含氧煤层气真空变压吸附脱氧的研究

发布时间：2017-06-15 00:02

  本文关键词：含氧煤层气真空变压吸附脱氧的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本文提出了一种安全有效的从煤层气中分离氧气和富集甲烷的变压吸附流程,并建立了实验室规模的两塔真空变压吸附(Vapor Pressure Swing Adsorption, VPS A)装置。以空气和甲烷的混合气模拟含氧煤层气,商业炭分子筛(Carbon Molecular Sieve, CMS)为吸附剂,在循环时序为吸附-置换-均压-脱附的VPSA装置上进行了氧气浓度为13%的煤层气脱氧研究。 首先考察了五种CMS在VPSA流程下的吸附时间、入口流量、置换时间和置换压力对脱氧性能的影响,得到五种炭分子筛在最佳条件下的脱氧效果。结果表明,CMS-1有最好的脱氧效果,产气中O2浓度降到0.25%,CH4回收率达到96.5%,与原料气相比产气CH4富集浓度增加11.8%；而CMS-3富集甲烷效果最好,与原料气比产气中CH4浓度提高了33.4%,产气中O2浓度为1.33%,CH4回收率为88.7%。 在五种炭分子筛中筛选脱氧效果最好的CMS-1和富集甲烷程度最高的CMS-3,采用下端填充CMS-1,上端填充CMS-3的分层装填方式,考察不同CMS-1/CMS-3分层质量比对分层变压吸附(LPSA)脱氧效果的影响。结果表明,分层吸附剂综合了CMS-1和CMS-3的性能,脱氧效果介于两者间；随着质量比的逐渐增大,产气中O2浓度逐渐较低,产气的CH4回收率逐渐增大,但产气中CH4富集浓度逐渐降低。在最佳质量比为2：1时,产气中O2浓度为0.40%,CH4回收率为91.8%,与原料气相比产气CH4富集浓度提高了20.6%。
【关键词】：煤层气 变压吸附 脱氧 炭分子筛
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TQ546.5
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 引言8-9
• 1 文献综述9-26
• 1.1 煤层气发展概况9-14
• 1.1.1 煤层气简介9-10
• 1.1.2 煤层气开发及利用情况10-12
• 1.1.3 含氧煤层气爆炸极限12-14
• 1.2 煤层气脱氧方法研究14-18
• 1.2.1 低温分离法14-15
• 1.2.2 燃烧脱氧法15-16
• 1.2.3 膜分离法16-17
• 1.2.4 变压吸附法17-18
• 1.3 变压吸附分离技术18-25
• 1.3.1 变压吸附分离原理18-20
• 1.3.2 变压吸附分离步骤20-22
• 1.3.3 吸附剂22-25
• 1.4 本文研究工作25-26
• 2 实验部分26-34
• 2.1 实验原料和仪器26-28
• 2.1.1 实验气体26
• 2.1.2 吸附剂26
• 2.1.3 实验仪器26-28
• 2.2 实验装置及方法28-34
• 2.2.1 两塔真空变压吸附装置28-29
• 2.2.2 配气装置29-30
• 2.2.3 真空变压吸附实验30-31
• 2.2.4 分析方法31-34
• 3 单一吸附剂的真空变压吸附34-51
• 3.1 CMS-1的VPSA脱氧效果考察34-39
• 3.1.1 吸附时间影响34-35
• 3.1.2 充压流量影响35-37
• 3.1.3 置换时间影响37-38
• 3.1.4 置换压力影响38-39
• 3.2 CMS-2的VPSA脱氧效果考察39-43
• 3.2.1 吸附时间影响39-40
• 3.2.2 充压流量影响40-41
• 3.2.3 置换时间影响41-42
• 3.2.4 置换压力影响42-43
• 3.3 CMS-3的VPSA脱氧效果考察43-47
• 3.3.1 吸附时间影响43-44
• 3.3.2 置换时间影响44-46
• 3.3.3 置换压力影响46-47
• 3.4 CMS-4和CMS-5的VPSA脱氧效果考察47
• 3.5 五种CMS的VPSA脱氧效果比较47-49
• 3.6 小结49-51
• 4 分层吸附剂的真空变压吸附51-57
• 4.1 分层吸附剂的VPSA脱氧效果考察51-52
• 4.2 分层吸附剂质量比的确定52-53
• 4.3 最佳质量比下的VPSA脱氧效果考察53-56
• 4.3.1 吸附时间影响53-54
• 4.3.2 置换时间影响54-55
• 4.3.3 置换压力影响55-56
• 4.4 小结56-57
• 结论57-58
• 参考文献58-63
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况63-64
• 致谢64-65

【参考文献】

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本文编号：450857