本文關鍵詞：改性煤變壓吸附濃縮煤層氣中甲烷的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：本文采用ASAP2010 比表面積、孔徑測試儀測定了松藻無煙煤和中梁山焦煤孔隙結構特征與煤樣粒度的關系;采用酸堿化學改性和有機親烴物理改性分別對中梁山煤樣和松藻煤樣分別進行了改性,并對改性前后的煤樣進行了表面吸附性能表征;采用實驗室研制的雙柱自控變壓吸附實驗系統(tǒng)分別以中梁山改性前后煤樣、松藻改性煤和活性炭為吸附劑進行了變壓吸附濃縮低濃度煤層氣中甲烷的實驗;根據表征數(shù)據及實驗室條件建立了以BET 方程為等溫吸附模型的等溫非線性柱動力學穿透曲線模型,采用目前流行的數(shù)學軟件MATLAB7.0 通過有限差分法對其進行了求解。 煤孔隙結構等表面參數(shù)與粒徑的關系研究發(fā)現(xiàn),兩種煤樣的孔隙體積、極限容積及BET 表面積都隨著粒徑的減小而遞增;其比表面積分布及孔隙體積分布也隨著粒徑的改變發(fā)生了不同程度的改變。通過求取各個粒徑煤樣的分形維數(shù),得到了粒徑與分形維數(shù)的關系,結果表明煤樣分形維數(shù)與其粒徑的關系不大。 采用十二烷基硫酸鈉、鹽酸和氫氧化鈉分別對粒徑大于40 目的松藻煤樣和中梁山煤樣進行了有機親烴改性和酸堿改性。中梁山煤樣采用酸堿化學改性后,使得其平均孔徑變大,除去了酸溶物和堿溶物,增加了對甲烷和氮氣的吸附能力,尤其是對甲烷的吸附量的顯著增加。松藻煤樣通過十二烷基硫酸鈉親烴改性后,增加了煤樣表面的非極性,減少了其表面的酸性官能團,使其大孔的分布比例減小,但是極限孔容增加,也不同程度的增加了對甲烷及氮氣的吸附能力。 采用ASAP2010 比表面積、孔徑測試儀測定了甲烷在低溫下的吸附等溫曲線。煤樣在改性以后,特別是經酸堿改性后的煤樣,對甲烷的吸附量增加非常顯著,這主要是因為酸堿化學改性使其孔隙結構和表面官能團數(shù)量發(fā)生了變化,而這種變化是有利于甲烷吸附的。 使用中梁山改性前后煤樣、松藻改性煤和活性炭為吸附劑通過變壓吸附濃縮分離方法對模擬煤層氣進行了分離。結果表明:對于低濃度的煤層氣而言,通過酸堿改性后的中梁山煤樣經一次循環(huán)后可使混合氣中甲烷的濃度從21.60%到53.04%;而通過十二烷基硫酸鈉親烴改性后的松藻煤樣也能使混合氣中甲烷的濃度從19.96%提高到37.32%;采用活性炭進行變壓吸附,使得模擬煤層氣中甲烷的濃度從30.75%增加到了59.52%。中梁山改性煤樣和活性炭的凈化率分別為145.56%和93.56%。這說明中梁山酸堿改性煤樣在提純低濃度煤層氣實驗中優(yōu)于活性炭。 通過進行對中梁山改性煤樣在不同流速下的穿透實驗,得到了該煤樣的吸附柱
【關鍵詞】：煤 變壓吸附 甲烷 表面分形 表面改性 穿透曲線 柱動力學模型
【學位授予單位】：重慶大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2005
【分類號】：TD845
【目錄】：

• 中文摘要4-6
• 英文摘要6-10
• 1 總論10-18
• 1.1 研究目的和意義10
• 1.2 煤層氣的開發(fā)和利用現(xiàn)狀10-11
• 1.2.1 煤層氣凈化提純技術10-11
• 1.2.2 變壓吸附技術的利用現(xiàn)狀11
• 1.3 吸附劑及其研究方法11-18
• 1.3.1 吸附劑的分類12-13
• 1.3.2 吸附劑的研究方法13-14
• 1.3.3 煤吸附煤層氣的研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3.4 煤吸附煤層氣的機理15
• 1.3.5 吸附理論的研究現(xiàn)狀15-18
• 2 煤孔隙結構特征的研究18-32
• 2.1 概述18-19
• 2.2 孔隙結構特征的測試方法19-20
• 2.2.1 煤樣采集及處理19
• 2.2.2 實驗儀器及實驗條件19
• 2.2.3 實驗步驟19-20
• 2.3 煤樣的孔容和孔徑分布20-26
• 2.3.1 吸附等溫線20-22
• 2.3.2 煤孔隙分類22-24
• 2.3.3 煤樣的孔容分布24-25
• 2.3.4 煤樣的比表面積分布25-26
• 2.4 煤孔隙的分形特征研究26-32
• 2.4.1 煤分形維數(shù)的確定28-29
• 2.4.2 煤樣粒徑對分形維數(shù)的影響29-32
• 3 煤樣改性及其表面吸附性能表征32-41
• 3.1 概述32-33
• 3.2 多孔物質表面改性方法及其特點33-35
• 3.3 煤樣改性試驗35-39
• 3.3.1 改性煤樣的制備35
• 3.3.2 改性煤樣的吸附性能表征35-39
• 3.4 煤樣改性前后的分形維數(shù)39-41
• 4 模擬的煤層氣吸附過程的柱動力學研究41-48
• 4.1 概述41-42
• 4.2 穿透曲線的測定42-43
• 4.2.1 實驗裝置42
• 4.2.2 穿透曲線的試驗方法42-43
• 4.3 實驗數(shù)據及分析43
• 4.4 模擬煤層氣穿透的數(shù)學模型43-46
• 4.4.1 吸附柱動力學模型基本假設43-45
• 4.4.2 模型求解45-46
• 4.5 模擬分析46-48
• 4.5.1 空塔流速對吸附的影響46-47
• 4.5.2 N_2 做稀釋氣時CH_4 的穿透曲線計算及討論47-48
• 5 模擬煤層氣的變壓吸附試驗48-54
• 5.1 變壓吸附原理48-49
• 5.2 實驗設備與實驗方法49-50
• 5.2.1 實驗設備49
• 5.2.2 試驗方法49-50
• 5.2.3 工藝流程及工藝條件50
• 5.3 數(shù)據處理50-51
• 5.4 結果與討論51-54
• 5.4.1 模擬煤層氣的提純凈化效果51
• 5.4.2 PSA 裝置上吸附劑性能的比較51-54
• 6 結論及建議54-56
• 6.1 主要結論54
• 6.2 建議54-56
• 致謝56-57
• 參考文獻57-60
• 附錄:作者在攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文60-61
• 獨創(chuàng)性聲明61
• 學位論文版權使用授權書61

【引證文獻】

中國期刊全文數(shù)據庫 前2條

1 王長元;王正輝;陳孝通;;低濃度煤層氣變壓吸附濃縮技術研究現(xiàn)狀[J];礦業(yè)安全與環(huán)保;2008年06期

2 徐龍君;鮮學福;楊明莉;;煤礦區(qū)煤層氣濃縮凈化方面的基礎研究[J];中國煤層氣;2005年04期

中國博士學位論文全文數(shù)據庫 前3條

1 劉立恒;褐煤基顆�；钚蕴康木G色制備及其變壓吸附分離CH_4/N_2的性能研究[D];重慶大學;2011年

2 范慶虎;含氮氧煤層氣液化裝置中關鍵技術的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2011年

3 王水利;瓦斯組分吸附濃縮的實驗與模擬研究[D];西安科技大學;2010年

中國碩士學位論文全文數(shù)據庫 前3條

1 鄒德均;正丙醇脫高硫高灰煤中有機硫的研究[D];重慶大學;2006年

2 雷利春;煤礦乏風中低濃度甲烷的變壓吸附提純[D];大連理工大學;2010年

3 寧紅艷;活性炭材料變壓吸附分離煤礦瓦斯的研究[D];北京工業(yè)大學;2012年

  本文關鍵詞：改性煤變壓吸附濃縮煤層氣中甲烷的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

，

本文編號：252716