,该类孔隙适宜吸附N_2,而对CH_4的吸附具有阻碍作用;当用于PSA浓缩抽采煤层气时,可将煤层气中CH_4浓度提高25.6%,实际运行指标优于JCCMS。     

煤层气与环境

阐述了煤层气集中排放到大气中对生态环境造成的一系列危害,如破坏臭氧层、产生温室效应等;回收利用煤层气可变废为宝,既可将其用作洁净优质能源,又可缓解温室效应,具有显著的经济和环境效益。