反吹过程对等比例变压吸附法分离富集低浓度含氧煤层气的影响.pdf

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反吹过程对等比例变压吸附法分离富集低浓度含氧煤层气的影响.pdf

高技术通讯2012年第22卷第9期:993—998 doi:10。3772/j.issn。1002-0470。2012.09。017 反吹过程对等比例变压吸附法分离富集低浓度含氧煤层气的影响① 李永玲②刘应书 杨雄盏 宇 张传钊 (恐寒科技大学撬棱王程学茨 北京100083) 摘要在Coward爆炸三角形的基础上分析研究了低浓度煤层气(甲烧浓度低于30%) 吸辩富集过程的安全缝,提整了一袭安全分离富集低浓度煤层气的方法——等比铡变压 吸附(PPSA)法,并且通过实验研究了用PPSA法时增加反吹过程对低浓度煤层气吸附富 集效果和安全性的影响。结果表明:循环步骤中设鼹反吹过程有利于降低排放气中甲烷 和氧气黪体积分数。反吹时阍越长,搀放气中甲烷和氧气体积分数越低,但会使解吸气饔 产品气中甲烷浓度降低。为了确保低浓度煤层气吸附富集过程的安全性,可以适幽地对 吸附塔进行反吹,降低排放气中氧气浓度,使之处于安全范围内。但是反吹时间不宜过 长,以免使解吸气中擎娩浓度降低过多,使产鑫气麓质不满足后续设备瓣使震要求。 关键词低浓度,含氧,煤层气,等比例变压吸附(PPSA),反吹过程 行费霜低等优势瑟成为鼓受关注的低浓度分离富集 0 引言 的技术∞’6j。但常规PSA方法在富集过程中甲烷体 积分数容易进入爆炸极限,存在安企隐患。目前国 煤瀑气是指存予地下煤瑟中鹣天然霹燃气,主 内外对低浓度煤凄气静PSA分离研究工作主要是 要成分是甲烷。由于利用技术的不完善,我国煤层 采用PSA技术对模拟煤层气的CH。/N:混合气体进 气利用率非常低,使得每年向大气中排放大量的甲 行分离研究o7.引,没有考虑含氧煤层气在分离过程 烷约200亿m3,占{鎏器采煤封≥放甲烷总量的45%, 中存在的安全隐患,不畿为低浓度含氧煤层气的富 相当于2100多万吨标准煤,超过天然气西气东输的集工艺的设计提供依据。笔者以甲烷浓度小于 总量,造成了大量的资源浪费…。目前国内甲烷含 30%(体积浓度)的含氧煤层气为研究对象,对PSA 量30%的煤层气主要采用焚烧销毁或放数的办法 分离寓集低浓度煤层气的安全特性进行了分析,提 处理。这种处理不仅浪费了优质能源,而且造成了 出了一种安全的分离富集低浓度煤层气方法——等 温室气体的排放。我们必须、注意到:甲烷的温室效 PSA,PPSA)归』,并遐过实 比例变压吸附(proportion 应是二氧化碳的2l倍,对臭氧层的破坏麓力是二戴 验研究了反吹过程对PPSA法分离富集低浓度煤层 化碳的7倍;甲烷对全球气候变暖的贡献占15%, 气的效果和安全性的影响。 仅次于二氯化碳旧3』。因此,我们必须加强对煤层 气穰蔫的研究,改变露前的状况。煤层气利用的关 l 实验 键是甲烷的浓缩富集,如果将低浓度煤层气中的甲 烷浓度富集到30%以上,就可将其广泛应用于各化 1。1安全性分析 工领域,趋到优化能源结构和减少温室气体排放的 关于煤矿瓦斯的爆炸性问题,圈内外学者进行 作用。目前混合气体分离富集的技术主要有深冷分 了大量的研究工作,目前公认的是美国学者Hhghes 离技术、吸收法、膜分离法和变压吸附(pressure swingadsorption,PSA)[4j。其中,PSA方法由于其有论。根据Coward爆炸三兔形,甲烷在空气中的爆炸 能耗低、操作灵活方便、常温下连续运行、投资小、运 极限为5%一15%,当氧气体积分数低于12%时混 005B)资助项目。 (收稿日期:2011*

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