【摘要】：我國煤礦資源豐富,煤層氣(俗稱瓦斯)也有著豐富的儲量。在煤礦瓦斯開采過程中,相當一部分抽采瓦斯?jié)舛葮O低,限制了它的應(yīng)用,同時對環(huán)境保護和資源有效利用有很大的影響。學者們進行了大量實驗和實踐研究,發(fā)明了多種分離提純氣體的方法,如深冷法、膜分離法和吸附法等。但目前所用的方法在使用條件和操作難度方面仍有所欠缺。本文采用柱式分離法分離提純低濃度瓦斯,通過實驗對比分析兩種固定相吸附劑(碳分子篩和5A分子篩),利用填充柱吸附分離低濃度瓦斯,并通過氣相色譜儀從不同定量環(huán)體積、不同填充柱溫度和不同氣體濃度三個角度出發(fā)分析低濃度瓦斯的分離情況。研究成果將會為得到較高濃度的瓦斯氣體提供理論指導(dǎo)。首先,通過對5A分子篩和碳分子篩的基本表征、比表面積和吸附劑性能的研究,選擇適合用作柱式分離法固定相的吸附劑。本文對兩種吸附劑進行了X-射線粉末衍射(XRD)、掃描電子顯微鏡分析(SEM)、比表面積和孔徑分布分析、高壓吸附等溫線測試和靜態(tài)高壓選擇吸附性能測試,同時,還使用自主搭建的吸附脫附微反應(yīng)裝置對兩種吸附劑進行常壓吸附性能測試。研究顯示,5A分子篩表現(xiàn)出了高結(jié)晶度、較完整的晶型和大小均勻、規(guī)整的晶粒,并且5A分子篩對氮氣的吸附解吸速率優(yōu)于甲烷,更適合于柱式分離法,同時5A分子篩價格低廉,更具有經(jīng)濟效益。其次,使用氦氣作為載氣,通過改變柱分離過程中的條件參數(shù)(如定量環(huán)體積、填充柱溫度和氣體濃度),對低濃度瓦斯混合氣體在5A分子篩填充柱中的分離情況進行實驗及過程機理分析。實驗結(jié)果表明,在只改變定量環(huán)體積,其他條件不變的情況下,隨體積的不斷增大,氮氣和甲烷的分離界限趨向于不明顯,至甲烷的譜峰完全被氮氣峰蓋住,可以得到在此條件下欲使氣體濃度加倍單次能夠分離的最大氣體量。同樣,通過改變溫度,得到最優(yōu)化的提純分離條件。此外,實驗還記錄了CH_4/He和He/N_2的色譜圖,擬合兩個色譜圖里的曲線與CH_4/N_2實際測得的曲線結(jié)果相差不大。最后,利用氣相色譜吸附分離分析的原理,設(shè)計了一種用于極低濃度抽采瓦斯的甲烷吸附濃縮系統(tǒng),為工業(yè)上礦井低濃度抽采瓦斯的濃縮提純提供了一種思路。
【學位授予單位】：中國礦業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TD712;O652.6
【圖文】：

碩士學位論文對流化床鍋爐的影響有待于研究和證實。乏風瓦斯的排放化的，這就給燃燒設(shè)備的穩(wěn)定性和操作條件帶來了很大的和礦井較近，以便于乏風瓦斯的輸送[11]。為主要燃料Sequa公司和瑞典ADTEC研制開發(fā)的熱逆流反應(yīng)技術(shù)（Teactor，TFRR）是利用材料蓄熱特性一種燃燒裝置。由圖端裝有熱交換介質(zhì)（由石英砂或者陶瓷顆粒構(gòu)成），熱交件，反應(yīng)器用較好的絕熱層包裹�；驹硎菤怏w與熱交交換，氣體受熱達到燃燒所需要的溫度，發(fā)生氧化反應(yīng)，放

圖 1-4 CFRR 裝置示意圖Figure 1-4 Schematic diagram of the CFRR device大能源多樣化實驗室和 NRcan 研制的催化逆流氧化技術(shù)（圖技術(shù)在設(shè)計和運行上有著相似之處。與 TFRR 相比，由于在換之間加了催化劑層，使得氣流中甲烷的自燃溫度降低，氣流轉(zhuǎn)得燃燒的甲烷濃度有所降低。該技術(shù)的缺點是需要使用貴金備制造成本和維護費用。但是目前催化逆流氧化技術(shù)還沒有得催化整體氧化技術(shù)整體氧化技術(shù)采用蜂窩狀的整體反應(yīng)器，整體框架由許多平行壁面作為多孔的支撐結(jié)構(gòu)，上面附有很多具有催化特性的活具有壓降低、面積大以及機械強度高的性能，并對氣流中所含礙效果。Shi Su 等[17]研究表明，Pd/Al2O3對乏風瓦斯的催化氧集分離技術(shù)

碩士學位論文要有理論分析和實驗室研究。首先，通過對其基本表征，比表面積和吸附劑性能的研究，選擇出適合用作柱式分離法固定相的吸附劑。然后通過對柱式分離法分離提純低濃度瓦斯的吸附分離過程進行實驗和分析，對不同實驗氣體進行氣相色譜分析，得到數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)進行對比分析和總結(jié)，得出結(jié)果。1.3.2 技術(shù)路線

【參考文獻】

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1 高增麗;高振強;劉永啟;蘇慶泉;;礦井乏風瓦斯治理利用現(xiàn)狀與發(fā)展[J];冶金能源;2010年05期

2 劉應(yīng)書;郭廣棟;楊雄;李永玲;張輝;孟宇;;變壓吸附濃縮煤層氣吸附劑的選擇實驗[J];礦業(yè)安全與環(huán)保;2010年04期

3 吳劍峰;孫兆虎;公茂瓊;;從含氧煤層氣中安全分離提純甲烷的工藝方法[J];天然氣工業(yè);2009年02期

4 黃盛初;劉文革;趙國泉;;中國煤層氣開發(fā)利用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J];中國煤炭;2009年01期

5 郝麗娜;解強;李蘭廷;段明華;顏文;邢雯雯;王艷艷;周鐵橋;;金屬鹽催化制備煤基中孔活性炭的研究[J];炭素技術(shù);2008年04期

6 郭璞;李明;;煤層氣中CH_4/N_2分離工藝研究進展[J];化工進展;2008年07期

7 章川泉;林文勝;顧安忠;辜敏;;CH_4/N_2混合氣體在CMS上的低溫吸附分離實驗研究[J];低溫與超導(dǎo);2008年05期

8 范慶虎;李紅艷;尹全森;楊光達;賈林祥;;低濃度煤層氣液化技術(shù)及其應(yīng)用[J];天然氣工業(yè);2008年03期

9 楊建利;晏志軍;李棟墚;楊濤;;焙燒法水熱合成5A沸石分子篩[J];工業(yè)催化;2007年10期

10 馬曉鐘;;煤礦瓦斯綜合利用技術(shù)的探索與實踐[J];中國煤層氣;2007年03期

本文編號：2802654