复合床低浓度煤层气变压吸附分离性能

为解决含水低浓度煤层气利用率低的问题,采用复合床变压吸附工艺分离低浓度煤层气,达到在同一吸附床内同时将低浓度煤层气中水分脱除以及甲烷浓缩的目的,解决含水低浓度煤层气直接变压吸附浓缩的难题,提高含水低浓度煤层气的利用率。研究利用复合床变压吸附试验装置,分析吸附压力、吸附时间以及脱水剂与煤层气分离专用吸附剂在复合床中的装填质量比等工艺条件对含水低浓度煤层气变压吸附性能的影响,得到最佳吸附压力、吸附时间以及脱水剂与专用吸附剂装填质量比。由试验结果可知:针对常压露点25℃、甲烷体积分数15%左右的低浓度煤层气,在复合床变压吸附分离过程中,当吸附压力、吸附时间以及装填质量比逐渐提高时,低浓度煤层气分离性能均出现先升高后降低现象,说明含水低浓度煤层气复合床变压吸附分离工艺存在最佳的吸附压力、吸附时间等最佳工艺参数;经验证含水低浓度煤层气复合床变压吸附分离工艺最佳的吸附压力为600 kPa,吸附时间为180 s,脱水剂与专用吸附剂装填质量比为0.3;在最佳工艺条件下,经含水低浓度煤层气复合床变压吸附分离后得到甲烷浓度为30%以上的产品气,同时甲烷的回收率达到90%以上。

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CO_(2)的捕集与煤层气的提纯利用,使用自制吸附剂进行CH_(4)/CO_(2)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CO_(2)/CH_(4)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,CH_(4)体积分数可由原料气中的80%提升至99.21%,回收率达94.93%,CO_(2)体积分数由20%降低至1%以下。使用变压吸附法能够提纯CO_(2)驱替煤层气中的甲烷,从而降低CO_(2)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CO_(2)/CH_(4)的分离提纯集成工艺,由此验证变压吸附净化提纯CO_(2)驱替煤层气具有可行性。

海石湾煤矿地面抽采煤层气提氦技术探究

根据窑街煤电集团有限公司海石湾煤矿地面抽采煤层气中含有较高浓度氦气(He)和二氧化碳气(CO_(2))的特点和煤层气组成特性,采用两级变压吸附工艺进行脱碳提氦实验研究。考察了抽采的不同浓度煤层气(混合气)在不同吸附时长、不同吸附压力情况下,产品气中氦气浓度和氦气回收率、二氧化碳脱除的效果,确定了实验条件下的最佳变压吸附条件。研究表明,变压吸附工艺既可富集回收煤层气中的甲烷(CH_(4))又可富集回收He,为将来相关工业化应用提供了基础数据。

CH4-N2在自支撑颗粒型Silicalite-1上的吸附分离及PSA模拟

纯硅分子筛Silicalite-1原粉(Si/Al>470)在6 MPa压力下制成自支撑颗粒状吸附剂,经XRD和77 K氮气吸脱附表征表明自支撑颗粒型的Silicalite-1保留了原粉的晶体结构和比表面。静态重量法测试了273/298/313 K下CH4和N2在其上的吸附等温线,利用理想吸附溶液理论(IAST)法计算了吸附剂对CH4/N2的选择性。动态气体穿透实验测试了颗粒型Silicalite-1吸附剂对不同浓度CH4/N2混合气的分离效果,结果表明该吸附剂更适合于低浓度甲烷(20%/80%CH4/N2)的富集脱氮。通过总传质模型利用数值模拟预测了颗粒型Silicalite-1吸附剂的变压吸附分离(PSA)富集低浓度煤层气中甲烷的效果。模拟结果显示20%/80%的CH4/N2混合气经一次提浓,CH4浓度可以提升至37%~41%,回收率达到60%~92%;30%/70%的CH4/N2混合气经一次提浓,CH4浓度可以提升至50%~53%,回收率达到58%~92%。

不同硅铝比Beta分子筛水蒸气动态吸附性能研究

硅铝沸石分子筛在吸附领域应用广泛,其亲、疏水性能对吸附性能影响较大,但硅铝沸石分子筛在不同条件下的水蒸气动态吸附性能尚不明确。采用不同硅铝比(n(SiO_(2))/n(Al_(2)O_(3))=30、135或679)的Beta分子筛(Beta-30、Beta-135和Beta-679)作为研究对象,先采用XRD、FT-IR和TG等对其进行了表征,然后在不同温度和相对湿度(HR)下分别进行了Beta-30、Beta-135和Beta-679的水蒸气吸附容量和相应动力学分析。结果表明,当温度为25℃或35℃、H_R小于80%时,Beta-679的吸附容量最低。当温度为15℃、HR为5%~10%时,Beta-679的平衡速率最快。当温度为15℃、H_R为50%~70%时,Beta-30、Beta-135和Beta-679的平衡速率表现出较大区别(Beta-135的平衡速率远小于Beta-30和Beta-679的平衡速率)。