煤层气中的甲烷与氮气分离技术研究进展

作     者：李小亮 LI Xiaoliang

作者机构：煤炭科学技术研究院有限公司北京100013 国家能源煤炭高效利用与节能减排技术装备重点实验室北京100013 煤基节能环保炭材料北京市重点实验室北京100013 

基　　金：天地科技股份有限公司科技创新创业资金专项基金资助青年项目(2023-TD-QN002) 

出 版 物：《煤质技术》 (Coal Quality Technology)

年 卷 期：2024年第39卷第2期

页      码：43-52,60页

摘      要：煤层气等非常规天然气的开发与利用可有效缓解天然气不足且能降低其直接排放所造成的资源浪费与温室效应,其中甲烷(CH_(4))与氮气(N_(2))的分离技术已成为低浓度煤层气提浓的关键要素,因而对煤层气中的甲烷与氮气分离技术研究进展进行汇总分析,以期为该分离技术的实际应用奠定基础以及助力于推动规模化浓缩低浓度甲烷气的工业化进程。对近年CH_(4)与N_(2)分离技术的研究现状进行归纳分析,阐述CH_(4)与N_(2)主要分离技术的研究特点,具体探讨深冷分离、变压吸附分离、膜分离以及溶剂吸收分离等技术用于CH_(4)与N_(2)分离的国内外研究进展。研究表明:深冷分离技术具有技术成熟且产品气CH_(4)的纯度与回收率均高的特点,但仅在大型煤矿分离大规模煤层气时较适用;变压吸附技术具有耗能低、分离效果佳等特点,目前已成为最具工业化应用前景的CH_(4)和N_(2)分离技术,开发价格低廉、高性能的活性炭、碳分子筛、沸石分子筛、金属有机骨架材料(MOF)等吸附剂是变压吸附的核心,未来需调控吸附剂的孔道结构与优化其表面性质;膜分离技术用于CH_(4)与N_(2)分离时具有占地少、低能耗和污染小等优点,可提高聚合物膜、无机膜、MOF气体分离膜等的分离效率、经济性与使用寿命,注重提升膜分离性能以提高膜材料对复杂油气环境的适应性,即设计和筛选性能优异的底膜材料已成为膜分离CH_(4)/N_(2)工业化应用的重要方向;溶剂吸收分离技术由于存在CH_(4)和N_(2)在溶剂中的溶解度较小、再生解吸较困难、吸收剂的使用量大等问题,导致溶剂吸收分离技术用于CH_(4)/N_(2)的实际工业应用时受到一定的限制。

主 题 词：煤层气 分离技术 甲烷 氮气 深冷分离 变压吸附分离 膜分离 溶剂吸收分离 

学科分类：081702[081702] 0819[工学-海洋工程类] 081903[081903] 08[工学] 0817[工学-轻工类] 

D　O　I：10.3969/j.issn.1007-7677.2024.02.004

馆 藏 号：203127481...